Le 31 janvier 2019

MetAcoustic innove en isolation acoustique avec COMSOL Multiphysics

La société d'ingénierie et de R&D propose ainsi des solutions originales pour l'isolation acoustique basse fréquence

Domaines  

Grenoble, janvier 2019

Société d'ingénierie et de R&D en acoustique, spécialiste des méta-matériaux, MetAcoustic a choisi le logiciel de simulation numérique COMSOL Multiphysics et son module Acoustics pour proposer et mettre en œuvre des solutions originales, notamment en isolation acoustique basse fréquence. Un domaine particulièrement important dans les transports du fait de l’évolution des normes d’isolation acoustique, et posant une équation difficile à résoudre jusqu’à présent.

Les méthodes classiques d’isolation acoustique en basse fréquence nécessitent en effet des matériaux denses et épais, donc difficiles à mettre en œuvre, par exemple dans un véhicule. Tout simplement parce qu’à basse fréquence, typiquement inférieure à 500Hz, la taille caractéristique de l’onde acoustique qui se propage est de l’ordre du mètre. Toutefois, l’utilisation de méta-matériaux change radicalement la donne, en offrant des isolants de faible épaisseur, pratiques à mettre en œuvre pour un coût et des performances inégalés. C’est quasiment une révolution dans le domaine de l’isolation basse fréquence, notamment pour l’industrie des transports. Reste à préciser pour une application donnée le méta-matériau pertinent, et c’est là que la simulation intervient.

MetAcoustic innove en isolation acoustique avec COMSOL Multiphysics
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Les méta-matériaux (ici en acoustique) sont des matériaux composites, constitués d’une matrice et de renfort. Ce sont des matériaux structurés de façon non naturelle, et modifiables par le biais d’inclusions supplémentaires (comme des tubes rigides) dans une matrice, souvent du polyuréthane. Le volume des inclusions peut atteindre 50% du volume total du matériau. Le but du réseau d’inclusions est de piéger le son. Les méta-matériaux ont plusieurs avantages. Ils sont accordables en fonction des problématiques rencontrées, plus particulièrement des épaisseurs et des fréquences en jeu. Ils sont en général 2 fois plus légers et 3 fois plus fins que les matériaux classiques (pour une même fréquence acoustique donnée). Ce qui en fait une solution adéquate pour répondre au cahier des charges (sécurité, confort, traitement acoustique) des industries navale, fluviale ou encore automobile.

Toute la difficulté consiste à accorder la taille et la distribution spatiale des inclusions dans la matrice selon un cahier des charges donné. L'isolation acoustique implique la prise en compte de l'acoustique et des vibrations des matériaux intermédiaires entre la source sonore et la zone à isoler. Et seule une prise en compte couplée de ces deux physiques est à même de modéliser correctement et avec précision ce qui se passe. C’est ce point qui a conduit MetAcoustics à utiliser COMSOL Multiphysics et son module Acoustics, pour sa capacité à simuler ces deux physiques et leurs couplages, avec par exemple la simulation des effets d'interférence, de résonance, de réflexion au niveau des différentes inclusions. Typiquement les interférences permettent de définir des bandes de fréquences interdites pour la propagation du son dans le matériau. Les propriétés de résonance permettront de piéger l'énergie sonore dans le matériau, réduisant d'autant la part disponible pour la transmission du son. Il est ainsi possible de prédire avec précision l’efficacité d’un méta-matériau pour une application spécifique.

Le marché évoluant, de nouvelles demandes d’optimisation et de conception font aussi leur apparition, par exemple pour alléger les structures. Ces exigences entrainent des modifications qui peuvent altérer la qualité vibroacoustique du dispositif tout entier et nécessitent des simulations supplémentaires. De plus, MetAcoustic compare systématiquement les résultats de simulation avec des mesures, et exploite l’estimation de paramètres disponible avec le module Optimization de COMSOL Multiphysics, afin d’obtenir des données matériaux les plus fiables possibles pour ses calculs. MetAcoustic exploite largement le calcul parallèle et les ressources du cloud possible avec COMSOL Multiphysics, afin de résoudre des modèles les plus proches des applications, et de fait souvent gourmands en ressources informatiques.

Enfin, la fabrication de ces méta-matériaux est désormais réalisée efficacement par des partenaires proposés par MetAcoustic, qui ont mis au point des procédés permettant d'inclure avec précision les tubes rigides dans les matrices. Une question encore ouverte concerne la fabrication à grande échelle de ces matériaux.

Avec l’appui de COMSOL Multiphysics, MetAcoustic met ainsi toutes ses compétences  au service des besoins de ses clients en isolation acoustique, et y répond, tout en poursuivant ses recherches pour proposer des solutions encore plus innovantes.


Plus sur COMSOL : www.comsol.fr

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