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Avances en las tecnologías de los materiales en neumáticos

23 de abril de 2020

 

La marca Toyo Tire Corporation (Sede: Ciudad de Itami, Prefectura de Hyogo; Presidente y CEO: Takashi Shimizu, en adelante, "Toyo Tire") tiene como objetivo desarrollar y proporcionar neumáticos de alto rendimiento que puedan cumplir con los requisitos de la sociedad mediante el avance de las innovaciones tecnológicas de su exclusivo " Nano Balance Technology ”, nuestra plataforma patentada de desarrollo de material de caucho. Como parte de la suite Nano Balance Technology, nos complace anunciar para el primer neumático que hemos desarrollado tecnologías que utilizan materiales informática (en adelante, "MI") 1 para predecir las propiedades y optimizar la estructura del material de los materiales de caucho.  Esta tecnología utiliza inteligencia artificial (IA) y otras tecnologías para permitir el descubrimiento de materiales nuevos y alternativos con mayor eficiencia que los métodos convencionales.

 

En los últimos años, las tecnologías se han utilizado en el proceso de desarrollo de materiales, pero la tecnología MI está a punto de cambiar el campo del desarrollo de materiales. El desarrollo de materiales ha sido típicamente un proceso de prueba y error que requiere mucho tiempo y que se basa en la experiencia de los ingenieros y la experimentación repetida. Desde 2018, Toyo Tire ha estado utilizando la tecnología MI basada en nuestros activos de datos acumulados para validar la tecnología predictiva de recetas y propiedades físicas. A través de los avances de la precisión de la tecnología, también validamos la aplicación ampliada de los datos objetivo, como vincularlos a información externa en 2019. En el futuro, desarrollaremos un entorno en el que nuestros datos internos se puedan completar y uso efectivo También utilizaremos nuevos métodos de análisis y datos predictivos para realizar nuevos materiales que utilizan la tecnología MI, que optimiza altamente el desarrollo, para desarrollar productos de alto rendimiento y al mismo tiempo reduce el tiempo y el costo del desarrollo.

Desarrollo de recetas con recursos de datos

El caucho es un compuesto formado mediante la adición de relleno y otros ingredientes al polímero del material base. Cada ingrediente afecta directamente las características del producto, lo que requiere un control avanzado en términos de tipo y cantidad, así como ajustes en el método de procesamiento. La introducción de la tecnología MI nos permite construir un sistema que crea predicciones altamente precisas de propiedades y recetas, lo que permite el desarrollo eficiente de materiales con pruebas mínimas. El sistema implementa un modelo de regresión no lineal², que puede hacer predicciones expandidas que van más allá del conocimiento existente, al importar información externa a una base de datos. Este sistema también se utilizará en el desarrollo de materiales de alto rendimiento. ² Esto se refiere a datos modelados por una función basada en la relación no lineal entre las variables utilizadas para las predicciones.

Uso de tecnología digital para el desarrollo de nuevos materiales

En el campo de la tecnología Nano Balance, Toyo Tire utiliza varias herramientas para evaluar los elementos de las propiedades del material por cada estructura jerárquica y para extraer problemas de desarrollo. Los datos para estructuras materiales y químicas que se obtienen por análisis son completamente diferentes de los datos de propiedad de materiales. Por lo tanto, los datos de las estructuras químicas y materiales se han utilizado principalmente como información para predecir indirectamente las propiedades del material. La adopción de la tecnología MI desarrollada recientemente para el análisis de materiales ha permitido calcular los valores de eliminación de las propiedades del material a partir de información estructural. A medida que la tecnología se presta al problema inverso de optimizar la estructura de acuerdo con los valores de propiedad específicos, pretendemos aplicarla y expandirla al campo del desarrollo de nuevos materiales. Estas tecnologías se realizaron en colaboración con SAS Institute Japan Co., Ltd. (Presidente: Tetsuya Hotta). Toyo Tire desarrolla productos de alto rendimiento y alta calidad al aprovechar su propio desarrollo de material de caucho Nano Balance Technology y su tecnología base de diseño de neumáticos, T-MODE. También tenemos la intención de explorar el potencial del uso de neumáticos como dispositivo de detección y crear productos de alto valor agregado que contribuyan a la sociedad móvil del mañana. En el futuro, Toyo Tire busca aprovechar al máximo la tecnología MI en el proceso de desarrollo del caucho y mejorar el valor de los productos que desarrollamos.³ ³ SAS Institute Japan es una compañía líder en análisis (https://www.sas.com/ja_jp/home.html) que promueve la utilización de la tecnología AI y la introducción de soluciones IoT avanzadas para una amplia gama de industrias a través de software innovador y servicios.

Tecnología Nano Balance
 

La tecnología Nano Balance es una tecnología para desarrollar materiales de caucho ideales con alta precisión mediante observación, predicción, diseño de materiales y control de producción, a nivel molecular (nano). Usamos esto para lograr un alto nivel de ambos extremos de rendimiento, resistencia a la rodadura de los neumáticos (rendimiento de bajo consumo de combustible) y rendimiento de frenado (rendimiento de agarre en mojado), para ofrecer una gama de productos de alto valor agregado. Además, incluso para neumáticos de camiones y autobuses, hemos lanzado una serie de productos fabricados con bandas de rodamiento de bajo consumo de combustible que tienen una excelente generación de calor, basados ​​en la tecnología de diseño de materiales de Nano. Como se mencionó anteriormente, Toyo Tire está avanzando en el desarrollo de neumáticos automotrices basados ​​en una combinación de nuestra tecnología base de materiales de caucho y tecnología base de diseño de neumáticos. Nuestras innovaciones tecnológicas con IA en los campos de la tecnología de simulación y la nueva tecnología de detección han estado en marcha incluso antes de que adoptemos la tecnología MI para materiales de caucho. Aquí hay unos ejemplos.

Simulaciones en tiempo real, usando el nuevo proceso "T-MODE"

(18 de julio de 2019: https://www.toyotires-global.com/press/2019/190718_e.html)

 

Toyo Tire avanzó y sistematizó el proceso de desarrollo de neumáticos para automóviles, llamándolo T-MODE, que originalmente estableció como plataforma de desarrollo para neumáticos para automóviles hace 20 años. Toyo Tire logró integrar los datos recopilados de simulaciones ejecutadas en T-MODE utilizando SPDM. En febrero de este año establecimos una revolucionaria tecnología de simulación en tiempo real que mediante el uso de IA puede predecir de inmediato el rendimiento de los neumáticos. Se preparó un diagrama jerárquico que transecta las especificaciones de diseño y el rendimiento de los neumáticos. Por aplicando esto con metodologías de ciencia de datos, logramos visualizar la relación entre las especificaciones de diseño y el rendimiento de los neumáticos. En base a esta relación, realizamos el aprendizaje automático utilizando estos datos de simulación y descubrimos que era posible hacer cálculos en poco tiempo y producir predicciones de precisión.
 

Uso del proceso "T-MODE" para la predicción de nieve


(25 de febrero de 2020: https://www.toyotires-global.com/press/2020/20200225_e.html

 

Anteriormente, Toyo Tire estableció un método para predecir el rendimiento de tracción de nieve de un neumático en tipos específicos de calidad de nieve (nieve fresca y aguanieve). Sin embargo, mediante el uso de la tecnología de simulación recientemente desarrollada de T-MODE, ahora es posible predecir con un alto nivel de precisión el rendimiento de tracción de nieve de un neumático en el entorno real en el que se está utilizando. Esto permitió a Toyo Tire visualizar con éxito la deformación del bloque y de la ranura durante el frenado en varios entornos en los que se usan neumáticos. Como resultado, ahora podemos considerar adecuadamente el patrón de la banda de rodadura más adecuado para el entorno previsto.


Concepto de la tecnología de detección en los neumáticos Toyo Tires


(25 de febrero de  2020: https://www.toyotires-global.com/press/2020/200214_e.html)

 

Toyo Tire está desarrollando una tecnología de detección de neumáticos que visualiza el rendimiento de los neumáticos mientras se conduce en tiempo real al usar el neumático como un sensor junto con AI y tecnologías digitales para detectar información sobre el neumático y las condiciones de la carretera mientras se conduce. Las llantas en el automóvil que manejamos son invariablemente diferentes, es decir, lejos de ser uniformes, debido a su historial de uso y condiciones de rendimiento. Como tal, la información esencial para cada automóvil será diferente. A medida que los neumáticos, la única parte de un automóvil que está en contacto con la superficie de la carretera, asumen un nuevo papel en la nueva sociedad de movilidad, Toyo Tire se esforzará por crear nuevos valores a través de la innovación abierta.