Des outils de simulation pour piloter les conceptions

L’optimisation de la conception est une idée née dans des laboratoires d’universités et de groupes spécialisés de l’industrie aéronautique et automobile. Aujourd’hui, elle a quitté les laboratoires de recherche pour intégrer la conception de produits, et les ingénieurs et concepteurs utilisent de plus en plus les outils de simulation pour guider leurs choix de conception. Alors que les techniques d’analyse classiques utilisent un produit ou concept préexistant et prévoient les performances, l’optimisation de la conception inverse le processus. Elle détermine la meilleure forme pour la conception, ainsi que les valeurs optimales des paramètres en fonction de données de performances définies par les exigences. Deux conditions pour que cela fonctionne : des résultats d’analyse exacts et précis, une définition suffisamment souple des fonctions géométriques du modèle. Les industriels montrent un grand intérêt pour la technologie d’optimisation mais plusieurs obstacles empêchent actuellement les utilisateurs d’accéder à l’optimisation de la conception. Par contre, les outils de simulation sont utilisés aujourd’hui pour optimiser les conceptions. Voyons comment ceux-ci aident les entreprises à améliorer les conceptions et à commercialiser plus rapidement leurs produits.

Comment utiliser l’analyse dans la conception de produits

L’application d’outils de simulation utilisés pour la validation à une étape essentielle de la conception initiale requiert un changement de paradigme impliquant la modification de processus, de nouveaux outils et de nouvelles façons de réfléchir pour les ingénieurs. Les outils de simulation permettent aux ingénieurs de prendre de meilleures décisions pour concevoir les produits plus rapidement et à moindre coût. Au fur et à mesure que la conception avance dans le cycle, des décisions et des ajustements confirment que la conception est engagée sur la bonne voie. Les calculs, les prototypes et les analyses sont des outils qui guident les ingénieurs durant la progression de la conception. La plupart des géométries sont trop complexes pour le calcul manuel et les prototypes physiques sont onéreux et construits trop tard dans le cycle pour optimiser la conception dès le début. Par conséquent, des techniques d’analyse comme l’analyse par éléments finis (FEA) sont plus utiles pour explorer rapidement des variantes de conception jusqu’à ce que les ingénieurs parviennent à une conception réellement optimisée. L’intégration de la CAO et de la FEA permettent aux ingénieurs de tester des idées, d’ajuster des conceptions, d’explorer et de vérifier que les conceptions sont sur la bonne voie, ce qui diminue le risque de devoir retravailler une conception insatisfaisante au moment où les modifications sont les plus coûteuses. En d’autres termes, une analyse intégrée à la conception permet aux équipes d’explorer davantage de variantes de conception en moins de temps.

Adaptation nécessaire de la culture de conception pour maximiser les bénéfices

En général, la plupart des entreprises font une utilisation insuffisante des outils d’analyse par éléments finis. Dennis Nagy, un spécialiste de l’analyse par éléments finis, estime que les entreprises utilisent seulement 10 à 15 % des capacités de leur logiciel IAO. Le problème est peut-être plus d’ordre culturel que technologique. Peu de directeurs d’ingénierie ont demandé ou autorisé un changement de processus qui permettrait la simulation. Pour vraiment rentabiliser leurs outils d’analyse, les entreprises doivent cesser de propager l’idée que la simulation ne peut pas piloter la conception mais seulement la valider. Sans changement de processus, les conceptions validées par voie numérique sont celles qui auraient été validées à l’aide des prototypes physiques. Dans ce cas, quel est l’intérêt ? Une meilleure formation des utilisateurs est également nécessaire. Les utilisateurs ont besoin de comprendre les résultats de la simulation quant à la conception et à la qualité de la simulation. Une formation supplémentaire sur les propriétés d’entrée et de matériau, et sur les mécanismes de défaillance, les aidera à prendre de meilleures décisions et à mieux chercher la configuration optimale. Avec la généralisation de la simulation, les outils de simulation devront être disponibles dans le logiciel de CAO et étroitement intégrés aux systèmes d’automatisation des processus. L’essentiel, c’est que l’optimisation de la conception intervienne au début du cycle de conception lorsque des modifications peuvent encore être apportées sans impliquer de reprise importante, de perte de temps de cycle ou de dépenses élevées.

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