×
Industrijski potisk k lažjim vozilom je ponovno opredelil kolesarska fabrika prednostne naloge. Glede na ameriško ministrstvo za energijo zmanjšanje teže vozila za 10 % izboljša porabo goriva za 6–8 %. To spodbuja tovarne, da sprejmejo materiale, kot sta kovan aluminij in polimerni kompoziti z ogljikovim vlaknom, ki združujejo trdnost z znatnim zmanjšanjem teže.
Kolesa iz ogljikovega vlakna zdaj tehtajo 40–50 % manj kot tradicionalni aluminijevi ustrezni modeli. Proizvajalci uporabljajo tehnologijo prelivanja smol (resin transfer molding) za izdelavo zapletenih konstrukcij z votlimi špoki, ki ohranjajo strukturno trdnost. Kompozitne podlage, kot so hibridi bazaltovih vlaken, se pojavljajo kot cenovno učinkovite alternativne rešitve za širšo uporabo na trgu.
Zmanjšanje mase neposredno povezane z oviranjem – masa pod sistemom oviranja vozila – izboljšuje obvladovanje, pospešek in zaviranje. Lahka kolesa lahko zmanjšajo zavorna razdaljo za 5–7 % ter izboljšajo stabilnost v ovinkih. Pri električnih vozilih zmanjšanje rotacijske vztrajnosti neposredno podaljša doseg zaradi izboljšane energetske učinkovitosti.
| Material | Zmanjševanje telesne teže | Cena na kolo | Trajnost (1–10) |
|---|---|---|---|
| Jeklo | 0% | $120 | 9 |
| Aluminijeva zlitina | 25% | $300 | 8 |
| Ogljikovo vlakno | 48% | $1,200 | 7.5 |
Čeprav jeklo ostaja cenovno učinkovito in trpežno, kompoziti ponujajo nepremagljivo prihranek mase. Aluminijske zlitine ponujajo ravnovesje, vendar tovarne koles vedno bolj raje uporabljajo ogljikovo vlakno za visokoz zmogljiva električna vozila, ki se osredotočajo na izboljšave v aerodinamiki in učinkovitosti.
Električna vozila imajo to lastnost, da takoj proizvedejo navor, kar pomeni, da morajo njihove kolesa prenašati večji napor, hkrati pa ohranjati lahkotnost pri vrtenju. Proizvajalci vse pogosteje uporabljajo kolesa iz ogljikovih vlaken. Povzeto iz nekaterih tržnih poročil iz leta 2025 kaže, da kar tri četrtine novih obratov, osredotočenih na električna vozila, že uporabljajo kompozitne materiale namesto tradicionalnih metod. Ta ogljikova kolesa dejansko zmanjšajo tako imenovano nedejansko maso za kar 38 odstotkov v primerjavi z običajnimi aluminijastimi kolesi. To pa zato, ker lažja kolesa izboljšajo učinkovitost regenerativnega zaviranja, kar omogoča vozilom, da med ustavljanjem ponovno pridobijo več energije. Zato ni presenetljivo, da podjetja tehnološko prehajajo na to rešitev.
Vsakih 10 % zmanjšanja mase koles podaljša doseg električnih vozil za 6–8 milj, zaradi česar so kompozitni materiali ključni za uresničevanje pričakovanj potrošnikov. Trg avtomobilskih karbonskih koles naj bi do leta 2033 narasel za 1,7-krat, saj tovarne uvajajo novejše tehnike prelivanja smol, ki zmanjšajo čas proizvodnje za 50 %.
Analiza sektorja iz leta 2025 je pokazala, da so luksuzna električna vozila s tovarniško nameščenimi karbonskimi kolesi 12 % bolj učinkovita kot vozila s kolesi iz aluminija. En proizvajalec je poročal o 22 % hitrejšem pospešku in 19 % manjšem obrabi gum zaradi optimizirane aerodinamike karbonskih koles, kar potrjuje trend v industriji proti inženiringu koles, ki je specifičen za električna vozila.
V zadnjih letih so se večina proizvajalcev koles zamenjala na prelivanje smole (RTM) za izdelavo koles iz karbonskih vlaken. Po podatkih najnovejšega raziskovanja iz Materials Science Journal ta proces ustvarja dele z okoli 30 % manj prazninami v primerjavi s tradicionalnimi avtoklavno tehniko. Kaj pa naredi RTM tako privlačen? Deluje tako, da se epoksidna smola črpa v že oblikovane sloje karbonskih vlaken pod primerno količino tlaka. Rezultat so kolesa, ki tehtajo med 40 do 50 odstotkov manj v primerjavi z aluminijevimi. Obstaja pa še ena prednost. Po podatkih raziskave iz prejšnjega leta v Global Wheel Manufacturing Report podjetja, ki uporabljajo RTM, potrebujejo približno 60 % manj obdelave po proizvodnji, kar zmanjša stroške energije za okoli 18,7 ameriških dolarjev na enoto. Zato je razumljivo, da se toliko tovarn v zadnjih letih zanaša na to metodo.
S sistemi videnja, ki temeljijo na umetni inteligenci, analizirajo 8000 podatkovnih točk na kolo med ulivanjem, s čimer zmanjšajo napake za 22 % (Advanced Manufacturing Quarterly 2024). Algoritmi strojnega učenja prilagajajo temperaturo ulivanja in hitrost hlajenja v realnem času, kar izboljša izkoristek materiala za 15 % in omogoča ponovno umerjanje v 90 sekundah, ko se zazna toplotne nepravilnosti.
Tehnologija digitalnih dvojnikov je skrčila razvoj prototipa kolesa z 18 na 6,5 tedna. Inženirji simulirajo preskuse obremenitve v več kot 200 različnih scenarijih pred fizično proizvodnjo, pri čemer identificirajo 92 % vseh morebitnih točk okvar med virtualnim validiranjem (Automotive Engineering Today 2024).
Čeprav napredna proizvodnja zahteva za 35–40 % višji začetni vlog, pa pri serijski proizvodnji zagotavlja za 62 % nižje stroške na enoto. Analiza življenjske dobe iz leta 2025 kaže, da tovarne te stroške nadomestijo v 3,2 leta z letnimi prihranki v višini 740.000 USD za energijo in materialne odpadke (Poročilo o trajnostni proizvodnji 2025).
Proizvajalci koles danes uporabljajo napredna orodja, kot je računalniška dinamika tekočin (CFD) skupaj z resničnimi preizkusy v veterne tuneli, da natančno prilagodijo, kako njihove obroče prerežejo zrak. Ta pristop lahko zmanjša zračni upor za okoli 15-20 % v primerjavi s starejšimi žarki. Enaka tehnologija omogoča inženirjem, da zmanjšajo težo za približno 7 %, hkrati pa ohranijo strukturno integriteto. Nižje vrednosti upora so zelo pomembne za električna vozila, saj neposredno vplivajo na življenjsko dobo baterije med polnitvami. Te izboljšane konstrukcije se vedno pogosteje pojavljajo na vozilih visokega razreda blagovnih znamk, kot so Tesla, BMW in Mercedes, ki želijo maksimizirati učinkovitost brez izgube zmogljivosti.
Način, kako kolesa vplivajo na zrak, vpliva na valjno upornost, kar porablja okoli 20 do 30 odstotkov vse energije, ki jo danes uporabljajo avtomobili na cestah. Kolesa, ki so aerodinamična in imajo čim manjše reže, zmanjšujejo te neugodne zračne vrtince, kar dejansko izboljša porabo goriva pri tradicionalnih motorjih (za približno 4 do 6 odstotkov) ter električnim vozilom omogoča dodatnih 12 do 15 milj večje dosege na eno polnjenje. Lani objavljene raziskave so pokazale, da se pri optimalni obliki koles, ki jo prilagodijo proizvajalci, manj deformirajo pnevmatike in se s tem zmanjša nastajanje toplote, kar pomeni, da več energije ostane tam, kjer mora biti. Avtomobilske proizvajalce se začenjajo uveljavljati te ugotovitve v svojih proizvodnih linijah, pri čemer združujejo videz in funkcionalnost na način, ki spreminja pričakovanja glede sodobnih vozil in postavlja nove standarde učinkovitosti v avtomobilski industriji.
Industrija za proizvodnjo koles po vsem svetu se zdi, da je pripravljena na pomemben razvoj, pri čemer ocene kažejo na letno rast okoli 6,4 % med letoma 2025 in 2032. Ta naraščajoča tendenca je logična, saj proizvajalci avtomobilov, tako električnih kot tradicionalnih, vedno bolj iščejo lažje materiale. V prihodnje strokovnjaki menijo, da bi trg za kolesa iz ogljikovih vlaken lahko dosegel približno 600 milijonov dolarjev do leta 2028. Zakaj? No, vladne institucije še naprej otežujejo emisijska pravila in avtomobilske podjetja res želijo narediti svoje vozilo bolj učinkovite. Glede na raziskave, objavljene lani, večina proizvajalcev avtomobilov danes porablja tretjino svojih sredstev za razvoj na načine zmanjšanja teže vozil s pomočjo boljših materialov.
Vsi proizvajalci danes začenjajo uporabljati zaprto ciklično recikliranje odpadnega ogljikovega vlakna. Nekateri podjetja trdijo, da lahko v proizvodnjo resnično vrneta okoli 90 odstotkov svojega odpadka, kar pomeni, da odlagališča sprejmejo približno 40 odstotkov manj materiala, kot leta 2020. Če pogledamo uporabo smole, je približno tretjina podjetij nedavno prešla na rastlinske možnosti. Ta sprememba pomaga zmanjšati emisije hlapnih organskih spojin med 50 in 60 odstotki brez izgube kakovosti izdelka. Številke se ujemajo s podatki iz poročila industrije, objavljenega lani (2024), ki je poudarilo, da lahko zelenjenje proizvodnih procesov zmanjša ogljični odtis v celotnih dobaviteljskih verigah za približno 22 odstotkov za vsak proizvedeni izdelek.
Lahek material je ključen, ker zmanjša težo vozila, izboljša porabo goriva, izboljša vodljivost in poveča energetsko učinkovitost, zlasti za električna vozila.
Kolesa iz ogljikovega vlakna so znatno lažja, kar izboljša zmogljivost vozila v smislu pospeševanja, zaviranja, stabilnosti v ovinkih in energetske učinkovitosti.
Zmanjšana nedeformabilna teža v električnih vozilih omogoča boljše vajskanje, izboljša učinkovitost zaviranja, podaljša doseg in izboljša zmogljivosti regenerativnega zaviranja.
Pogosti materiali so jeklo, aluminijeva zlitina in ogljikovo vlakno. Jeklo je trpežno in cenovno ugodno, medtem ko ogljikovo vlakno ponuja odlične prihranke teže in zmogljivostne prednosti.
EN
