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du lundi 18/02/2013

Un simulateur pour faciliter la prospection pétrolière

Numérique & Informatique, Pétrole

Par Sophie Eustache - publié le 18 février 2013 à 01:10

Un simulateur, qui prend en compte des structures géologiques complexes, a été intégré au logiciel de modélisation des systèmes pétroliers TemisFlow, grâce aux travaux communs du CEA et d’IFP Energies nouvelles autour de la plate-forme Arcane. Sa conception avancée orientée objet permet une flexibilité et une modularité dans la construction des logiciels de simulation, avec différents niveaux de lecture.

"Arcane a été le frawork qui a permis de développer ce simulateur, c'est à dire un programme de calculs capable de simuler des phénomènes physiques. Par exemple, dans le cadre de la recherche pétrolière, lorsqu'on injecte des produits pour extraire le pétrole, le simulateur permet d'observer le comportement de ce phénomène", explique Bruno Scheurer, chef de service et directeur de recherche du CEA. D'autres logiciels de simulation s’appuyant sur Arcane sont d'ailleurs en cours de développement, dont l'un pour la simulation du stockage souterrain du CO2. La plateforme Arcane aide aussi à optimiser les performances sur les grands calculateurs parallèles, en traitant l'équilibrage dynamiques des tâches et en s'assurant que les cœurs communiquent ensemble par exemple. Son enrichissement aide aussi  à gérer la complexité des données pour des maillages 3D non structurés. "Le maillage est la décomposition du domaine physique, que l'on simule en volumes élémentaires. A ce maillage sont associées des données physiques comme la température ou la pression", précise le chercheur.

La collaboration CEA/Ifpen a permis d’enrichir les services de la plate-forme Arcane, notamment pour la gestion des maillages et des graphes, offrant ainsi une plateforme de programmation en adéquation avec la complexité des nouveaux supercalculateurs.

Une usine numérique pour optimiser la fabrication de machines

Numérique & Informatique

Par Sophie Eustache - publié le 18 février 2013 à 05:55

Pour optimiser et sécuriser la fabrication de machines, Siemens Industry et Siemens PLM Software ont conçu une solution baptisée "usine numérique", en fusionnant le logiciel d’automatisation TIA Portal et le logiciel CAP Mecatronics concept designer sur une même plate-forme

Cette intégration permet de faire le lien entre la planification et le développement du produit et son automatisation. C'est-à-dire de travailler en parallèle sur la conception du produit, le debug et les tests. « L'avantage de la virtualisation, c'est de limiter l'utilisation des matières premières, de démarrer plus tôt la production et de limiter les risques », explique Johans Bess, enseignant de génie mécanique au lycée Vieljeux à la Rochelle, dont les élèves du nouveau BTS Conception et réalisation de systèmes automatiques (anciennement BTS MIA) utilisent cette solution. La classe a repris le projet de l'année passée, une machine de nettoyage automatique de bacs à poisson. Après l'avoir numérisée et importée dans le logiciel, ils ont pu retrouver des erreurs auxquelles ils s'étaient heurtés lors de la fabrication physique de la machine. L'application MCD permet d'entrer les données physiques d'un objet, comme son poids, son volume et de rajouter d'autres éléments avec lesquels il peut rentrer en collision ou interagir. « Ainsi pour un convoyeur, MCD permet de vérifier la bonne coordination des éléments: la vitesse du tapis roulant, la position des capteurs et la vitesse des actionneurs. Dès le stade de la conception, on peut valider le concept de la machine », précise Laurent Mismacque, directeur Siemens Industry pour la région Midi-Atlantique. Grâce à l'association entre MCD et TIA Portal, le process, une fois validé par les concepteurs, peut être suivi simultanément aussi bien du point de vue mécanique (partie opérative) et d'un point de vue commande.

Outre son utilisation pédagogique, la solution commence à être adoptée chez des industriels allemands.

Une boussole 3D intégrée

3D Systems, Electronique, Capteur, Silicium, Electrotechnique

Par Philippe Passebon - publié le 18 février 2013 à 05:07

Un prototype de magnétomètre « 3D tout intégré », plus simple à réaliser et moins consommateur en énergie que les modèles existants a été mis au point par des chercheurs du laboratoire Spintec, une unité mixte de recherche rassemblant notamment le CEA et le CNRS basée à Grenoble.

Un capteur magnéto-résistif permet de  détecter l'orientation d'un champ magnétique suivant un axe. Pour mesurer l’intensité et la direction du champ magnétique terrestre dans l’espace et réaliser ainsi une boussole 3D, il faut assembler trois capteurs avec minutie. Cette technique entraîne des coûts d'assemblage élevés et souvent la nécessité de compenser activement les dérives thermiques des capteurs, au prix d'une forte consommation énergétique. « Notre idée était de réaliser un magnétomètre 3D monolithique. Nous avons gravé une pyramide large d’une centaine de micromètres sur un substrat de silicium. Gravée en creux ou en relief, la pyramide est haute ou profonde de 20 à 25 micromètres. L’idée est de déposer ensuite par la technique classique de pulvérisation cathodique l'empilement magnétorésistif sur les flancs des pyramides, puis de le structurer sous la forme de barrettes par lithographie/gravure », explique Gilles Gaudin, chercheur à Spintec. Les capteurs de chacune des faces mesurent simultanément les composantes du champ magnétique suivant des axes non coplanaires. L'addition/soustraction simple des signaux électriques mesurés permet d'éliminer les dérives thermiques naturellement, sans sur-consommation énergétique. 

La boussole 3D ainsi créée gagne en coût global de fabrication, en consommation d’énergie, en compacité et en résolution. Elle trouve des applications dans de très nombreux secteurs dont la téléphonie mobile, la réalité virtuelle, l'aide au déplacement en l'absence de signal GPS et le médical.

Un générateur d’impulsions laser picosecondes à la demande

Electronique, Solar Impulse, Laser, Optique, Numérique & Informatique

Publié le 18 février 2013 à 05:56

Une gamme de modules à diode laser fibrée générant des impulsions à la demande, de la centaine de picosecondes au continu, avec une entière modularité temporelle, a été développée par les ingénieurs d’AlphANOV.

Le module laser PDM permet de générer des impulsions optiques ultracourtes à partir d’un signal de déclenchement et avec un large choix de diodes laser fibrées à des longueurs d’ondes très diverses. « L’électronique de pilotage que nous avons développée nous permet de piloter la diode laser qui génère les impulsions, avec une modularité temporelle totale, et pour des impulsions de l’ordre de la centaine de picosecondes jusqu’au continu. On génère autant d’impulsions que l’on veut : on a exactement en sortie l’image du signal électrique en entrée », explique Sébastien Ermeneux, responsable du pôle d’activité système d’AlphANOV. « D’autre part, comme nous maîtrisons le composant clé du système, la diode laser, nous pouvons garantir un niveau de fiabilité optimal pour les phases de développement client en tirant le maximum de ses capacités, même pour ceux qui n’ont pas l’habitude de piloter des diodes lasers. »

Cette gamme de modules laser appelée PDM pico – pour Pulse on Demand Module – permet aussi de s’affranchir de l’utilisation de générateurs de signaux rapides pour obtenir des impulsions optiques courtes à moindre coût. Elle trouve des applications telles que la calibration de détecteurs optiques, les tests de semi-conducteurs, la génération de signaux de synchronisation ou encore l’injection de lasers à fibre.

Un dispositif de repolarisation de la lumière issue d’une fibre optique

Numérique & Informatique, Optique, Fibre optique

Par Muriel de Véricourt - publié le 18 février 2013 à 05:00

Un dispositif permettant de repolariser la lumière se propageant dans une fibre optique sans perdre d’énergie et sans ajouter de bruit au signal ajouté a été berveté par une équipe de physiciens français, italiens et russes.

« Quand la lumière se propage dans une fibre optique, les courbures, la pression ou encore la température viennent modifier l’état de polarisation de la lumière au sortir de la fibre. C’est un problème pour les cartes opto-électroniques, dont les guides d’onde sur silicium sont fortement dépendants de la polarisation de la lumière. Pour repolariser la lumière, les solutions optoélectroniques actuelles sont coûteuses, compliquées et nécessitent un temps de réponse important », explique Julien Fatome, ingénieur de recherche CNRS à l’Université de Boulogne. Les chercheurs ont inventé un système optique, l’Omnipolariseur, qui s’appuie sur une propriété de la lumière à s’autopolariser et ainsi à « condenser » son état de polarisation au cours de sa propagation dans la fibre optique. Ce phénomène permet alors d’imposer une polarisation de sortie fixe à un signal optique ayant une polarisation quelconque. « Le système ne nécessite pas de composants électroniques, et permet donc de gagner en temps de réponse et en coût. »

L’outil a été testé avec succès avec un signal Télécom transportant une information cadencée à 40 Gbit/s. Gérer le paramètre de polarisation de la lumière en sortie est un enjeu déterminant pour le développement des cartes opto-électroniques, une technologie en plein essor.

Des microfluides pour refroidir les puces 3D

Numérique & Informatique

Par Sophie Eustache - publié le 18 février 2013 à 05:04

Les puces en 3D conçues par IBM pourraient être 1 000 fois plus puissantes que celles utilisées aujourd’hui. Mais cette montée en puissance pause le problème de la surchauffe de la puce. Pour lever ce verrou, la Darpa projette d’intégrer des petits circuits dans lesquels circuleraient des gouttes d’eau, explique Robert Beckhusen dans un article publié sur le site de la revue Wired.

Les puces se miniaturisant en vertu de la loi de Moore, ces microfluides doivent être intégrés sous forme de gouttelettes circulant à travers des canaux à l'échelle du microlitre et nanolitre. Se pose aussi le problème de l'imperméabilité. Pour empêcher l'eau d'interférer avec le flux électrique des puces, il faudra inclure un revêtement isolant, basé sur un matériau hydrofuge. Autre défi technologique : le maintien d'une pression constante, pour empêcher l'eau de se dessécher.

Avec l'absence de systèmes de refroidissement dans les puces 3D, les limitations thermiques ont ralenti la progression de la loi de Moore. Si la Darpa parvient à lever ces verrous et à intégrer des microfluides, elle permettrait de relancer la multiplication des transistors.

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