Vlakke band: de autoband die niet lek kan raken
Een vlakke band, in de techniekwereld vaak een 'airless tire' of niet-pneumatische band genoemd, is een band zonder luchtkamer. Waar een gewone autoband bestaat uit een rubberen omhulsel met daarin perslucht die het gewicht van de auto draagt, gebruikt een vlakke band een web van flexibele spaken of ribben tussen de velg en het loopvlak. Die spaken buigen door onder belasting en veren daarna weer terug, precies zoals lucht dat normaal doet. Denk aan het verschil tussen een opblaasbaar luchtbed en een matras van verende veren: beide vangen je gewicht op, maar op een fundamenteel andere manier.
Het grote voordeel is meteen duidelijk: een band zonder luchtkamer kan ook geen lucht verliezen. Een spijker, scherpe steen of scherf levert dus geen klapband of langzaam leeglopende band op. Dat klinkt als een kleine technische verbetering, maar de gevolgen zijn groter dan ze lijken: minder pech onderweg, minder ongelukken door een klapband op de snelweg, en voertuigen die minder onderhoud nodig hebben. Voor zelfrijdende bezorgrobots, deelfietsen of voertuigen die op afgelegen plekken rijden, is een band die nooit leegloopt bovendien praktisch onmisbaar.
Wat is het precies?
Een gewone band bestaat uit een luchtdichte binnenkant (of bij moderne 'tubeless' banden een luchtdichte buitenmantel) die onder druk wordt gezet, meestal tussen de 2 en 3 bar. Die lucht werkt als een veer: hij drukt het loopvlak tegen het wegdek en vangt schokken op door tijdelijk samen te drukken. Verlies je die luchtdruk, dan verlies je ook de draagkracht en de vering.
Bij een niet-pneumatische band vervangt een mechanische structuur die functie. Rond de naaf (het middelpunt waar de band aan de auto vastzit) is een ring van flexibele elementen aangebracht, vaak gemaakt van polyurethaan of een ander veerkrachtig kunststof. Deze elementen hebben verschillende vormen kunnen aannemen: gebogen spaken, een honingraatpatroon, of een web van gebogen stroken. Onder het gewicht van het voertuig vervormen ze plaatselijk, precies op de plek waar de band het wegdek raakt, en veren daarna weer terug zodra die plek wegdraait. Om die vervormende ring heen zit een stevige buitenband van rubber, die zorgt voor grip en slijtvastheid, net als het loopvlak van een gewone band.
Het resultaat is een band die zich in grote lijnen gedraagt als een pneumatische band, maar zonder de kwetsbare luchtkamer. Er kleven wel nadelen aan: de constructie is doorgaans zwaarder, de wrijving en dus het brandstof- of energieverbruik kan hoger uitvallen, en bij hoge snelheden kan de voortdurende buiging van de spaken warmte opwekken die het materiaal aantast. Ook trillingen en geluid zijn lastiger onder controle te krijgen dan bij een luchtgevulde band, waar de lucht als natuurlijke demper werkt.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is simpel: banden die nooit lek kunnen raken. Een klapband bij hoge snelheid is een van de gevaarlijkere technische mankementen die een auto kan krijgen, en lekke banden zijn wereldwijd een van de meest voorkomende redenen voor pechhulp. Fabrikanten willen dat risico wegnemen, niet alleen voor het comfort van bestuurders maar ook voor de veiligheid.
Daarnaast speelt duurzaamheid een rol. Een band die nooit voortijdig vervangen hoeft te worden vanwege een gaatje, gaat gemiddeld langer mee en hoeft minder vaak te worden weggegooid. Bandenfabrikanten zoals Michelin noemen dit expliciet als argument: minder bandenafval betekent minder grondstoffengebruik en minder rubberafval dat, zoals bekend, lastig te recyclen is.
Een derde doel is onderhoudsvrij vervoer. Voor deelfietsen, bezorgrobots, magazijnvoertuigen en op termijn zelfrijdende auto's is het onaantrekkelijk als een voertuig stilvalt door een simpele lekke band, zeker als er geen bestuurder aanwezig is om dat te verhelpen. Ook in extreme omgevingen, zoals de maan, Mars of een oorlogsgebied, is een band die nooit met een pomp of reserveband hersteld hoeft te worden een groot praktisch voordeel.
Voorbeelden uit de praktijk
Deze technologie is minder futuristisch dan ze klinkt; delen ervan zijn al jaren in gebruik.
Michelin Tweel is waarschijnlijk het meest volwassen voorbeeld. Sinds ongeveer 2012 verkoopt Michelin deze niet-pneumatische band voor grasmaaiers, compacte shovels (skid-steer loaders) en terreinvoertuigen. Omdat deze machines relatief langzaam rijden, spelen de nadelen van hitte en trillingen bij hoge snelheid nauwelijks een rol, waardoor de Tweel hier al lang een commercieel product is.
Michelin Uptis (Unique Puncture-proof Tire System) is de stap richting personenauto's. Michelin presenteerde dit concept in 2019 samen met autofabrikant General Motors en testte het daarna op een proefvloot in de Amerikaanse staat Michigan. Uptis moet uiteindelijk een lekvrije band voor gewone personenauto's worden, maar een brede marktintroductie heeft, voor zover bekend, nog niet plaatsgevonden.
Bridgestone toonde in 2013 op de Tokyo Motor Show een eigen 'air free concept tire', met een opvallend web van kunststof spaken in plaats van rubber. Een paar jaar later, rond 2017, werd een variant hiervan ingezet op deelfietsen in Japan, een toepassing waarbij lage snelheden en veel gebruikers de voordelen van een lekvrije band goed laten uitkomen.
NASA en Goodyear ontwikkelden samen de zogeheten Spring Tire, later doorontwikkeld tot de SMART-band (Shape Memory Alloy Radial Technology). Deze band gebruikt een mesh van nikkel-titaniumdraad, een materiaal dat na vervorming automatisch zijn oorspronkelijke vorm terugveert. Het idee is bedoeld voor toekomstige maan- en Marsvoertuigen, waar een lekke band onmogelijk ter plekke te repareren is. Deze techniek bouwt voort op de wielen van het Apollo Lunar Roving Vehicle uit 1971, dat destijds al een soort gaasband van verzinkt staaldraad gebruikte in plaats van een luchtband.
Hoe ver is de techniek?
Voor laagsnelheidstoepassingen is de technologie volwassen: grasmaaiers, rolstoelen, magazijnvoertuigen en bepaalde bouwmachines rijden al jaren probleemloos op niet-pneumatische banden. Hier zijn de belangrijkste nadelen, namelijk warmteopbouw en verminderd comfort bij hoge snelheid, simpelweg minder relevant.
Voor gewone personenauto's op de snelweg ligt dat anders. De constante buiging van de spaken bij hogere snelheden wekt wrijvingswarmte op, wat het materiaal op termijn kan aantasten en de levensduur beperkt. Ook is het lastig gebleken om hetzelfde rijcomfort te bereiken als bij een luchtband, omdat lucht van nature goed schokken en trillingen absorbeert, iets wat een mechanische structuur moeilijker nabootst zonder extra gewicht of complexiteit. Kostprijs en productieschaal zijn eveneens obstakels: massaproductie van complexe kunststof spaakstructuren is duurder dan het bekende productieproces van rubberbanden.
Concreet betekent dit dat er, voor zover bekend, nog geen niet-pneumatische band is die je gewoon bij de bandenwinkel op je auto kunt laten monteren. Proefvloten en pilots, zoals die van Michelin met GM, lopen al enkele jaren, maar een brede introductie voor consumentenauto's is er nog niet. De ontwikkeling gaat gestaag, niet met sprongen: elke generatie prototype lost een deel van de eerdere problemen op, maar er is geen doorbraakmoment geweest dat de hele sector in één klap heeft veranderd.
Wie werken eraan?
Michelin (Frankrijk) is met de Tweel en de Uptis een van de voorlopers en werkt hierbij samen met General Motors (Verenigde Staten). Bridgestone (Japan) ontwikkelt eigen concepten en heeft al toepassingen bij deelfietsen gerealiseerd. Goodyear (Verenigde Staten) werkt zowel aan wegtoepassingen als, samen met NASA's Glenn Research Center, aan banden voor ruimtevoertuigen. Ook Zuid-Koreaanse fabrikant Hankook heeft met de iFlex een eigen concept getoond, en het Japanse Sumitomo Rubber onderzoekt vergelijkbare technologie. Daarnaast zijn diverse universiteiten en materiaalonderzoekers betrokken bij het verbeteren van de kunststoffen en legeringen die deze banden hun veerkracht geven.