La simulation numérique enfin accessible

Les géants de l'automobile ou du BTP ne sont plus les seuls concernés. Les entreprises de toutes tailles et de tous secteurs peuvent désormais simuler le comportement de leurs futurs produits. A la clé, une réduction des délais et des coûts de développement.

Les premières utilisations de la simulation numérique ont beau être anciennes, jusque-là, seuls les grands acteurs de l'aéronautique, de l'automobile et du BTP pouvaient s'offrir cette technologie. Mais, depuis deux ans, elle devient accessible aux entreprises de plus petite taille. « La crise a joué un rôle d'accélérateur, indique Marie-Christine Oghly, la présidente de Micado, l'association qui promeut la CAO, et dirigeante en France du distributeur de logiciels Enginsoft. Les industriels ont en effet exploré les voies pour améliorer leur productivité, dont la simulation numérique. »

Aujourd'hui, tout peut être simulé. Tout, ou presque : prévoir l'enfoncement dans le sol d'une centrale nucléaire à cause de son poids, établir le point de rupture d'une pièce mécanique ou vérifier qu'un téléphone mobile fonctionnera encore après une chute... Longtemps, le coût d'utilisation des logiciels, qui exigeaient des ordinateurs puissants, et, surtout, leur complexité d'utilisation, que seuls des ingénieurs de haut niveau pouvaient appréhender, ont limité le recours à la simulation numérique. Il a aussi fallu que celle-ci entre dans les moeurs des bureaux d'études, très attachés aux expérimentations sur des prototypes bien réels. L'arrivée de jeunes ingénieurs formés au numérique a également favorisé l'évolution vers la simulation informatique, facilitée par la simplification d'utilisation des logiciels. « Les professeurs Nimbus sont sortis de leur tour d'ivoire, lance Jean-Marc Crépel, le président de l'atelier simulation numérique de Micado. Les spécialistes du calcul étaient trop déconnectés du reste de l'organisation. Ce n'est plus le cas aujourd'hui, et tous les domaines se sont appropriés ou sont en train de s'approprier le domaine de la simulation. »

Tous les logiciels de CAO généralistes intègrent désormais des modules pour la simulation, comme Inventor d'Autodesk, SolidWorks de Dassault Systèmes ou TopSolid de Missler. Le concepteur peut ainsi lancer facilement des calculs, très tôt dans le processus. Le nombre d'itérations peut être augmenté afin de détecter et donc résoudre très en amont des problèmes de conception. Le coût des licences des logiciels et des stations de travail ne constitue plus un frein. Le principal investissement, pour les PME, reste humain. Cependant, un organisme comme le Cetim (Centre technique des industries mécaniques) les aidera à mettre le pied à l'étrier, avec de la formation et des prestations d'assistance. Quant aux entreprises ayant des besoins ponctuels, elles peuvent faire appel à une prestation complète, pour un coût moyen de 10 000 à 15 000 euros. Les outils de simulation se répandent chez les sous-traitants, qui peuvent ainsi échanger avec le donneur d'ordres pour résoudre les problèmes le plus tôt possible.

Le retour sur investissement peut être très rapide, dès lors que l'on réduit le nombre de maquettes physiques avant de passer à la fabrication. Et une fois le premier prototype réalisé, on mesurera plus finement son comportement pour enrichir le modèle numérique et mieux cibler les essais ultérieurs. La simulation d'assemblage permettra en outre de calculer le coût de revient de la pièce. Le Cetim s'apprête ainsi à lancer un module spécialisé dans les devis. Il est également possible de simuler des calculateurs gérant un appareil, que ce soit un réacteur d'avion, un lave-linge, un appareil auditif ou un jouet électronique. « Mais pour simuler le calculateur, il faut d'abord simuler le fonctionnement du modèle physique, précise Daniel Martins, un ingénieur d'application chez The MathWorks. Avec nos outils, nous créons un modèle simplifié mais réaliste. »

Tous les secteurs sont aujourd'hui concernés. Les acteurs des greentechs, les fabricants d'articles de sports, d'appareils électroménagers ou électroniques ont rejoint les pionniers, pour analyser les points d'échauffement, la fatigue thermique dans le temps ou la résistance aux chocs. Les concepteurs de datacenters, ces immenses salles informatiques très gourmandes en énergie, voient un retour sur investissement qui peut être inférieur à six mois. Grâce à la simulation, ils peuvent en effet optimiser leurs systèmes de refroidissement, énormes consommateurs d'énergie. Le secteur de la mode, lui non plus, n'a pas raté le virage. « La simulation du rendu permet de vérifier que la construction géométrique est bonne et que le vêtement sera confortable, et de valider que la création correspond bien aux demandes du département de style », explique Philippe Ribera, le directeur marketing logiciel de Lectra Fashion. « La simulation 3D est aussi utilisée pour faire participer les différents acteurs concernés par la création, qui se trouvent de plus en plus dans des pays différents. » Selon Lectra, l'utilisation de la maquette numérique fait passer le temps de conception d'un vêtement de six semaines à six jours et le nombre de prototypes de cinq ou six à deux ou trois. Enfin, on simule également l'emballage des produits. « Pour vérifier la bonne tenue des protections en polystyrène, mais également pour réduire les quantités utilisées tout en conservant l'efficacité requise », précise Michèle Alexandre, conseiller technique Simulia chez Dassault Systèmes. Le chantier de la simulation reste pourtant ouvert. Il reste encore des progrès à réaliser pour reproduire le comportement de certains matériaux, comme le papier.