La simulation numérique dans le cycle de vie d’un produit

 

Lignes de courant dans une vanne papillon colorées en fonction de l’amplitude de la vitesse.

Davantage d’opportunités, mais une complexité accrue

Les industries connaissent actuellement une profonde évolution en ce qui concerne leurs méthodes de fabrication et de développement. L’Internet des objets (IoT), la fabrication additive et l’auto-apprentissage connectent le monde physique au monde numérique, créant un rythme d’innovation sans précédent. De nouvelles opportunités s’ouvrent aux entreprises, mais le niveau de complexité s’accroît sur l’ensemble du cycle de vie du produit.

«Les techniques émergentes et les nouvelles attentes des clients imposent une transformation majeure dans la manière de fabriquer et de commercialiser les produits. La simulation numérique joue un rôle clé, car elle fournit aux ingénieurs les outils nécessaires pour innover et faire évoluer les produits tout au long de leur cycle de vie», déclare Ajei Gopal, président et directeur général d’ANSYS. Il ajoute: «Avec ANSYS 18, les clients peuvent utiliser la simulation dès le début du processus de développement pour évaluer rapidement l’impact du changements de conception. Ils peuvent aussi analyser en temps réel les données de fonctionnement, en aval du cycle de vie du produit. Les entreprises disposent ainsi de données nouvelles qui favorisent l’innovation, l’efficacité opérationnelle, la qualité, ainsi que la réduction des coûts et des délais de mise sur le marché».

 

Rotor d’un hélicoptère: l’optimisation physique des pièces conduit à d’énormes gains de poids.

Des solutions évolutives

La simulation se généralise à l’ensemble du cycle de vie du produit, rendant les ingénieurs plus créatifs, afin qu’ils imaginent un plus grand nombre d’options de conception. Toujours plus simples d’utilisation, les solutions d’ANSYS sont désormais accessibles à un plus grand nombre d’utilisateurs, dès le début du processus de conception. Évolutives, elles permettent à ces derniers d’évaluer rapidement des milliers d’options pour optimiser la conception de leurs produits. ANSYS 18 s’intègre également aux plates-formes IoT pour simuler les équipements en phase d’exploitation, à l’aide de jumeaux numériques.

«La technique évolue à pas de géant et la simulation jouera un rôle clé dans la compréhension des produits; elle nous permettra d’aller plus loin, plus vite et de rester compétitifs. Nous avons encore beaucoup à explorer et à découvrir», souligne Bob Tickel, directeur analyse mécanique et dynamique chez Cummins, qui précise: «Ce que nous faisons aujourd’hui, nous n’aurions pas pu l’imaginer il y a encore quelques années et la simulation numérique y est pour beaucoup. Les solutions d’ANSYS nous permettnet de prendre de meilleures décisions, plus tôt dans le processus de conception et de faire juste du premier coup».

 

Simulation d’échangeur de chaleur: lignes de courant et contours de température colorés en fonction de la température et des principales valeurs de flux (résultats multiples).

Les phases amont déterminent les coûts

Généralement, ce sont les phases amont de conception qui déterminent le coût final d’un produit. Grâce aux capacités d’exploration numérique d’ANSYS 18, les utilisateurs peuvent tester des centaines de concepts de style «what-if ?» (hypothèses) au tout début de la phase de conception, pour pouvoir évaluer rapidement les performances du produit en termes de résistance mécanique, de puissance, de capacité thermique, de pression, de débit, ainsi que d’autres exigences de performance. Avec cette exploration numérique, les concepteurs et les ingénieurs de produit identifient dès l’origine d’un projet les combinaisons optimales et éliminent d’emblée les alternatives non viables ou ans intérêt.

«Ces outils de simulation nous aident à comprendre tous les aspects de la conception du produit, réduction de la traînée du vent, évaluation des différents matériaux et différentes configurations géométriques, test des scénarios inhabituels et singuliers, etc., mais surtout, nous apprenons beaucoup sur les phénomènes physiques intervenant dans nos produits», déclare Ricardo Damian, directeur de l’ingénierie chez Jet Towers Telecom.

 

Représentation des contraintes dans une roue.

Les «jumeaux numériques»

Les entreprises de pointe étendent l’utilisation de la simulation numérique à la surveillance de leur parc industriel en créant des jumeaux numériques, c’est-à-dire des représentations virtuelles d’équipements en fonctionnement, dont les performances et la productivité peuvent être améliorés. Des capteurs positionnés sur la machine relaient des données de fonctionnement spécifiques (température, vibrations, impact, chargement) vers le jumeau numérique.

Cette itération constante aide les ingénieurs à optimiser le fonctionnement de la machine ou du système. Elle leur permet également, dans une démarche de maintenance prédictive, d’anticiper les risques encourus longtemps avant qu’ils ne se produisent et d’économiser ainsi des sommes importantes dans l’optimisation de la production et de la maintenance.

Le logiciel ANSYS 18, en association avec des applications partenaires telles que GE Predix et PTC ThingWorx, offre aux utilisateurs la possibilité de créer des jumeaux numériques et d’appliquer ainsi des analyses prédictives pour optimiser les performances et le fonctionnement de leurs produits sur le terrain.

«L’Internet Industriel nous donne l’opportunité de mieux comprendre, mieux contrôler et mieux piloter les installations industrielles et la simulation numérique y contribue largement», commente John Magee, directeur marketing de Predix, GE Digital, qui conclut: «Nous avons travaillé en étroite relation avec ANSYS au développement de fonctions de modélisation et de simulation pour collecter les données terrain et doter nos clients de meilleurs outils de décision. La combinaison de la plate-forme GE Predix et de ces outils de simulation constitue une réelle avancée pour le monde industriel». Un blog du concepteur permet de recueillir d’intéressantes informations sur le produit: http://www.ansys-blog.com/ansys-18-features.

 

À propos d’ANSYS Leader mondial en simulation numérique, ANSYS apporte à ses clients une vision claire et une compréhension fine des problématiques de conception les plus complexes à travers un portefeuille de solutions de simulation numérique rapides, précises et fiables. Dans toutes les industries, ses clients peuvent compter sur ses logiciels pour imaginer et mettre sur le marché rapidement des produits innovants, de qualité, respectueux de l’environnement. Fondée en 1970, ANSYS emploie plus de 3000 professionnels, dont plus de 700 ingénieurs docteurs en science dans des domaines techniques comme le calcul par éléments finis, la dynamique des fluides, l’électronique et l’électromagnétisme, le logiciel embarqué, la simulation système ou l’optimisation de conception. La société, dont le siège social est situé au sud de Pittsburgh, aux États-Unis, compte plus de 75 bureaux de vente stratégiques dans le monde. Elle possède un réseau de partenaires commerciaux dans plus de 40 pays.