Le 9 juillet 2019

Aéronautique et défense : enjeux de la simulation numérique et de l'impression 3D

[Exlusivité cao.fr] Avis d'expert de KEONYS

Domaines        

Suresnes, juillet 2019

L’aéronautique : un secteur aux multiples défis

Avec un doublement du trafic aérien d’ici 20 ans, une pression continuelle sur l’innovation, les prix et la qualité des produits, des contraintes environnementales nécessitant de produire plus léger et moins polluant, les donneurs d’ordres et l’ensemble de la chaine de sous-traitance doivent désormais être capables de répondre, ensemble et en temps réel, à de nouvelles exigences dans un environnement de plus en plus concurrentiel. La transformation numérique a un rôle primordial à jouer pour réussir la mutation industrielle et sociétale de ce secteur.

Adrien Verly, Consultant Simulation chez KEONYS, livre son avis d'expert sur les enjeux de la simulation numérique et de l’impression 3D pour la chaine de sous-traitance aéronautique et défense.

Simulation numérique, au cœur du succès du projet

Aéronautique et défense : enjeux de la simulation numérique et de l'impression 3D
(Cliquez sur l'image pour l'agrandir) Copyright Dassault Systèmes

La simulation numérique est devenue au fil des ans un passage incontournable pour la validation des systèmes complexes aéronautiques et de défense. Elle permet en effet de réduire au maximum les essais physiques généralement très couteux et qui ne permettent pas forcement de reproduire l’ensemble des sollicitations perçues par la structure. La simulation numérique est même aujourd’hui imposée par la règlementation dans ces secteurs. Elle permet d’explorer le comportement interne des structures et leurs interactions avec leurs environnements, avant leur mise en production. Elle s’applique dans des domaines aussi variés que la mécanique, la thermique, la dynamique des fluides, l’acoustique, l’électromagnétisme, l’électronique, l’ingénierie système, etc. et parfois dans plusieurs domaines simultanés. Cette approche rend possible l’analyse des contraintes générées par la fabrication et l’optimisation des pièces : gain en masse, en fiabilité, en durée de vie et parfois optimisation de l’utilisation de celles-ci, en diversifiant les applications ou en simplifiant les systèmes. L’intérêt d’un gain en masse pour un avion est très vite compréhensible au regard du prix et de l’impact écologique des carburants. L’intérêt de l’allongement de la durée de vie est aussi assez clair : moins de maintenance, et donc moins de coûts pendant la durée de vie de l’appareil…

Produire plus vite et mieux

L’optimisation des systèmes grâce à la simulation numérique permet donc de gagner en performance, en coût, mais également en sécurité et en qualité. Une nouvelle technique moderne, combinaison entre la simulation et l’optimisation topologique, permet de faire de la conception générative. Cette technique permet de créer de nouveaux concepts de pièces mécaniques légères et fiables, en imposant des contraintes physiques dans un espace de conception 3D. Ces contraintes sont les chargements que subissent la structure et également les contraintes imposées par le procédé de fabrication. Les concepts de pièces les plus légers sont généralement obtenus avec les contraintes de fabrication pour la fabrication additive. Cette technique d’impression 3D permet de réaliser des pièces non manufacturables par les procédés traditionnels (usinage, emboutissage,…). Elle requiert parfois des analyses par simulation numérique. Par exemple, le chemin de lasage (chemin suivi par le laser fusionnant la poudre) et l’orientation de la pièce sont des paramètres importants de la fabrication additive, qui bien choisis permettent de réduire les contraintes résiduelles induites par ce procédé de fabrication. Avec la conception générative et l’impression 3D, la manière de concevoir les pièces est inversée, c’est la simulation qui impose le design, éliminant les itérations entre dessinateur/projeteur et simulation. L’impression 3D permet également de minimiser les stocks et de produire une pièce à remplacer rapidement partout où il y a une machine d’impression.

Continuité numérique

Pourtant, en dépit de son importance rappelée ci-dessus, la simulation numérique reste de nos jours très peu intégrée à la partie gestion des données PLM. Ainsi les personnes faisant de la simulation lancent leurs calculs sur leur machine ou sur des clusters sans archivage automatique des données de résultats. Cela pose le problème de la traçabilité entre la simulation et les données géométriques et il arrive souvent que les simulations soient refaites car la géométrie a été modifiée entre temps. Les échanges sur ces sujets entre sous-traitants et donneurs d’ordre sont souvent nombreux et constituent une perte de temps. L’utilisation de plateforme numérique rend possible la gestion des configurations, la traçabilité et le partage des données entre les différents intervenants. Ces plateformes apportent une continuité numérique permettant par exemple de s’assurer que la bonne géométrie, dans sa bonne version, est utilisée dans les processus de validation. Actuellement la simulation numérique est encore très peu intégrée dans ces processus de gestion de données dans la chaîne de sous-traitance aéronautique et défense, mais les outils et technologies actuels sont un vecteur incontournable d’innovation durable.

Le principal enjeu  actuellement, pour la simulation numérique, est bien d’assurer la continuité numérique des données au travers de plateformes collaboratives et utilisant les meilleurs technologies de résolution de simulation numérique.

Evolution des processus industriels

Le secteur du transport aérien traverse une période cruciale de son histoire. Concevoir de nouveaux avions plus vite, réduire le coût énergétique, garantir toujours plus de sécurité dans un contexte hautement compétitif, nécessitent une remise en question des modèles économiques et industriels. Les grands constructeurs aéronautiques ont déjà pris le virage de la transformation numérique afin de satisfaire l’évolution du marché. Mais l’innovation repose largement sur la capacité d’ingénierie collaborative avec l’ensemble des acteurs de la soustraitance. Cette dernière dispose de tous les outils pour accroître sa productivité en s’appuyant sur des processus industriels qui réduisent les délais et les coûts de fabrication en conformité avec les exigences des constructeurs. Les plateformes collaboratives intègrent, entre autres, des outils de simulation numérique pour tester les comportements, depuis les spécifications du projet jusqu’aux tests virtuels.

Innovation Day : kles industriels vous parlent de leur transformation numérique

Et pour en savoir plus, inscrivez-vous à Innovation Day, événement KEONYS, du 17 septembre 2019, campus de Dassault Systèmes, Vélizy : Enjeux, défis et bénéfices de la transformation numérique dans l’industrie avec des workshops dédiés à la simulation. Pour vous inscrire, c'est ici.


Plus sur KEONYS : www.keonys.com/

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