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On pourrait penser de prime abord qu’il n’y a rien de plus basique que le pneumatique dans le monde automobile. Celui-ci est pourtant régulièrement le théâtre d’innovations qui reposent en grande partie sur la simulation numérique. Michelin, pionnier français du secteur, investit lourdement en R & D dans ce domaine. "Pour créer les meilleurs produits possible dans un environnement très concurrentiel, il nous faut pouvoir intégrer les dernières innovations sur les matériaux, la sculpture et l’architecture du pneu, explique Yohan Le Chenadec, le responsable performance adhérence au Centre de technologie de Michelin. Et le seul moyen de le faire de façon efficace, en testant et améliorant sans cesse le pneu lors de sa conception, c’est la simulation numérique."
Le fabricant travaille notamment avec la start-up nantaise Nextflow Software, spécialiste de la simulation appliquée à la mécanique des fluides. Fondée en 2015, elle est issue du laboratoire de recherche de l’École centrale de Nantes. Michelin utilise l’un de ses logiciels appelé SPH-flow. Il s’appuie sur la méthode des "smoothed particle hydrodynamics", qui représente les écoulements de fluide sous la forme de particules.
"Cela nous permet de nous dispenser d’une étape compliquée et lourde que requièrent les autres méthodes : le maillage fluide-structure, détaille Vincent Perrier, le directeur de Nextflow Software. Il faut habituellement préciser l’environnement 3D dans lequel on évolue, notamment le volume de fluide. Or une méthode maillée ne peut pas répondre à la simulation d’un environnement complexe comme un pneu qui se déforme, qui est en mouvement, ou qui est dans un volume d’eau donné." Concrètement, en couplant le modèle de pneu solide de Michelin et le modèle de mécanique des fluides de Nextflow, qui s’occupe de l’interaction de l’eau sur la route, il est possible d’effectuer une simulation en seulement une heure, contre une semaine avec un maillage. Et il devient surtout possible de simuler des scénarios beaucoup plus complexes.
Gain de temps
"La technologie de Nextflow nous permet de dépasser les limites auxquelles nous étions confrontées auparavant sur la simulation de l’hydroplanage, précise Yohan Le Chenadec. Nous pouvons par exemple simuler la rugosité des cailloux de la route, ce qui était impossible jusqu’alors." Autre avantage du logiciel : offrir une représentation plus fine du pneumatique, qui prend en compte toute la complexité de ses rainures. Cette meilleure fidélité donne une simulation plus exacte.
C’est notamment grâce à ces méthodes que Michelin arrive à produire des pneus à la longévité hors pair. "Pour l’hydroplanage, le volume de vide possible pour stocker et évacuer l’eau diminue avec l’usure, rappelle Yohan Le Chenadec. Or nous souhaitons qu’il reste performant. On imagine donc des creux cachés, des sillons qui s’ouvrent au fur et à mesure pour que le pneu garde une capacité d’évacuation de l’eau. C’est l’une de nos innovations déjà sur le marché."
Évidemment, Michelin continue de réaliser des prototypes physiques pour valider l’exactitude des simulations et pouvoir passer à la production. Mais le recours au numérique permet de tester davantage, mieux et plus en amont, afin de ne réaliser des prototypes que dans les phases finales de la conception. "Il faut savoir que nous avons plus de 400 outils de simulation pour concevoir les pneumatiques, avance Yohan Le Chenadec. L’objectif est de limiter le côté essai-erreur, de faire bon du premier coup." À la clé, des économies et surtout des gains de temps qui accélèrent la commercialisation des produits.
Cette tendance gagne les constructeurs automobiles eux-mêmes. "Nos premières propositions de solutions pneumatiques pour véhicule sont faites de manière complètement virtuelle. On envoie des maquettes numériques aux constructeurs au lieu d’envoyer des prototypes physiques", confie Yohan Le Chenadec.
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