Luchtloze band: het einde van de klapband?
Een luchtloze band is precies wat de naam zegt: een autoband zonder luchtkamer. In plaats van lucht onder druk, die normaal het gewicht van de auto draagt en schokken opvangt, gebruikt een luchtloze band een stevige maar flexibele structuur van spaken, een web of een honingraatpatroon tussen de naaf en het rubberen loopvlak. Die structuur veert mee bij het rijden, ongeveer zoals de houten spaken van een ouderwets wagenwiel meebogen op een hobbelige weg, maar dan gemaakt van modern kunststof of composietmateriaal en afgestemd op de snelheden van vandaag.
Het aantrekkelijkste voordeel is meteen duidelijk: een band die geen lucht bevat, kan ook niet leeglopen. Geen lekke band meer door een spijker, geen klapband op de snelweg, geen bandenspanning die je moet controleren. Vergelijk het met een fietsband die je nooit meer hoeft op te pompen omdat er simpelweg niets is dat kan ontsnappen. Toch is de luchtloze band geen nieuwe uitvinding die morgen onder elke auto ligt; het is een technologie die al meer dan tien jaar in ontwikkeling is, met opvallend succes in sommige niches en aanhoudende obstakels op de gewone weg.
Wat is het precies?
Bij een gewone band zorgt lucht onder druk voor twee dingen tegelijk: het draagt het gewicht van het voertuig en het vangt schokken op door mee te veren. Bij een luchtloze band moet iets anders die dubbele taak overnemen. Fabrikanten lossen dit meestal op met een flexibele tussenlaag van kunststof of composiet die tussen een stijve, metalen naaf (het middenstuk dat aan de as vastzit) en een rubberen loopvlak (het buitenste deel dat contact maakt met het wegdek) is bevestigd.
Die tussenlaag kan er verschillend uitzien. Bij de Tweel van bandenfabrikant Michelin bestaat hij uit polyurethaan spaken die in een stervormig patroon staan en onder belasting samendrukken en weer terugveren. Bij de Uptis, eveneens van Michelin, is de structuur meer een web van glasvezelversterkte kunststof die in meerdere lagen is opgebouwd. Bridgestone koos voor zijn conceptband voor dunne, radiaal geplaatste spaken van thermoplastische hars, een kunststof die bij verhitting vervormbaar is en daardoor relatief goedkoop te produceren.
Belangrijk is dat het loopvlak, het rubberen deel dat slijt door contact met de weg, in principe los staat van de dragende structuur. Dat betekent dat je in theorie alleen het versleten loopvlak hoeft te vervangen in plaats van de hele band, iets dat bij een gewone pneumatische band (band met luchtdruk) niet mogelijk is omdat loopvlak en luchtkamer één geheel vormen.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is veiligheid: een klapband bij hoge snelheid is een van de gevaarlijkste dingen die een auto kan overkomen, en een luchtloze band kan dat scenario per definitie niet veroorzaken. Daarnaast is er de belofte van minder onderhoud. Onjuiste bandenspanning is een van de meest voorkomende, en meest genegeerde, onderhoudsproblemen bij auto's, met gevolgen voor remweg, brandstofverbruik en bandenslijtage.
Er is ook een duurzaamheidsargument. Als je alleen het loopvlak hoeft te vervangen in plaats van de complete band, ontstaat er potentieel minder bandenafval, een stroom die wereldwijd al miljoenen tonnen per jaar bedraagt en lastig te recyclen is. Fabrikanten benadrukken verder dat luchtloze banden goed passen bij extreme of onvoorspelbare omgevingen: bouwterreinen vol scherp puin, militaire voertuigen die niet mogen uitvallen door een lekke band, en zelfs de maan, waar geen enkele bandenplakservice langskomt.
Voor de auto-industrie speelt ook gemak mee bij de opkomst van zelfrijdende voertuigen en deelmobiliteit: een voertuig dat zichzelf bestuurt of continu wordt gedeeld, heeft baat bij banden die geen menselijke controle op spanning nodig hebben.
Voorbeelden uit de praktijk
Het meest concrete en al langer bestaande succes van luchtloze bandentechnologie is de Michelin Tweel, die sinds ongeveer 2012 commercieel verkrijgbaar is. De Tweel wordt gebruikt op grasmaaiers, skid-steer loaders (kleine, wendbare bouwmachines) en, in samenwerking met voertuigfabrikant Polaris, op bepaalde ATV- en UTV-modellen (terreinvoertuigen). Dit zijn allemaal toepassingen met relatief lage snelheden, waar de nadelen van de technologie minder zwaar wegen.
Voor personenauto's presenteerde Michelin in 2019, samen met General Motors, de Uptis (Unique Puncture-proof Tire System). Het plan was destijds om de band rond 2024 op bepaalde GM-modellen te introduceren. Voor zover bekend bij het schrijven van dit artikel is die tijdlijn niet gehaald zoals oorspronkelijk aangekondigd; de exacte huidige status van het project is niet met zekerheid vast te stellen zonder de meest recente bronnen te raadplegen, dus lezers doen er goed aan dit bij Michelin of GM zelf te verifiëren.
Bandenfabrikant Bridgestone toonde zijn Air Free Concept op diverse auto- en designbeurzen, waaronder de Tokyo Motor Show. Deze band, met dunne spaken van thermoplastische hars, is vooral gepositioneerd voor lage snelheden en toekomstige stadsmobiliteit, niet als directe vervanger van de band op een snelwegauto.
Een heel andere toepassing komt van NASA, dat samen met Goodyear werkt aan banden van een shape memory alloy (een metaallegering die na vervorming naar zijn oorspronkelijke vorm terugveert) voor toekomstige maanrovers in het Artemis-programma. Deze ontwikkeling bouwt voort op eerdere spring tire-ontwerpen die zijn getest op de Mars-rover Curiosity, nadat scherpe gesteentes op Mars gaten in de metalen wielen van die rover hadden geslagen.
Hoe ver is de techniek?
Voor lage-snelheidstoepassingen zoals grasmaaiers, bouwmachines en bepaalde terreinvoertuigen is de luchtloze band dus al jaren bewezen technologie die je gewoon kunt kopen. Voor gewone personenauto's op de openbare weg ligt dat anders: daar is nog geen enkele luchtloze band in grootschalige productie beschikbaar voor consumenten.
Het grootste technische obstakel is hitteontwikkeling. De flexibele spaken of het web moeten bij elke omwenteling van het wiel vervormen en weer terugveren, en bij hogere snelheden en langere ritten bouwt dat voortdurend buigen warmte op in het materiaal. Te veel hitte kan het materiaal versneld laten verouderen of zelfs falen, precies het soort risico dat de technologie juist moest wegnemen.
Daarnaast hebben de meeste huidige ontwerpen een hogere rolweerstand dan moderne pneumatische banden, wat extra energie kost en bij elektrische auto's rechtstreeks ten koste gaat van de actieradius. Rijcomfort is een ander punt van aandacht: de open structuur kan trillingen en geluid anders overbrengen dan een luchtkussen, wat ingenieurs proberen te compenseren met slimmere spaakvormen. Ook kunnen stenen, modder of sneeuw vastraken in de open ruimtes tussen de spaken. Tot slot zijn de productiekosten vooralsnog hoger dan bij traditionele banden, wat de weg naar een betaalbaar massaproduct vertraagt.
Wie werken eraan?
De ontwikkeling wordt aangevoerd door een klein aantal grote bandenfabrikanten. Michelin (Frankrijk) is met de Tweel en de Uptis het verst gevorderd richting commerciële toepassing, en werkt voor de Uptis samen met autofabrikant General Motors (Verenigde Staten). Bridgestone (Japan) ontwikkelt zijn eigen Air Free Concept, terwijl Goodyear (Verenigde Staten) samenwerkt met de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA aan banden voor maanrovers.
Ook Toyota (Japan) en Hankook (Zuid-Korea, met zijn iFlex-concept) hebben eigen conceptversies getoond op internationale beurzen, zonder dat deze al in massaproductie zijn. Bandenfabrikant Continental (Duitsland) doet eveneens onderzoek naar niet-pneumatische bandconcepten. Voor toepassingen in terreinvoertuigen is voertuigbouwer Polaris (Verenigde Staten) een belangrijke partner van Michelin.