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Les composites libèrent la créativité des ingénieurs

Industrie et  Technologies
J'ai eu l'occasion de rencontrer sur le JEC Show, salon dédié aux matériaux composites, Olivier Guillermin, director business development de Vistagy, éditeur d'outils de conception spécialisés dans ce domaine. L'occasion de faire un point sur des outils d


La conception de pièces en matériaux composites va bien au-delà de la simple géométrie traitée par les outils de CFAO classiques. La notion de matière y est cruciale, avec notamment la nature et l'orientation des fibres de renfort, ainsi que le nombre et l'orientation des plis utilisés.

« Ce que veulent nos clients, ce sont des outils complémentaires de leurs outils CAO qui leur apportent un réel savoir-faire, afin d'accélérer le potentiel des matériaux composites et de pouvoir se focaliser sur l'innovation plutôt que sur la gestion des risques et des coûts », estime Olivier Guillermin, director business development de Vistagy, l'un des principaux éditeurs spécialisés dans les composites.

Il faut dire que sur les cinq dernières années la physionomie du marché à fondamentalement évoluée. Il n'existait à cette époque que deux catégories de matériaux composites : le haut de gamme, très performant, très cher et difficile à mettre en Å“uvre, essentiellement utilisé dans le domaine aéronautique ; le bas de gamme peu performant, mais très économique et facile à mettre en Å“uvre, utilisé en grande partie dans les bateaux de plaisance. La palette s'est depuis considérablement renforcée et devient presque infinie. Le concepteur a aujourd'hui toute liberté pour créer le matériau qu'il veut pour répondre à son besoin spécifique. Il peut même mélanger les matériaux en fonction des zones dans une même pièce et ainsi combiner les avantages des différents matériaux.

« Nos logiciels doivent donc l'aider dans sa démarche de conception, tant pour la création même de la matière, que pour valider sa mise en Å“uvre et la résistance des pièces créées. Ils doivent lui apporter le minimum d'expertise sans toutefois remplacer le réel savoir-faire qui s'acquiert avec la pratique ».

Cette expérience se ressent jusque dans les méthodes de travail des concepteurs en fonction des types de pièces. Les concepteurs de pièces tourmentées avec des peaux complexes vont plutôt utiliser une définition basée sur les plis. Ceux de pièces de structure, tels que des panneaux incorporant une âme, préféreront une définition par zones. Mais pour répondre aux défis des grandes structures aéronautiques, tronçons de fuselage, panneaux d'ailes, telles que celles adoptées pour des projets novateurs comme le Boeing 787, il a fallu trouver de nouvelles méthodes de travail. « Nous avons mis au point avec nos clients une définition dite grid-based design où le contenu des plis composant ces panneaux raidis tient compte des renforts de la structure ». Une prise en compte de la consolidation d'une pièce qui est encore largement sous-utilisée, estime-t-on chez Vistagy.

Au-delà des mots, l'utilisation des matériaux composites permet d'explorer un véritable espace de conception et non plus un ensemble limité de solutions potentielles. Elle permet de libérer la créativité des ingénieurs. Ainsi, par exemple, l'utilisation des matériaux composites pour le fuselage du Boeing 787 va permettre de créer un appareil où la pression interne et le taux d'humidité vont être notablement supérieurs à ce qui ce fait aujourd'hui, améliorant ainsi sensiblement le confort des passagers. Cela est possible grâce à la résistance de la structure tout composite et à son insensibilité à la corrosion. Les ingénieurs ont aussi profité de cette résistance pour créer des hublots de plus grandes dimensions. Des avancées qu'il était impossible d'envisager avec les matériaux utilisés traditionnellement en aéronautique.

Des avantages que l'on retrouve aussi au niveau de la production. « L'automatisation de nombreuses tâches complexes et répétitives de la conception des pièces en composites, très tôt dans leur phase de développement permet aux ingénieurs utilisant notre logiciel FiberSim 5.1 de sélectionner les meilleures méthodes de conception et de fabrication d'un produit, afin d'en réduire les cycles et les coûts de développement, sans en sacrifier les performances », explique Bob Flory, vice-président en charge du développement chez Vistagy, lors de la présentation de cette nouvelle version du logiciel phare de l'éditeur.

Cette automatisation permet de valider rapidement des laminés, des zones de pièces, des séquences de couches et de plis. Elle permet aussi de découper des grands modèles en plusieurs sous-modèles qui sont confiés à des ingénieurs travaillant en parallèle avec les même méthodologies de travail. La fusion des sous-modèles pour obtenir la pièce finale ne pose alors aucun problème.

La liaison entre la conception et les procédures de production a aussi été renforcée dans cette nouvelle version du logiciel. La fonction Automated Deposition Design automatise par exemple la création d'une géométrie en fonction de la procédure de fabrication, telle que l'application de rubans ou la mise en place de plis.

D'autres développements sont encore en cours, citons par exemple la prédiction du gauchissement des pièces en sortie d'autoclave en fonction du cycle de cuisson utilisé. A terme, les outils dédiés aux composites devront aussi pouvoir s'interfacer avec les outils de GDT et d'ERP, afin de prendre en compte tous les plis entrant dans la composition d'une pièce.

Autant de points que vous trouverez développés au sein du dossier matériaux composites du prochain numéro d'Industrie & Technologies qui paraîtra le 12 mai.

A la semaine prochaine.

Pour en savoir plus : http://www.vistagy.com

Jean-François Prevéraud, journaliste à Industrie & Technologies et l'Usine Nouvelle, suit depuis plus de 24 ans l'informatique industrielle et plus particulièrement les applications destinées au monde de la conception (CFAO, GDT, Calcul/Simulation, PLM...). Il a été à l'origine de la lettre bimensuelle Systèmes d'Informations Technologiques, qui a été intégrée à cette lettre Web hebdomadaire, dont il est maintenant le rédacteur en chef.

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