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"Real time measurement of wear and damage in tyres to reduce accidents and enable the ""tyre as a service"" model"

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Gli pneumatici intelligenti rilevano le proprie condizioni di efficienza aggiungendo una nuova dimensione ai veicoli autonomi

Battistrada usurati e pneumatici difettosi svolgono un ruolo fondamentale negli incidenti stradali, in particolare in condizioni meteorologiche avverse. Gli attuali metodi di verifica delle condizioni di efficienza degli pneumatici presentano inconvenienti che un progetto sostenuto dall’UE ha superato grazie ad un approccio completamente nuovo che ha trasformato lo pneumatico stesso in un sensore affidabile.

Trasporti e Mobilità

Diversi studi hanno dimostrato il ruolo degli pneumatici usurati o difettosi negli incidenti. La conclusione è che, se dovessimo ridurre il numero di veicoli con pneumatici inadeguati, potremmo ridurre il numero di incidenti del 28,5 %, di cui una parte considerevole sarebbe su strade innevate o bagnate. Dal 2014, i sistemi di monitoraggio della pressione degli pneumatici (TPMS) sono obbligatori, ma misurano solo la pressione e la temperatura degli pneumatici. L’industria degli pneumatici è alla ricerca di un monitoraggio in tempo reale dello stato di usura da integrare nei nuovi pneumatici intelligenti, consentendo una manutenzione preventiva. Con l’avvicinarsi della diffusione dell’uso di veicoli autonomi, è necessario adottare un approccio altrettanto avanzato per quanto riguarda gli pneumatici utilizzati. SMART Tyre, brevettato da Wriggle Solutions, società spin-off della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, è in grado di misurare in tempo reale sollecitazioni, usura e lacerazione degli pneumatici. Arash Gholamzadeh Nasrabadi, amministratore delegato di Wriggle Solutions, ha dichiarato: «Soluzioni efficaci erano difficili da implementare, soprattutto perché dipendevano dall’adozione di sensori o fotocamere interne, che presentavano una varietà di inconvenienti, in termini di costo e di affidabilità o solidità». L’innovazione di Smart-tyre è stata quella di utilizzare lo pneumatico stesso come sensore. Il sistema di Wriggle è in grado di analizzare direttamente la risposta elettrica della mescola dello pneumatico che, per i materiali di cui è composta è per sua natura conduttiva. «In questo modo i segnali elettrici che attraversano lo pneumatico possono essere analizzati da un microcontrollore, che utilizza i dati per misurare accuratamente la profondità del battistrada», ha aggiunto Nasrabadi. Il sistema è composto da due moduli: M1 e M2. Il primo, che rileva le deformazioni degli pneumatici, si basa sul monitoraggio delle vibrazioni degli pneumatici utilizzando unità di misura inerziali. Il modulo ha un sensore posto sull’asse, vicino alla gomma, e un altro sensore posto sull’asse, lontano dalla gomma, per eseguire una misurazione differenziale sottraendo il rumore generato dalle vibrazioni del veicolo. Il modulo può essere alimentato direttamente con la batteria del veicolo e collegato alla centralina del veicolo tramite collegamenti cablati, con risultati riportati sul cruscotto del guidatore. Il sensore M2 monitora la profondità del battistrada misurando la risposta elettrica dello pneumatico stesso, che varia in funzione della quantità di materiale che compone il battistrada. In questo modo si ottiene una stima della profondità del battistrada. Per eseguire la misurazione, il modulo deve essere collegato direttamente allo pneumatico che, essendo una parte mobile (ad es. il cerchio o la gomma stessa), richiede un alimentatore wireless (ad es. una batteria o per induzione) e l’utilizzo di un’infrastruttura di comunicazione wireless. Come spiega Nasrabadi: «Lo pneumatico deve essere già conduttivo (come nei camion) o reso conduttivo utilizzando polimeri estrinsecamente conduttori (ECP) tramite drogaggio della miscela di gomma con nerofumo, nanotubi di carbonio o grafene, che sono già utilizzati nel settore della produzione di pneumatici. Per tale motivo è essenziale la collaborazione con il produttore di pneumatici». Wriggle Solutions ha sviluppato diversi prodotti MVP (minimal viable product, prodotto minimo funzionante) per testare l’ipotesi alla base del brevetto e i risultati sono stati molto positivi. Si è ottenuto un prototipo perfettamente funzionante attraverso un approccio iterativo. «Nonostante la complessità del settore e il fatto che è difficile garantire la diffusione dell’innovazione, siamo stati spinti soprattutto dalla nostra convinzione che il nostro brevetto potrebbe avere un impatto positivo sulla vita delle persone e ridurre sia i rifiuti di pneumatici che il consumo di carburante», ha dichiatato Nasrabadi. Wriggle Solutions è alla ricerca di potenziali partner disposti a collaborare all’industrializzazione della tecnologia Smart-tyre, già convalidata tramite un prototipo.

Parole chiave

Smart-tyre, Pneumatici intelligenti, sistemi di monitoraggio della pressione degli pneumatici, soluzioni Wriggle, deformazioni degli pneumatici, battistrada, incidenti stradali

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