En el desenvolupament d'equips mòbils i plataformes automatitzades, el volant, com a component que realitza simultàniament les funcions de conducció i direcció, afecta directament la seva capacitat de càrrega-, la resistència al desgast, l'adaptabilitat ambiental i la vida útil global mitjançant la selecció de materials. Els diferents escenaris d'aplicació tenen requisits variables per a la resistència, les característiques de fricció, la resistència a la corrosió i el nivell de lleugeresa dels volants. Per tant, durant el procés de disseny i fabricació, els materials han de ser seleccionats científicament en funció de les condicions de funcionament per aconseguir un equilibri òptim entre rendiment i cost.
L'estructura principal d'un volant consta generalment d'un cub, banda de rodament, carcassa de coixinets i connectors de direcció, amb cada component amb el seu propi èmfasi en la selecció de material. El nucli, com a component central que suporta la càrrega i la potència de transmissió, sovint està fet d'acer d'aliatge-d'alta resistència o d'aliatge d'alumini-alta resistència. L'acer d'aliatge té una excel·lent resistència a l'impacte i resistència a la fatiga, el que el fa adequat per a vehicles industrials-pesants i condicions d'arrencada-freqüent; L'aliatge d'alumini, d'altra banda, redueix significativament el pes alhora que garanteix una resistència suficient, la qual cosa és beneficiosa per millorar l'eficiència energètica i la resposta dinàmica, i s'utilitza àmpliament en robots logístics lleugers i vehicles de servei.
La banda de rodament és la part que contacta directament amb el terra, i el seu material determina la tracció del volant, la resistència al desgast i el rendiment d'amortiment. Els materials habituals inclouen cautxú natural, cautxú sintètic (com ara cautxú de neoprè i cautxú de poliuretà) i compostos de polímers. El cautxú natural té una bona elasticitat i adherència, però és propens a envellir sota l'exposició al petroli o als UV. El cautxú sintètic, mitjançant ajustos de formulació, pot combinar resistència a l'oli, resistència a la intempèrie i resistència a la llàgrima, fent-lo adequat per a entorns industrials complexos. El cautxú de poliuretà destaca per una alta resistència al desgast i una duresa moderada, reduint significativament la resistència al rodament i allargant la vida útil en superfícies llises i dures. Per als escenaris que requereixen anti-estàtic o neteja, es poden afegir farcits conductors o polímers de baixa-exsudació a la formulació de la banda de rodament per complir les especificacions operatives específiques.
La carcassa del coixinet i l'enllaç de direcció requereixen materials que destaquin la resistència al desgast, la resistència a la corrosió i l'estabilitat dimensional. Normalment s'utilitzen acer al carboni o acer inoxidable amb tractament tèrmic-. El primer és rendible i té prou resistència per a la majoria de les condicions d'operació, mentre que el segon manté una excel·lent resistència a la corrosió en ambients humits, àcids, alcalins o d'alta-esprai salina, reduint la resistència a la rotació i augmentant l'espai lliure a causa de l'òxid. En aplicacions d'alta velocitat-que requereixen una inèrcia de rotació reduïda, sovint s'escullen aliatges lleugers amb tractaments d'enduriment superficial per equilibrar la resistència i el rendiment dinàmic.
En entorns especials, s'utilitzen materials compostos i polímers modificats per fabricar cubs o banda de rodadura. Per exemple, els compostos reforçats amb fibra de carboni aconsegueixen una lleugeresa extrema alhora que mantenen una gran resistència, cosa que els fa adequats per a AGV-de gamma alta i plataformes mòbils de precisió. Els plàstics d'enginyeria modificats, amb les seves propietats auto-lubricants, de baix-soroll i resistents a la corrosió-química, s'utilitzen en sales netes o línies de producció d'aliments on el control del soroll i la contaminació és estricte.
A més de les propietats mecàniques bàsiques, l'estabilitat tèrmica del material, la resistència a baixa-temperatura i la compatibilitat amb els mitjans lubricants també s'han d'avaluar exhaustivament durant la selecció. Per exemple, en entorns d'emmagatzematge en fred o de baixa-temperatura, s'han de prioritzar les formulacions de cautxú amb temperatures de transició vítrea més baixes i menys fragilitat a temperatures baixes. En entorns de cocció d'alta-temperatura o radiació de calor, cal assegurar-se que la deformació tèrmica del cub de la roda i dels materials de la banda de rodament sigui controlable per evitar que la inestabilitat dimensional afecti la precisió de la direcció.
En general, la selecció dels materials principals per als volants és un art d'enginyeria que busca l'equilibri òptim entre força, pes, resistència al desgast, adaptabilitat ambiental i cost. En combinar adequadament els materials i les condicions de funcionament, no només es pot millorar la fiabilitat i la vida útil del volant, sinó que també es pot optimitzar l'eficiència energètica i el rendiment de manipulació de tot el vehicle, proporcionant una garantia sòlida per al funcionament estable dels sistemes d'automatització mòbil en diversos entorns complexos.
