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Congrès SIA : Automobile, simulation numérique tous azimuts

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Il faut l’alléger, la rendre plus sûre, plus économe, moins polluante, mais aussi plus autonome, plus connectée, plus confortable, moins bruyante, plus séduisante… Elle ? C’est l’automobile. retour sur la seconde édition du Congrès simulation organisé récemment par la Société des Ingénieurs de l’Automobile.

Plus de puissance pour analyser et optimiser:
Objet de convoitise pour les uns, de haine pour les autres, bref, un sujet de passions. L’automobile est aujourd’hui plus que jamais, un formidable creuset d’innovations pour résoudre les multiples défis technologiques, sociaux, environnementaux auxquels elle doit répondre. C’est pourquoi, le secteur exploite depuis de nombreuses années la simulation numérique.

Pour la seconde fois, la sIA société des Ingénieurs de l’Automobile organisait à l’école Estaca de saint-quentin-en- Yvelines son « Congrès simulation ». Deux jours en mars pour écouter les nombreux conférenciers présenter leurs travaux de recherche et cas d’application quotidiens des technologies numériques.

Le Keynote d’ouverture d’Olivier Colmard, Directeur CAE de Renault le montrait bien, la simulation est au coeur des développements : « entre 2010 et cette année, nous sommes passés d’une puissance de calcul de 172 à 500 teraFlops. Cette puissance est indispensable pour évaluer de nouveaux concepts plus rapidement, mais aussi optimiser ceux qui sont retenus et selon de multiples prestations. » Désormais, le constructeur annonce travailler sur des maquettes numériques exactes. Par ailleurs, il dit avoir réduit de 12 à 5 semaines le délai nécessaire pour produire un premier modèle de crash à partir de sa maquette CAO.

En route vers Le Full digital model

Laurent Declerck, Directeur architecture physique et fonctionnelle chez PSA, dressait le bilan de dix années d’utilisation de la CAE et annonçait l’objectif d’atteindre en 2025 un développement Full Digital des modèles. « Le calcul numérique nous a permis de gagner sur de nombreux tableaux. Une moyenne de 140 kg de masse gagnée sur chaque véhicule, une perception de la qualité et des performances multipliée par deux, un temps de développement réduit de 20 %, et des coûts de développement divisés par deux ! » psA annonce aussi avoir conçu son dernier moteur diesel avec un process totalement numérique. « mais il semble que nous atteignons un plafond de verre en matière de CAE. pour atteindre notre objectif de Full Digital, nous devons embarquer avec nous des partenaires. Car les défis technologiques sont trop nombreux pour les relever seuls. »

Les défis sont en effet multiples pour ce secteur automobile, où la concurrence est féroce et les attentes des consommateurs souvent contradictoires. On peut en citer deux qui fédèrent d’ailleurs toutes les difficultés à franchir : le véhicule électrique, et le véhicule autonome.

Véhicules électriques et allègement

Dans le premier cas, par exemple, la complexité des architectures nécessite l’adoption d’une représentation unifiée pour la conception, l’analyse et la simulation des systèmes qui la composent. philippe Fiani, de sherpa Engineering, proposait ainsi un formalisme précis pour représenter et lier les modèles de simulation qu’ils soient fonctionnels, techniques, ou destinés à la simulation multiphysique.

Autre utilité de la simulation dans ce cas, la réduction du coût total de possession (tCo) des véhicules électriques à l’aide d’un modèle multiphysique de la batterie adoptée. « une démarche indispensable pour diminuer le tCo de ces véhicules face à leurs équivalents thermiques, et espérer les démocratiser auprès de la population » explique Anthony Babin du Estaca’Lab.

Qui dit voiture électrique dit poids des batteries. une masse qui ne fait qu’augmenter dans les voitures modernes soucieuses du confort et de la sécurité des passagers. pourtant, les ingénieurs travaillent constamment pour diminuer ces masses qui exigent plus d’énergie de la motorisation, donc plus de consommation. pour cela, ils multiplient les matériaux légers comme les composites et les mousses. un sujet qui faisait l’objet d’une session complète de présentations lors de cette 1ère journée SIA. L’une d’entre elles abordait, par exemple, le besoin d’anticiper et d’exploiter le caractère anisotrope que confère l’ajout de fibres discontinues dans une matière thermoplastique. Dans ce cas, la simulation permet de concevoir des pièces en tenant compte de l’orientation des fibres pour optimiser leurs performances.

D’une manière générale, la simulation est très largement employée par les constructeurs automobiles pour évaluer l’endommagement des pièces. Les lois de comportement des matériaux métalliques sont aujourd’hui maîtrisées. Il reste à progresser sur celles décrivant les ruptures complexes des matériaux composites intervenant notamment dans les pièces SMC.

Fiabiliser Les voitures autonomes

Si l’on aborde maintenant le véhicule autonome, le travail à accomplir est tout aussi important. Il s’agit par exemple de développer les dispositifs Adas (systèmes avancés d’assistance au conducteur). une trentaine de ces capteurs laser, caméras, et radars équipent aujourd’hui les automobiles les plus avancées. Ils se généraliseront sur tous les modèles d’ici 2020 selon renault. Il faut simuler leur fonctionnement, optimiser leur interaction, mais aussi évaluer leur degré d’acceptation par les conducteurs ! Pour cela, les Caves immersifs, voire les simulateurs dynamiques sont largement plébiscités et se multiplient. Les représentants de renault et PSA mirent également en avant les besoins en matière de scénarios routiers pour alimenter ces simulateurs. Des scénarios indispensables pour tester virtuellement sur des millions de km de tels systèmes, et prouver leur sécurité aux futurs acheteurs…

Le véhicule autonome est également un exemple typique de la montée en complexité des véhicules modernes. L’intelligence artificielle, le Big Data, le Deep Learning sont autant de domaines que les constructeurs et leurs équipementiers doivent s’approprier. Des compétences qu’il faut trouver sur le marché de l’emploi, et qui s’avèrent rares si l’on en croit les intervenants de cette journée sIA. Les formations d’ingénieurs et de techniciens supérieurs doivent très rapidement monter en compétences sur ces aspects si l’on veut maintenir une avance de la filière automobile française.

Bref, la simulation numérique se place au coeur des stratégies de développement des constructeurs automobiles et de leurs équipementiers pour innover, diminuer les coûts et élargir l’offre produit. Ces évolutions rapides et de grande ampleur ont des conséquences sur les méthodes de travail adoptées par les équipes d’ingénierie tant pour les phases de conception que pour celles d’industrialisation.

Les éditeurs doivent de leur côté progresser pour proposer des outils qui répondent toujours plus efficacement aux trois enjeux principaux de la filière automobile : intégrer de nouveaux matériaux, développer les véhicules hybrides, autonomes et connectés, enfin réduire les coûts de développement.

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