Essais & Simulations n° 132

MRJ.Presse

Solutions d’essais et de simulation dans l’industrie des composites

DOSSIERSIER 24 42

Solutions d’essais

et de simulation

dans l’industrie des

composites

Essais et modélisation 10

Quels essais pour relever les défis

de la fabrication additive ?

Mesures 36

Des capteurs au service de

l’industrie

132 • Février 2018 • 25 €


Inventé au 19ième siècle. Optimisé pour aujourd’hui.

Distribution des contraintes de von Mises dans le carter d’un moteur à

induction avec prise en compte des effets électromécaniques.

Au 19ème siècle, deux scientifiques ont inventé séparément

le moteur à induction AC. Aujourd’hui, c’est un composant

commun en robotique. Comment y sommes nous arrivé, et

comment les ingénieurs d’aujourd’hui peuvent-ils continuer

d’améliorer ces moteurs?

Le logiciel COMSOL Multiphysics® est utilisé pour simuler des

produits, des systèmes et des procédés dans tous les domaines

de l’ingénierie, de la fabrication et de la recherche. Découvrez

comment l’appliquer pour vos designs.

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ÉDITORIAL

S’ouvrir le champ

des possibles

Dans quelques jours s’ouvrira une nouvelle édition parisienne du JEC

World, un événement mondial (comme son nom l’indique) que la France

aura une nouvelle fois l’honneur d’organiser au parc des expositions de

Paris-Nord Villepinte sous la coupe de JEC Group. Ce rendez-vous est depuis

déjà plusieurs années une fierté pour la France qui peine toujours dans les salons

internationaux.

Olivier Guillon

Rédacteur en chef

La croissance du JEC Composites positionne notre pays

comme un acteur incontournable des matériaux composites,

tant pour l’aéronautique (secteur dans lequel l’Hexagone

est un leader incontesté) et l’automobile mais aussi

des filières autres que les transports. Des grands donneurs

d’ordres aux petits sous-traitants, des pôles de compétitivité

aux laboratoires de recherche, d’essais et de mesures

ou encore les centres techniques dédiés et l’enseignement

supérieur sans oublier des éditeurs de logiciels de simulation,

la France semble avoir mis de nombreuses chances

de son côté.

« Avec le JEC World et

Global Industrie, la France

s’offre deux événements

industriels majeurs en

Europe. »

En sera-t-il de même pour l’industrie 4.0 ? Ce printemps, nous aurons la chance

de voir naître un autre événement d’envergure internationale : Global Industrie,

un salon rassemblant Industrie Paris, Smart Industrie, Midest et Tolexpo.

On espère de tout cœur voir les cinq halls du parc des expositions de Villepinte

remplis et que ce nouveau rendez-vous de l’industrie inscrive la France comme

l’un des leaders de la quatrième révolution industrielle. ●

Olivier Guillon

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@EssaiSimulation

ÉDITEUR

MRJ Informatique

Le Trèfle

22, boulevard Gambetta

92130 Issy-les-Moulineaux

Tel : 01 84 19 38 10

Fax : 01 34 29 61 02

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Direction :

Michaël Lévy

Directeur de publication :

Jérémie Roboh

Rédacteur en chef :

Olivier Guillon

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Diffusion et Abonnements :

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Prix au numéro :

25 €

Abonnement 1 an :

85 € / 4 numéros

Étranger :

100 €

Règlement par chèque

bancaire à l’ordre de MRJ

RÉALISATION

Conception graphique :

Eden Studio

Maquette, Impression :

Pauker Holding Kft.

11-15 Baross utca

H -1047 Budapest - Hongrie

N°ISSN :

1632 - 4153

Dépôt légal : à parution

Périodicité : Trimestrielle

Numéro : 132

Date : février 2018

RÉDACTION

Ont collaboré à ce numéro :

Arjaan Buijk (Simufact), Mathilde

Chabin (ESI Group), Hendrik

Schafstall (Simufact), Michael

Wohlmuth (Simufact).

Comité de rédaction :

Olivier Guillon (MRJ),

Commission Revue de l’ASTE :

André Coquery (responsable -

MBDA France), Patrycja Perrin,

Yohann Mesmin (Siemens Industry

Software), Alain Bettacchioli

(Thales Aliena Space)

Membre du réseau REPM-EMPN

PHOTO DE COUVERTURE :

Siemens PLM Software - FiberSim

Toute reproduction, totale ou

partielle, est soumise à l’accord

préalable de la société MRJ.

Partenaires du magazine Essais &

Simulations :

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I1


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vous aider. En combinant la simulation multidisciplinaire, les essais

avancés et l’analyse de données, Simcenter vous permet d’explorer

rapidement différentes alternatives, de prédire les performances

avec plus de précision… et d’innover en toute confiance.

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*L’ingéniosité au service de la vie


SOMMAIRE

DOSSIER

DOSSIER JEC WORLD 2018

24

24 - Un logiciel pour mieux maîtriser la conception de pièces

composites

26 - L’IMT Lille Douai met la recherche au cœur des enjeux industriels

31 - Optimisation automatisée de structures composites stratifiées multizones

32 - Les promesses du C-RTM pour la production grande série de pièces

composites structurelles

38 - Augmentation de la production de composants en matériaux composites dans

l’industrie automobile

ACTUALITÉS

6 - Sopemea et Acutronic renforcent

leur partenariat

6 - Siemens s’offre Sarokal Test

Systems

6 - Le LNE en première ligne sur

l’évolution de la norme ISO 17025

6 - Asgard renforce ses activités de

Métrologie et de Maintenance

6 - Precia Molen met la main sur la

branche Humidimètres de Tele

Labo

Rendez-vous au prochain Paris Space Week

8 - Paris Space Week de retour à

Orly

8 - Les travaux du Centre français

de fiabilité se structurent à

l’international

8 - Airbus réussit le premier test de

son taxi volant autonome

8 - Avec Inspire 2018, Altair accélère

le rythme de l’innovation produit

8 - La photonique et l’imagerie

s’implantent sur le Technoparc

Enova à Labège

Essais et

modélisation

SPÉCIAL FABRICATION ADDITIVE

Photo : 3i-Print

10 - L’avenir s’ouvre à la fabrication

additive

12 - Le succès de la fabrication

additive passera par le contrôle

en temps réel des pièces

16 - Nouveaux développements dans

le domaine de la simulation pour

la fabrication additive

20 - MTC développe une appli de

simulation pour révolutionner

la conception de pièces de

fabrication additive

Mesures

SPÉCIAL CAPTEURS

De nombreuses conférences se dérouleront

sur le MSE 2018

36 - Le salon Mesures Solutions Expo

2018 revient à Lyon les 28 et 29

mars prochains

38 - Augmentation de la production de

composants en matériaux composites

dans l’industrie automobile

41 - Nouveau design pour les capteurs

inductifs basés sur le principe des

courants de Foucault

42 - Panorama des technologies en

matière de capteurs

Outils

45 - Journées nationales de

l’environnement mécanique -

Astelab – les 5 et 6 juillet 2018

46 - Formations

47 - Agenda

48 - Index des annonceurs et des

entreprises citées

48 - Le Chiffre à retenir

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I3


STAR-CCM+: Discover

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NOS DOSSIERS EN UN CLIN D’ŒIL

Pignon Cetim réalisé en impression 3D © Cetim

ESSAIS ET MODÉLISATION

Quels essais pour relever

les défis de la fabrication

additive ? p.10 à 23

Après plusieurs années d’hésitation, cela ne fait plus de doute :

l’impression 3D est bien une technologie d’avenir. Les chiffres

d’une croissance fulgurante depuis environ cinq ans ne sont

rien comparés à ceux des cinq à dix prochaines années. Les

procédés multiples de fabrication additive présentent de

nombreux avantages et progressent, tout comme la recherche.

C’est le cas également des essais et des outils de simulation ;

car dans ce domaine, les défis à relever sont encore très

nombreux.

Photo : nke Watteco

MESURES

Des capteurs au service de

l’industrie p.36 à 44

Ils sont de plus en plus nombreux et aux applications diverses

et variées. Les capteurs jouent un rôle de premier plan en

raison de leur compacité associée à des performances de plus

en plus élevées. À l’occasion d’une nouvelle édition du salon

Mesures Solutions Expo, la deuxième à Lyon, qui se déroulera

dans la capitale des Gaules les 28 et 29 mars prochain, une

large place sera consacrée à ces discrets et néanmoins précieux

instruments capables de tout mesurer, ou presque.

©foucha_muyard

DOSSIER

Solutions d’essais et de

simulation dans l’industrie des

composites p.24 à 35

Comme chaque année, le magazine Essais & Simulations

consacre un numéro sur les matériaux composites. À l’occasion

du JEC World, l’un des plus importants rassemblements

mondiaux d’industriels dans le domaine des composites, la

rédaction revient sur les problématiques qu’engendre ce types

de matériaux de plus en plus utilisés non plus seulement

dans l’aéronautique ou les transports mais également dans

de multiples autres secteurs. Pour ce dossier, l’IMT Lille Douai

nous a exclusivement ouvert les portes de son impressionnant

laboratoire TPCIM.

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I5


ACTUALITÉS

EN BREF

Le LNE en première ligne

sur l’évolution de la norme

ISO 17025

La nouvelle version de la norme

ISO 17025, relative aux exigences

de compétence des laboratoires

d’essais et d’étalonnage, a été

publiée en fin d’année 2017. Cette

révision est née, notamment, de

la forte implication du LNE depuis

2015 sur l’évolution de cette

norme, en remontant les besoins

des laboratoires français, en

formulant des propositions et en

influençant les décisions.

Asgard renforce ses activités

de Métrologie et de

Maintenance

Le groupe Asgard poursuit

sa stratégie d’acquisition en

concluant le 31 Janvier dernier,

l’acquisition de Semelec

à travers Sofimae, sa filiale à

100%. La mise en commun des

prestations, des compétences et

des moyens de Sofimae et de Semelec

permettra au groupe, de

renforcer son offre de services

de métrologie, et ainsi d’améliorer

sa réponse aux attentes de

ses clients.

Precia Molen met la main

sur la branche Humidimètres

de Tele Labo

Le groupe Precia et les dirigeants

de la société poitevine

Tele Labo SARL ont annoncé la

cession de la branche Humidimètres

de Tele Labo SAS. Cette

activité comprend la vente, la

réparation et la réalisation de vérifications

métrologiques légales

d’humidimètres céréaliers, dans

le centre-ouest de la France,

pour un chiffre d’affaires annuel

aux alentours de 100 K€. La

clientèle de cette activité, clientèle

importante du groupe Precia

Molen est composée de coopératives

et négociants céréaliers.

MAINTENANCE

Sopemea et Acutronic renforcent

leur partenariat

Le géant allemand annonce la

signature d’un accord d’acquisition

avec la société Sarokal Test

Systems Oy, basée à Oulu (Finlande),

un fournisseur de solutions de test innovantes

destinées aux réseaux fronthaul

composés de liaisons entre les contrôleurs

radio centralisés et les têtes radio

(ou mâts) situées en périphérie d’un

réseau cellulaire. Les produits Sarokal

sont utilisés par les fournisseurs de

circuits (chipset), les fabricants de matériel

fronthaul et les opérateurs de télécommunication

pour développer, tester

et vérifier leurs appareils réseau 4G et

5G depuis les premiers stades de leur

De gauche à droite, en avant-plan de la photo :

Stéphane Torrez (président de Sopemea),

Mark Tatkow (Pdg d’Acutronic USA)

Acutronic et Sopemea ont signé le

8 février dernier le renouvellement

de leur partenariat portant

sur la maintenance technique de Sopemea

sur les moyens d’essais Acutronic.

Acutronic Switzerland, leader mondial

dans le domaine de la simulation de positionnement

et le groupe Sopemea, leader

dans le domaine des essais en environnement,

de la maintenance et du calibrage

des équipements de mesure, ont établi en

2001 un partenariat proposant le service

après-vente et la maintenance de tous les

simulateurs de positionnement d’Acutronic

en France.

Le partenariat étend désormais la maintenance

et l’assistance à ses clients en

Allemagne, en Italie, en Espagne et au

Royaume-Uni. Cette assistance technique

est désormais renforcée par l’intégration

des services d’Acutronic USA, afin

de mieux accompagner les propriétaires

des systèmes Carco et Contraves. Dans

le cadre de cette collaboration, Acutronic

continuera à concevoir, fabriquer

et vendre des simulateurs de mouvement

électriques et hydrauliques hautde-gamme,

tandis que Sopemea assurera

le service après-vente et des prestations

complémentaires. •

EN SAVOIR PLUS > www.sopemea.fr

ACQUISITION

Siemens s’offre Sarokal Test

Systems

conception jusqu’à leur mise en œuvre

et leurs essais sur le terrain.

« L’acquisition programmée de Sarokal

renforce notre engagement constant dans

les secteurs de l’EDA et des circuits intégrés,

a déclaré Tony Hemmelgarn, Pdg

de Siemens PLM Software. Suite à l’acquisition

de Mentor Graphics que nous

avons réalisée l’année dernière, nous

poursuivons nos investissements stratégiques

qui nous permettent de continuer à

tirer parti des points forts de cette opération

et d’étendre notre offre au secteur des

circuits intégrés. » •

EN SAVOIR PLUS > www. siemens.com/plm

6 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


ACTUALITÉS

EN BREF

Airbus réussit le premier

test de son taxi volant autonome

Début février, Vahana, le projet

de taxi volant autonome d’Airbus,

a passé son premier test en

conditions réelles, à Pendleton,

dans l’Oregon (Etats-Unis). Le

premier vol a duré 53 secondes

et a vu l’appareil s’élever à une

hauteur de 5 mètres. Vahana, un

aéronef capable de décoller et

d’atterrir à la verticale (ADAV),

est entièrement électrique. A³,

une filiale d’Airbus localisée

dans la Silicon Valley, est chargé

de son développement depuis

deux ans.

Avec Inspire 2018, Altair

accélère le rythme de l’innovation

produit

Altair (Nasdaq : ALTR) a annoncé

la sortie du logiciel de conception

par la simulation Inspire

2018. Disponible via son réseau

de distribution solidThinking et

directement accessible pour les

utilisateurs de la suite HyperWorks,

Inspire 2018 marque

une nouvelle étape dans le

leadership d’Altair en matière

d’optimisation, de simulation et

de generative design.

La photonique et l’imagerie

s’implantent sur le Technoparc

Enova à Labège

À l’occasion du salon MidInnov,

le pôle Optitec annonce son

implantation dans la pépinière

d’entreprises de la communauté

d’agglomération de Labège

(Sicoval) à partir du 15 mars

prochain. Immergé au cœur des

technologies innovantes, développées

par les start-up de la

pépinière, Optitec vient compléter

et enrichir l’écosystème

d’innovation du parc d’activités

Enova.

ÉVÉNEMENT

Paris Space Week de retour à Orly

Les 28 et 29 mars prochains, le

pôle Astech Paris Région organisera

la quatrième édition de la

rencontre internationale d’affaires Paris

Space Week. Celle-ci réunira les acteurs

majeurs du spatial à travers de nombreux

rendez-vous d’affaires. Cet événement

tant attendu par les acteurs de l’aérospatial

rassemblera plusieurs domaines clefs

: les satellites, les lanceurs, les systèmes

au sol, la vie dans l’espace ainsi que le

domaine des applications dans le spatial.

Au total, cet événement très orienté «

business » accueillera près d’un millier

de participants qui pourront bénéficier

de près de 9 500 rendez-vous d’affaires,

une quinzaine de conférences et un «

challenge start-up ». Paris Space Week est

le seul événement dédié à l’espace réunissant

des participants exigeants en termes

de retour sur investissement et d’optimisation

du temps. 100% des réunions sont

préparées à l’avance : une méthodologie

Créé en 2016 sur le territoire

normand à l’initiative de

Normandie AeroEspace, le

Centre français de fiabilité (CFF) participe

aujourd’hui à l’avancement des

travaux sur la normalisation de la fiabilité

des systèmes et des composants à

l’échelle européenne. Déployé à l’origine

en Normandie, le CFF regroupe différents

partenaires tels que des sociétés

savantes (SIA, 3AF, IEEE France, CEES,

ASTE), Fides, le Gifas ou encore la DGA

sur des thématiques prioritaires comme

les connaissances et les moyens d’investigation

sur les matériaux « électriques

» et les composants, les systèmes mécatroniques,

les technologies liées à la

connectique ainsi que le packaging des

qualitative et un réseautage entre pairs.

Deux jours de réunions d’affaires très

ciblées, des opportunités de réseautage

premium pour un événement concentré

sur le temps.

À Paris-Orly •

EN SAVOIR PLUS > www.paris-space-week.com

NORMALISATION

Les travaux du Centre français de

fiabilité se structurent à l’international

électroniques miniaturisées et la dissipation

thermique.

Le CFF, par l’intermédiaire de ses

acteurs tels que la DGA, participe activement

à ces travaux en permettent

un déploiement et une prise en charge

plus globale des enjeux de la fiabilité,

ainsi qu’une reconnaissance de la

France comme leader sur cette thématique.

La première réunion du groupe

rassemblant des experts de douze pays

nations a eu lieu en octobre dernier à

Tokyo. L’objectif est d’avoir une version

finale de cette normalisation IEC63142

en 2019. •

EN SAVOIR PLUS > www. nae.fr

8 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


APS Meetings 2017 - Page 210x297.pdf 1 17/02/2017 17:17


ESSAIS ET MODÉLISATION

PERSPECTIVE

L’avenir s’ouvre à la

fabrication additive

© Siemens

Pour sa deuxième édition, Add

Fab rassemblera les 11 et 12

avril 2018, Porte de Versailles,

les acteurs les plus importants

de l’industrie de l’Impression

3D ou Fabrication Additive. Regroupant

les sociétés les plus représentatives

et novatrices du secteur, de la

Start-up à l’entreprise internationale,

afin de présenter une offre exhaustive

du secteur : logiciels, imprimantes,

prototypage, matériaux, équipements,

outillage et formation. En parallèle

se déroulera un cycle de conférences,

d’ateliers et de formations en direct.

De nombreuses conférences porteront

sur des thèmes aussi divers que

variés : « La fabrication additive métal

: applications actuelles et développements

récents », « Modéliser et numériser

en 3D pour la fabrication additive

», « Les plastiques en fabrication additive

: quel matériau pour quelle application

? », « Implémenter la fabrication

additive au sein de l’entreprise », «

L’impression 3D pour la construction

de bâtiments, quel avenir ? », « Tour

d’horizon sectoriel des applications de

l’impression 3D », « Quelle législation

pour le secteur de l’impression 3D ? »,

ou encore « Du stockage à la maintenance,

les impacts de l’impression 3D

sur la Supply Chain ? ».

À l’occasion de cet événement, le magazine

Essais & Simulations consacre tout

un dossier au sujet de la fabrication

additive, en particulier en abordant

différentes thématiques qui concernent

non pas la production de pièces en tant

que telle, mais en mettant la lumière

sur les problématiques liées aux essais

et à la caractérisation de ces matériaux

nouveaux, sans oublier le rôle

des outils de simulation numérique.

Après une interview réalisée auprès du

pôle de compétitivité Aerospace Valley,

nous avons prêté nos colonnes à deux

éditeurs majeurs de logiciels de simulation

numérique.

Le premier revient sur le marché de la

fabrication additive – lequel représentera

plus de 20 milliards de dollars en

2020 – et les solutions de simulation à

mettre en œuvre pour relever les défis

de ces nouveaux procédés. Le second

a choisi de faire parler le responsable

de l’équipe de modélisation physique

du Manufacturing Technology Center

(MTC) de Coventry, au Royaume-Uni,

qui utilise le logiciel Comsol Multiphysics

pour les tests de prototypage

virtuel, la validation et la prédiction

des performances afin de vérifier la

qualité et les performances de leurs

pièces de fabrication additive.

Olivier Guillon

10 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


2 ème édition

2 nd Year

LE Salon

de la fabrication

additive à Paris

THE 3D printing show in Paris

Logiciels

Imprimantes 3D

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Fab labs

Prototypage

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11 & 12 Avril 2018

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ESSAIS ET MODÉLISATION

L’INTERVIEW

Le succès de la

fabrication additive

passera par le

contrôle en temps

réel des pièces

Patrick Zemlianoy, ancien spécialiste de

la conception et des essais de satellites

chez Thales Alenia Space, et Max Rigal,

responsable de la fabrication additive au

sein du pôle Aerospace Valley, nous font

part de leur analyse sur l’impression 3D, et

tout particulièrement sur les grands défis

que cette technologie peut induire sur les

laboratoires d’essais, en particulier en

matière de contrôle lors de l’impression pour

éviter l’apparition de défauts internes.

Patrick Zemlianoy

Retraité Thales Alenia Space au sein

de laquelle il a effectué sa carrière

dans la conception et les essais de

satellites et de charges utiles, Patrick

Zemlianoy est actuellement animateur

bénévole au sein du domaine d’action

stratégique « Aerostructures,

matériaux et procédés » (DAS AMP) du

pôle Aerospace Valley.

Max Rigal

Responsable de la fabrication additive

au sein du pôle Aerospace Valley.

Détaché d’Assystem, Max Rigal a pour

mission d’élaborer et de piloter la

feuille de route « Fabrication Additive »

du pôle de compétitivité.

QUELLE PLACE OCCUPE LA FABRICATION ADDITIVE

AU SEIN DU PÔLE AEROSPACE VALLEY ?

Le pôle représente trois filières : aéronautique, spatiale et

systèmes embarqués. Il anime un réseau de 800 membres (dont

environ 500 PME) afin de faire émerger des projets de recherche

de type FUI ou autre dispositif européen, national ou régional.

L’organisation du pôle repose sur deux axes : l’axe « marché » et

l’axe « technologique ». Ce dernier est réparti en huit domaines

techniques (dans lesquelles on définit les feuilles de route et où

l’on identifie les procédés pertinents à investiguer). L’un des

plus gros domaine concerne les Aérostructure, matériaux et

procédés (AMP) et dans lequel se trouve la fabrication additive.

Du fait des promesses de ces technologies, comme par exemple,

la possibilité de produire des pièces complexes à coût constant,

des entreprises nourrissent un fort intérêt en particulier dans

la fabrication de produits aérospatiaux en raison des gains de

performances, de coûts et de cycles. On assiste donc à une accélération

de l’utilisation de ce procédé depuis quatre ou cinq ans

chez nos membres.

À QUEL NIVEAU ?

Beaucoup de sociétés commencent à investir dans des machines

en interne dans le but d’apprendre. D’autres mènent en parallèle

des travaux de recherche avec des laboratoires publics. Enfin,

certains industriels s’appuient sur les « imprimeurs » pour faire

du prototypage. De nombreux centres de recherche s’intéressent

à cette technologie et ont donné naissance à différentes plateformes

technologiques, que ce soit à Bayonne ( Addimadour) ,

12 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


ESSAIS ET MODÉLISATION

Plus concrètement, dans le spatial, quelques pièces volent déjà

notamment chez Thales Alenia Space. Quant à l’aéronautique,

c’est la même chose pour des pièces métalliques mais c’est

surtout les pièces en polymère qui dominent : on les trouve

à la fois dans les sièges, la tuyauterie et d’autres éléments de

l’appareil afin de réduire le poids au maximum et de créer des

pièces à la géométrie complexe. Mais dans ce cas, les pièces en

polymère nécessitent moins d’essais du fait qu’il ne s’agit pas

de pièces de structure « chargées ».

QUELS SONT LES PROCÉDÉS DE FABRICATION

ADDITIVE CONCERNÉS ?

Nos membres travaillent à la fois sur les matériaux polymères à

travers les procédés de dépôt FDM, le frittage de poudres plastiques

(SLA), mais aussi les matériaux métalliques à travers des

procédés de fusion sur lit de poudre laser ou faisceau d’électron,

les procédés de dépôt de poudre ou dépôt de fil. Citons aussi la

fabrication additive sur matériaux céramiques. Nous travaillons

avec différents partenaires, des entreprises industrielles,

des plates-formes technologiques ainsi que d’autres pôles.

à Bordeaux (Futurprod) , à Toulouse avec l’IRT Saint-Exupéry,

à Albi (Mimausa) ou encore à Pro3D sur les villes de Béziers,

Nîmes et Montpellier.

QUELLES SONT LES PARTICULARITÉS D’UNE TELLE

TECHNOLOGIE ?

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, il ne s’agit pas d’une

technologie « plug and play » mais d’une technologie difficile

compliquée à mettre en œuvre avec de nombreuses problé-

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biaxiaux et triaxiaux

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• Alimentation AC et sur batteries DC

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• Mesureur de vibrations de poche

• Conditionneur de signal en ligne

Câbles & accessoires

• Large gamme de connecteurs et câbles

tenus en stock

• Réparation de câbles de toutes marques

• Gamme d’accessoires de montage pour

capteurs

• Fabrication de câbles de liaison à la

demande

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I13


ESSAIS ET MODÉLISATION

COMMENT APPARAISSENT LES DÉFAUTS ?

Pendant l’opération, un lit de poudre est fusionné par une

source laser. C’est là que l’on peut voir l’apparition d’interstices

entre les grains en raison de l’apport de la chaleur durant

l’impression. Pour résumer, si l’énergie est trop faible pendant

l’opération, il risque d’y avoir un manque de fusion complète

de la matière. Si, au contraire, l’énergie est trop forte, la projection

de matière et de gaz peut provoquer de la porosité et générer

des défauts. Il y a donc un équilibre subtil à atteindre pour

ne pas voir apparaître le moindre défaut en surface ou à l’intérieur

de la matière.

matiques métallurgiques à résoudre. Des défauts internes apparaissent

au moment de la création de la pièce ce qui nécessite

des moyens de contrôle importants pour garantir la tenue des

pièces en fonctionnement. Mais le gros avantage de cette technologie,

c’est qu’elle permet de concevoir des pièces optimisées

qui intègrent des fonctions, et ainsi réduisent les opérations d’assemblage.

QUEL EST LE PRINCIPAL DÉFI QUE DOIVENT RELEVER

LES INDUSTRIELS ?

Un véritable enjeu réside dans la maitrise de la santé de la matière

pour éviter les problèmes de fissure, en particulier dans le secteur

de l’aéronautique pour lequel les pièces sont soumises à des

phénomènes de fatigue. On est donc confrontés au défi d’identifier

des moyens pertinents pour tester et contrôler afin d’éviter

d’une part de rebuter des pièces onéreuses et d’autre part l’apparition

de défauts en opération. La détection précoce des défauts

internes représente donc un défi prioritaire.

QUELS MOYENS DE CONTRÔLE PEUT-ON METTRE EN

ŒUVRE ?

Les moyens de contrôle non destructifs (CND) sont utilisés, à

commencer par la tomographie mais celle-ci reste une technique

onéreuse et ne répond pas complètement aux besoins des industriels

dans la mesure où elle n’est pas adaptée à la moyenne ou

grande série. Ainsi, l’apparition de défauts internes et de défauts

sur des pièces complexes demeure difficile à appréhender. Et les

coûts peuvent très vite s’envoler ; n’oublions pas que le parachèvement

représente près de la moitié du prix de la pièce.

Aujourd’hui, des travaux de recherche portant sur ses contrôles

sont menés. Ils permettent de remonter des informations auprès

des bureaux d’études afin de faire de l’optimisation topologique

qui intègre les contraintes liées au contrôle. Par ailleurs, les fabricants

de machines intègrent les moyens de contrôle qui agissent

pendant le process ; si un défaut est détecté, à cause notamment

d’une mauvaise fusion, il est possible d’agir directement sur le

faisceau laser afin de réduire ou d’augmenter la puissance. Ce

contrôle in situ et en temps réel permettrait d’agir immédiatement.

Mais aujourd’hui, on n’en est pas là. C’est pourquoi il est

important de concevoir des pièces qui soient aisément contrôlables

car pour le moment le contrôle s’effectue a posteriori.

Enfin, les structures en treillis conçues pour augmenter les

performances de la pièce peuvent se révèlent trop complexes

à contrôler ; l’opération peut alors s’avérer très coûteuse. C’est

pourquoi il est essentiel pour le moment de faire du « design

to control ».

Quelques indicateurs sur la fabrication additive chez

Aerospace Valley

• Création du premier Fablab en France : Artilect

• Une quinzaine de end-users / équipementiers / fournisseurs d’aérostructure de premier niveau

• Une quinzaine de centres de recherches / universités / plateformes technologiques

• Une quinzaine de projet de recherche collaboratifs en cours

• Quatorze PME / ETI fabricants de pièces en ALM

• Six sociétés d’ingénierie

• Une dizaine d’acteurs sur la partie parachèvement / contrôle / poudres / chaine numérique

14 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


ESSAIS ET MODÉLISATION

QUEL RÔLE JOUE LA

SIMULATION NUMÉRIQUE DANS

L’AMÉLIORATION DES ESSAIS

DE PIÈCES FABRIQUÉES EN

IMPRESSION 3D ?

La simulation numérique permet de

réduire les cycles de développement

et les coûts d’opération. Elle permet

de faire de l’optimisation topologique,

d’autant qu’avec la fabrication additive,

contrairement à l’usinage, on libère la

créativité du concepteur ; cette technologie

permet en effet de mettre la bonne

matière au bon endroit et de générer

des topologies différentes permettant

d’augmenter les performances. On optimise

alors la matière mais cela génère

des pièces beaucoup plus compliquées

et donc plus difficiles à contrôler,

comme on l’a évoqué précédemment.

Mais l’un des autres grands défis de

la fabrication additive réside dans la

multi-physique. L’impression 3D offre

la possibilité d’ajouter par exemple des

mini-composants électroniques ou mécaniques

au moment de la fabrication. Là

encore, la simulation numérique jouera

un rôle déterminant en simulant l’introduction

d’autres composants en prenant

en compte les variations thermo-mécaniques

de la pièce.

Enfin, le « multi-matériaux » se révèle

être un défi majeur ; on tend en effet à

utiliser plusieurs matériaux différents

pour augmenter les tenues mécaniques,

le comportement magnétique ou la résistance

thermique des pièces. Si les solutions

de simulation numérique ne sont

pas encore tout à fait prêtes, nous sommes

au début de l’industrialisation de la fabrication

additive ; nous sommes donc incapables

de savoir ce qu’elle sera dans cinq

ou dix ans …

Une chose est sûre, les volumes vont

augmenter lorsqu’il y aura un nouveau

programme d’avion c’est-à-dire d’ici

2020 ou 2025. Il est donc temps d’investir

dans la recherche et les machines

d’impression 3D et de prendre des

risques. Cet enjeu industriel mondial a

bien été identifié par les régions Occitanie

et Nouvelle Aquitaine, l’État et l’alliance

industrie du futur mais on est

encore loin du niveau des États-Unis.

Propos recueillis

par Olivier Guillon

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valeurs de mesures instantanées

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enveloppes et des opérations mathématiques.

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codeurs incrémentaux, de capteurs EnDat 9110 pour

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ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I15


ESSAIS ET MODÉLISATION

AVIS D’EXPERT

Nouveaux développements dans

le domaine de la simulation pour la

fabrication additive

Par Michael Wohlmuth

(CEO de Simufact), Hendrik

Schafstall (directeur de la

technologie, Simufact) et

Arjaan Buijk (directeur du

développement commercial,

Simufact) reviennent dans cet

article sur la place croissante

de la fabrication additive dans

l’industrie et les solutions

de simulation permettant de

relever un grand nombre des

défis qui s’imposent.

Déformation d’un collecteur

après découpe du plateau

La fabrication additive a vu le jour

au milieu des années 1980 sous

le nom de « prototypage rapide »,

mais son utilisation s’est accélérée

depuis 2010. Cette technologie s’est alors

considérablement améliorée avec un plus

grand choix d’équipements, de plus grandes

plateaux de fabrication, un plus grand

choix de matériaux et des vitesses de fabrication

supérieures. Dans les prochaines

années, l’amélioration des performances et

des capacités des équipements (machines)

est appelée à se poursuivre et même s’accélérer.

Nous pouvons d’ores et déjà affirmer

que nous assistons à la transition d’une

nouvelle tendance technologique vers la

prochaine révolution industrielle.

LES AVANTAGES DE LA FABRICATION ADDITIVE SONT ÉVIDENTS :

• Rôle accru dans le domaine du prototypage rapide

• Production de petites et moyennes séries

• Conception de pièces optimisées impossibles à fabriquer avec un procédé traditionnel

• Composants avec fonctionnalités intégrées et rigidité accrue

• Réduction de la consommation matière

• Réduction de la consommation d’énergie totale nécessaire à la fabrication, grâce

à l’élimination d’étapes de production

• Réduction du poids des pièces

• Pas d’outillage coûteux

• Fabrication de produits complets avec un nombre de pièces réduits, réduisant

ainsi l’inventaire

• Fabrication en tout point du monde / à la demande / sur mesure

• Maintenance / réparation de pièces

• Génération de matériaux à gradient fonctionnel (MGF)

• Matériaux nouveaux et sur mesure

16 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


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DU FUTUR

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ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I17


ESSAIS ET MODÉLISATION

En raison de ce remarquable potentiel

en termes d’efficacité de fabrication,

toutes les industries

s’intéressent désormais à la fabrication

additive. C’est le cas en

particulier des industries

automobile, aéronautique,

des produits grand public

et électronique, mais aussi

des secteurs médical, militaire,

défense, etc.

Optimisation de la chaine de process de fabrication additive (déformations résiduelles

d’une turbine)

Toutefois, si la fabrication

additive est une

technologie passionnante,

elle pose également de nombreuses questions à

l’heure actuelle. Pour résumer la situation présente, les

budgets sont disponibles mais l’expérience manque. Le

process de fabrication additive ne peut pas être comparé aux

procédés de fabrication traditionnels tels que la fonderie, le

forgeage, l’usinage ou le soudage, domaines dans lesquels les

ingénieurs et les ouvriers possèdent des décennies d’expérience

et peuvent mettre au point les process de fabrication

grâce à leur connaissance approfondie de la technologie.

En fabrication additive, les directeurs industriels, ainsi

que les concepteurs et opérateurs doivent répondre à de

nombreuses questions :

• Quel équipement acquérir ?

• Quelle implantation d’usine pour les ateliers ?

• Quelles sont les pièces candidates à la fabrication additive

en fonction de paramètres tels que la taille de lot à

produire, matériau, complexité géométrique, dimensions,

problématiques d’assemblage, tolérances, coût et délai de

production, ou encore les étapes de post-traitement ultérieures

au sein de la chaîne de production complète ?

• Est-il possible de réduire le

nombre de pièces des sous-assemblages

?

• Est-il possible de réduire le poids

sans compromettre les

performances des pièces ?

Chaque entreprise doit

répondre à ces questions

avant de pouvoir prendre la

décision de s’engager dans une

démarche stratégique qui

aura un impact capital sur

sa compétitivité sur le long

terme. L’introduction de la

fabrication additive en tant que nouvelle technologie de

production pose des défis majeurs dans l’atelier lors de la

fabrication des pièces proprement dites. En voici quelques

exemples :

• Réalisation de la forme finale dans les tolérances - réduction

des distorsions liées à l’impression 3D métallique

• Conséquences liées à la présence de contraintes résiduelles

dans les pièces fabriquées

• Performance structurelle des pièces

• Vitesse de fabrication (l’un des principaux facteurs

économiques) – cadence de production plus faible que

la plupart des procédés traditionnels

Examinons de plus près ce dernier point : en supposant un

coût horaire machine de 80 € et des temps de fabrication

typiques de 10 à 40 heures, chaque pièce d’une fabrication

représente un coût de base de 800 à 3 200 €, sans tenir

compte du coût de la matière, des frais généraux de l’entreprise

et des charges. Ceci sans même parler du nombre

de machines de fabrication additive nécessaires à l’entreprise

pour produire 50, 100 ou 1 000 produits différents

en quantités allant de 100 à 10 000 pièces. Il est évident

Carte des déformations de la partie supérieure d’une charnière avec

Simufact Additive

Carte des déformations de la partie inférieure d’une charnière avec

Simufact Additive

18 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


ESSAIS ET MODÉLISATION

que, outre les améliorations de la technologie elle-même

(machines, matière, process), des outils complémentaires

sont nécessaires pour le processus d’ingénierie.

Simufact Additive est une solution logicielle évolutive

puissante permettant l’optimisation des process de fabrication

additive. Avec elle, MSC Software offre un outil

de simulation numérique évolutive à trois niveaux qui

permet la modélisation et l’optimisation des procédés de

fabrication additive, répondant à la plupart des besoins

des utilisateurs industriels et scientifiques. Ces trois

niveaux sont les suivants :

• Échelle macroscopique

• Échelle mésoscopique

• Échelle microscopique

Simufact Additive est conçu pour couvrir l’ensemble des

opérations de la chaîne du process de fabrication à chaque

C

niveau de modélisation (macro, méso, micro), les étapes

M

amont et aval telles que l’optimisation topologique de la

conception (en bureau d’étude), ou encore l’usinage et J

l’analyse des contraintes résiduelles et de la fatigue (en

CM

atelier) étant prises en charge par les solutions logicielles

MJ

complémentaires offertes par MSC Software.

CJ

CMJ

Les différentes opérations de la chaine du process de fabri-

N

cation couvertes par Simufact Additive sont l’impression

3D proprement dite les opérations post-traitement telles

que les traitements thermiques de détente, la découpe

du plateau, le retrait séquencé de la structure de support

et le traitement CIC (compression isostatique à chaud).

La fabrication additive métallique est considérée comme

la prochaine révolution industrielle. Cette révolution

comporte de nombreux challenges, non seulement pour

les industriels de la fabrication additive mais aussi pour

les éditeurs des solutions logicielles prenant en charge

la mise au point virtuelle de ce procédé de fabrication.

Simufact Engineering et MSC Software distribuent

une solution logicielle destinée à prédire le principal

challenge de la fabrication additive métallique: la distorsion

des pièces. L’objectif est d’apporter aux industriels

une solution permettant de réduire les délais de développement

de process et de produire des pièces de haute

qualité avec cette méthodologie de fabrication novatrice,

afin de pouvoir produire des pièces « bonnes du

premier coup ».

Par Michael Wohlmuth (CEO, Simufact), Hendrik

Schafstall (directeur de la technologie, Simufact)

et Arjaan Buijk (directeur du développement

commercial, Simufact)

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I19


ESSAIS ET MODÉLISATION

CAS D’APPLICATION

MTC développe une

appli de simulation

pour révolutionner la

conception de pièces

de fabrication additive

Le Manufacturing Technology Center adopte

une nouvelle approche de la conception de

pièces et de la recherche interdisciplinaire

en utilisant la simulation et des applications

de calcul pour toucher toutes les équipes de

l’entreprise.

À gauche : exemple d’une pièce déformée, où les pales d’un rotor

d’avion sont déformées en raison de contraintes résiduelles. La

couleur rouge indique les régions de déformation relative élevée. À

droite : la forme finale du rotor après des ajustements pour corriger

les déformations.

Borja Lazaro Toralles

Responsable de l’équipe de modélisation

physique du Manufacturing Technology

Center (MTC)

Résultats de simulation montrant le déplacement dans

le rotor pour prévoir la forme finale de la pièce

Le Manufacturing Technology Center (MTC) de

Coventry, au Royaume-Uni, effectue des recherches

sur les techniques de fabrication additive et fournit

des géométries et des prototypes aux sous-traitants

de l'industrie aérospatiale. Un procédé de fabrication additive

souvent utilisé est appelé fusion laser sur lit de poudre (PBF). Il

consiste à ajouter au fur et à mesure des couches de poudre de

quelques dizaines de microns d'épaisseur pour construire des

pièces. Le laser suit un parcours prédéfini pour faire fondre et

fusionner les couches. Au final ce procédé permet de fabriquer

une pièce avec des détails géométriques très fins.

Afin de vérifier la qualité et les performances de leurs pièces de

fabrication additive, le MTC utilise le logiciel Comsol Multiphysics

pour les tests de prototypage virtuel, la validation et

la prédiction des performances. Au cours des deux dernières

années, ils ont commencé à créer des applis à partir de modèles

Comsol, ce qui leur a permis de partager ces capacités d'analyse

avec les différentes équipes qui exploraient des projets assez

variés pour leurs clients.

J'ai interviewé l'équipe du MTC dès le début de la phase de

création de l'application (voir Comsol News 2015 page 5).

Quelques années plus tard, nous les avons recontactés pour

savoir comment leur utilisation de la simulation et des applis

de calcul avait influencé leur processus de conception et leur

travail collaboratif.

20 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


ESSAIS ET MODÉLISATION

qui prédit les contraintes et les déformations pendant la fabrication

d'une pièce, afin d’obtenir une idée claire de la façon

dont elle se déforme pendant l'impression » commente Lazaro

Toralles. « Une fois que nous avons cette information, nous

pouvons "inverser" la déformation dans la géométrie de la

pièce, ce qui nous permet de prendre en compte la déformation

à l'avance pour que le produit final réponde à la forme

que nous souhaitons. »

Cette façon innovante de travailler à partir des écarts et de les

prendre en compte dans les géométries les a aidés à créer des

pièces qui respectent les tolérances requises de manière plus

efficace, en sachant que le modèle prédit les guiderait vers une

forme qui engendre une erreur minimale (Figure 1, à droite).

L'adoption de la simulation multiphysique a également permis

de communiquer différemment avec l'équipe de conception

en fabrication additive du MTC. L'équipe de Lazaro Toralles

a créé une appli à partir de leur modèle Comsol pour prédire

les déformations, ce qui permet à leurs collègues d'exécuter

l’appli de simulation et de voir où les conceptions doivent être

modifiées sans avoir à comprendre complètement le modèle

original. Avant de partager une appli avec les concepteurs de

pièces, l'équipe devait bien sûr créer le modèle haute-fidélité

sur lequel l'appli serait basée.

UNE NOUVELLE APPROCHE DE LA CONCEPTION DE

PIÈCES

Borja Lazaro Toralles, responsable de l'équipe de modélisation

physique du MTC, m’indique que la fusion laser sur lit

de poudre présente certains avantages par rapport aux autres

procédés de fabrication additive. Les vitesses de dépôt sont

plus lentes que les procédés SMD (dépôt métallique en forme),

mais une précision et une résolution plus élevées peuvent être

obtenues.

L’inconvénient est que lorsque le métal se refroidit, des déformations

peuvent survenir après le dépôt de quelques couches.

La trempe thermique due au gradient de température élevé et

au refroidissement rapide peut entrainer des contraintes résiduelles

pendant le dépôt. Cela modifie lentement la microstructure,

ce qui provoque des déformations dans la pièce finale,

telles que celles montrées dans la figure 1 (à gauche).

Dans certains cas, ces déformations sont négligeables, mais

dans d'autres cas, une différence de seulement 100 microns (0,1

mm) s’éloigne trop des spécifications et rend la pièce inutilisable.

Dans ces cas-là, l'équipe du MTC avait besoin d'un moyen

pour remédier aux effets du cyclage thermique.

Comme ils ne pouvaient pas supprimer le cyclage thermique

et l'évolution de la microstructure, ils ont abordée la question

d'une autre manière : « Nous avons créé une simulation

LA MODÉLISATION POUR DES PIÈCES COMPLEXES ET

VARIÉES

Comment créeriez-vous une simulation qui vous permette de

tester n'importe quelle forme faite avec n'importe quel métal ?

Les besoins sont poussés à l’extrême. Pour créer un modèle qui

donne aux ingénieurs de conception les informations nécessaires

pour effectuer les bons ajustements de conception, Lazaro

Toralles et son équipe ont d'abord défini un nouveau processus

de modélisation qui permettrait de prévoir la forme finale

des pièces de grande taille. « Les modèles traditionnels de fabrication

additive sont très détaillés, jusqu'à la microstructure.

Mais ces derniers ne sont pas adaptés à la simulation de pièces

de grande taille en raison du coût de calcul, indique-t-il. Ils

prennent trop de temps. Cependant nous avons malgré tout

besoin de comprendre comment une pièce entière se comportera

pendant l'impression. Pour contourner ce problème, nous

«regroupons» les couches de l'impression et imposons un champ

de température analytique basé sur des données expérimentales.

Cela réduit le temps de résolution, mais fournit toujours

une solution précise. »

Comme le MTC travaille avec une variété de métaux, du titane

aérospatial aux aciers inoxydables, ils ont paramétré les entrées

de données dans le modèle Comsol telles que les propriétés des

matériaux, l'épaisseur de la couche « regroupée », la fixation de

la pièce sur la plaque et la taille des éléments de maillage, afin

que leurs collègues puissent utiliser le modèle pour tester des

pièces de nombreuses formes, tailles et matériaux.

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I21


ESSAIS ET MODÉLISATION

L’appli MTC permet à l’utilisateur

d’effectuer des ajustements de

conception et de tester les modifications

dans la simulation, mais sans

afficher le modèle multiphysique

sous-jacent

Dans l'environnement logiciel Comsol,

ils ont utilisé les options de mécanique des

structures pour définir un matériau élastique

linéaire avec une plasticité fonction

de la température et prenant en compte la

dilatation thermique, en utilisant le champ

de température analytique. L'appli effectue

également plusieurs opérations de CAO

automatisées pour préparer la géométrie

en vue d’une construction avec des couches

« regroupées ». La simulation génère alors

une grille pour représenter un parcours

approximatif des outils, car le regroupement

des couches rend difficile l'utilisation

du parcours réel. Le champ de température

est imposé sur les points de la grille.

Le logiciel calcule ensuite les contraintes

générées lors du dépôt et prévoie la forme

finale de la pièce (figure 2).

DIFFUSION DES CAPACITÉS DE

PRÉDICTION

Une fois que la simulation prévoit les

écarts dans une pièce en particulier, il est

également important de transmettre les

informations à l'équipe de conception de

manière claire et concise. De nombreuses

entreprises ont scindé leurs équipes de

modélisation en deux, avec une équipe

spécialisée en conception et l’autre en

simulation, ce qui leur permet de profiter

de la spécialisation de chaque employé

dans l'un ou l'autre domaine. Mais cela

laisse un écart entre la conception des

pièces et leur analyse.

Les applis comblent cette lacune en

permettant aux spécialistes de la simulation

d'intégrer leurs modèles dans des

interfaces conviviales, que les concepteurs

utilisent pour exécuter leurs propres tests

sans avoir besoin de comprendre toutes

les complexités de la simulation derrière.

Cela permet aux ingénieurs de conception

d'effectuer plus facilement des ajustements

et évite aux experts en simulation

de faire une analyse à chaque fois que

les performances d'une nouvelle pièce

doivent être évaluées.

L'équipe de conception créée de

nombreuses pièces complexes à l'aide

d'une large gamme de plates-formes

CAO, donc le modèle Comsol et l'appli

correspondante doivent être assez

robustes. Cela inclut des fonctionnalités

d'import CAO pour que toutes les formes

puissent être testées. Ceci est particulièrement

important pour les formes

organiques (celles basées sur des objets

naturels comme les plantes, les animaux

et les formations terrestres), telles que

celles dessinées dans un programme de

type Rhino.

L'appli, créée avec l’Application Builder

disponible dans Comsol Multiphysics,

affiche les résultats de la simulation, à

savoir la forme finale, la déformation

et les niveaux de contrainte pour une

pièce donnée, ici pour un rotor d'avion

(Figure 3).

« Nous [l'équipe de simulation] utilisons

souvent l'appli nous-mêmes, ajoute

Lazaro Toralles. Une fois que nous l'avions

conçue, il était plus facile de faire quelques

modifications d'entrées dans l'appli plutôt

que de revenir au modèle d'origine. Mais

l'équipe de conception ne travaille pas sur

des simulations. L'appli a été conçue pour

eux, car elle leur permet d'importer des

modèles de pièces et de vérifier les prédictions

de déformation de celles-ci pendant

l'impression. »

L'application Builder inclus dans Comsol

Multiphysics a permis à Lazaro Toralles

de contrôler l’intégralité de ce qui était

mis à disposition de l'utilisateur de l'appli.

Au fur et à mesure de l’évolution de

l'appli en fonction des nouveaux besoins

de l'entreprise, il a pris soin d’intégrer les

sorties et affichages nécessaires, ainsi que

de verrouiller certaines entrées et conditions

pour que les utilisateurs ne puissent

pas générer des erreurs par inadvertance.

La configuration du modèle sous-jacent

reste cachée, mais les capacités de simulation

se sont élargies. •

22 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


DOSSIER

SPÉCIAL COMPOSITES

Un logiciel pour mieux

maîtriser la conception

de pièces composites

À l’occasion du Jec World Composite Show 2018 qui se

déroulera à Paris-Nord Villepinte du 6 au 8 mars prochain, le

Cetim présentera officiellement son logiciel Quilted stratum

design (QSD). Cette solution, que l’on peut traduire par «

conception de stratifié par plis discontinus », est le fruit de

plusieurs années de recherche menée en collaboration avec

l’Onera et l’éditeur américain de logiciel Altair.

Damien Guillon

Âgé de 36 ans et de formation ingénieur aéronautique, Damien

Guillon a réalisé une thèse en mécanique des matériaux

composites. Il est entré au Cetim en 2009 et a occupé les postes

de responsable du laboratoire d’essais mécaniques et d’expert

design avant de devenir depuis cette année le responsable R&D

Matériaux polymères et composites.

«Mettre au point un outil de conception

capable d’offrir aux industriels

la possibilité de bien utiliser

les matériaux composites », telle

est la manière pour Damien Guillon de

résumer l’idée de départ de la solution

QSD. L’ingénieur, qui vient de prendre la

responsabilité du pilotage R&D du pôle

Ingénierie polymères et composites du

Cetim, explique que jusqu’à présent, les

industriels se lançant dans la réalisation

d’études de faisabilité, se heurtaient bien

souvent à des conclusions

négatives en

raison d’une mauvaise

sélection d’outils, de

choix de matériaux ou

de procédé. S’ils avaient

choisi préalablement

les bonnes orientations,

les conclusions

auraient pu être positives.

« Orienter les

choix des industriels

vers les bons

Interface utilisateur QSD

matériaux et les bons procédés, en fonction

des résultats attendus dans leur étude,

c’est le travail d’un centre de développement

tel que le nôtre. C’est là que nous avons eu

l’idée de mettre cette compétences à la disposition

des industriels dans un outil logiciel ».

Une étude benchmark est donc lancée et le

centre technique s’oriente alors vers deux

partenaires : Altair pour l’édition d’un outil

à partir de sa solution dédiée aux matériaux

composites OptiStruct et l’Onera pour la

partie optimisation du logiciel.

Destiné aux concepteurs de pièces en matériaux

composites et multi-matériaux, QSD

Empilement QSD

24 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


DOSSIER

©Vincent Jacques Cetim

Ce qu’il faut retenir du QSD

Avec QSD, le Cetim met à la disposition des bureaux

d’étude une solution techniquement novatrice mais

simple d’utilisation permettant de mieux exploiter les

procédés de fabrication composite les plus récents et

leur capacité de préformage sur mesure. Le Cetim a

développé le procédé QSP permettant de réaliser de

telles préformes à bas coût, et dispose d’une ligne

de thermo-estampage pour prototyper des pièces

composites.

par le Cetim et distribué via Altair, QSD est déjà en test

sur des pièces industrielles pour un bureau d’études et un

industriel de l’aérospatial.

Technologie QSP

s’appuie sur une méthode d’optimisation en deux temps appelée « stiffness

matching » (correspondance en raideur). La première étape permet

de savoir très facilement, par exemple lors de phase de conception préliminaire,

quelle peut être la performance de la structure en fonction des

matériaux utilisés et de leur zone d’utilisation. La seconde étape consiste

à prendre en compte le procédé de fabrication pour identifier l’empilement

composite faisable permettant de s’approcher au mieux des performances

idéales tout en respectant des objectifs de coût.

S’ORIENTER VERS LA CONCEPTION DE PIÈCES COMPOSITES À

BAS COÛT POUR DE LA GRANDE SÉRIE

QSD, comme son nom le laisse supposer, s’inscrit dans la lignée de

la plateforme de moulage thermoplastique (QSP), lancée il y a deux

ans par plusieurs partenaires du Cetim à Nantes et industrialisé par le

groupe PEI (Pinette Emidecau Industries). Si à ce jour les projets se

multiplient – plusieurs prototypes sont en développement sur la ligne

prototype du Cetim afin de valider les phases de tests nécessaires dans

l’automobile mais aussi dans l’aéronautique –, le logiciel QSD entend

se positionner à son tour sur le marché de la production de pièces

composites haute cadence. L’objectif : aider les industriels à concevoir

des procédés de production de pièces composites à bas coûts. Édité

UNE TECHNIQUE NOVATRICE

De quelle forme de pièce avons-nous besoin ? De quel

procédé ? De quels types de matériaux et pour quels coûts ?

Pour répondre à ces questions le plus en amont possible de

l’étude de faisabilité, l’équipe de Damien Guillon est partie

de la problématique « économie » dans le but de concevoir

un logiciel centré sur le moulage des composites (c’est-àdire

tout ce qui s’appuie sur la mise en place de fibre sur un

moule). Le système permet d’identifier les empilements optimaux

de composites zone par zone. « QSD repose sur une

méthode d’optimisation dotée d’un champ des possibles beaucoup

plus large qu’une méthode traditionnelle ne se limitant

qu’à une répartition pli par pli. L’outil offre ainsi une vision

globale en prenant la pièce comme un ensemble homogène.

Il est capable d’indiquer directement et zone par zone quel est

le pli optimal et la fibre idéale à utiliser ». De plus, le QSD

permet de minimiser les taux de chute : la simulation va en

effet faire le lien entre ce qu’il faut découper et la forme que

la pièce doit prendre. Il est possible également de définir

les zones de renfort… L’objectif est de prendre en compte

le procédé dans la conception pour répondre au cahier des

charges en minimisant le coût de revient.

Les erreurs portant davantage sur le bon usage des libertés

de conception que des paramètres à entrer, cet outil devrait

séduire les industriels n’étant pas toujours à l’aise avec l’assemblage

des matériaux. Car Damien Guillon ne manque pas de

rappeler que faire du « black metal », opération qui revient

à remplacer le métal par des matériaux composites sans

revoir la conception de la pièce, ne fonctionne pas ou mal.

Il est essentiel de prendre en compte la liberté de forme et de

faire varier les épaisseurs. Un problème que le QSD entend

résoudre grâce à un simple outil logiciel. Une manière de «

démocratiser » encore davantage la simulation numérique.

Olivier Guillon

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I25


DOSSIER

REPORTAGE

IMT Lille Douai met

la recherche au cœur

des enjeux industriels

Un an après la fusion des compétences

des Mines Douai et de Télécom Lille, IMT

Lille Douai poursuit ses nombreux projets

industriels, en particulier en matière

d’essais comme en témoigne ce reportage

consacré au TPCIM. Ce laboratoire dédié

aux polymères et aux matériaux composites

se distingue par une vision très industrielle

de la recherche partenariale et un niveau

d’équipement hors du commun.

Cela fait un an (depuis le 1er janvier 2017) que s’est

opéré le rapprochement entre deux établissements

majeurs du département du Nord : l’École des Mines

de Douai et Télécom Lille, sous le nom d’IMT Lille

Douai. En d’autres termes, il s’agit du « mariage entre les sciences

de l’ingénieur et le numérique », résume Patricia Krawczak,

Professeur et directrice du TPCIM. Dans ce laboratoire de

recherche consacré aux technologies des polymères et composites

ainsi qu’à l’ingénierie mécanique, on cherche à maîtriser

et à optimiser la mise en forme de polymères et de composites

ainsi que les pièces industrielles fabriquées dans ces maté-

Plateforme Composites – Atelier 2 Popcom

riaux, à analyser et à prévoir le comportement des structures

mécaniques en vue d’une conception fiable pour une meilleure

durabilité des pièces, tout en prenant en compte l’aspect développement

durable (matériaux bio-sourcés, recyclage et valorisation

ou encore éco-conception).

UN ANCRAGE FORT DANS LE MILIEU INDUSTRIEL

Sur ce site sorti de terre en 1983 et qui rassemble soixante-dix

personnes, pas moins de vingt-cinq projets de R&D sont actuellement

en cours, la majorité étant effectuée à partir de moyens

existants, quelques-uns nécessitant des investissements, parfois

très lourds. C’est le cas notamment du projet en cours Lascala

concernant la fabrication additive, d’Extremom (portant sur les

procédés de plasturgie et la caractérisation de matériaux) ou

encore de Popcom qui relève des procédés dans le domaine des

composites. Pas moins de 10M€ ont été investis ces dernières

années avec une accélération nette depuis deux ans. Mais c’est

loin d’être la seule particularité du laboratoire.

Très ancré dans la collaboration avec le monde industriel, le

TPCIM possède dans ses 3 800 m2 de laboratoires et d’ateliers

(sur un total de 7 500 m2 qu’occupe la plateforme technologique)

un véritable potentiel expérimental à l’échelle industrielle.

Des équipements instrumentés permettant d’étudier

avec précision toutes sortes de procédés de mise en forme des

polymères et composites ainsi que le comportement des pièces

à l’aide de bancs d’essais modulables, le tout représentant une

plateforme technologique unique en France. Par ailleurs, outre

le vaste panel de moyens d’analyse thermo-mécanique, rhéolo-

26 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


DOSSIER

gique, physique, thermique, structurale, microscopique, dimensionnelle

ou encore non destructive, le TPCIM abrite un pôle

entièrement dédié à la simulation numérique multi-physique

(codes de rhéologie, mécanique, thermique) ; celui-ci est adossé

à un cluster informatique situé à proximité même sur le campus

douaisien d’IMT Lille Douai et représentant près de 600 cœurs,

70 nœuds, 9 TFlops et 20 To.

Les projets en cours concernent de multiples secteurs industriels,

au premier rang desquels figurent les transports. Ainsi,

malgré la forte poussée de l’aéronautique depuis les années 2000,

la filière qui domine les échanges avec le TPCIM est l’auto-

Plateforme Fatigue + CND pour les

essais de flotteurs de Ciel & Terre

Plateforme Plasturgie et Composites –

Vue panoramique de l’atelier

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I27


DOSSIER

Flotteurs

mobile. « Il s’agit d’un secteur qui demeure très moteur au sein

de nos activités en raison de la recherche permanente de gains de

poids, de réduction de coûts et des fortes cadences, précise Patricia

Krawczak. L’aéronautique innove cependant beaucoup ces dernières

années, en particulier au niveau des pièces de structure et est aussi

devenu un marché important pour nous ». L’emballage demeure

également un partenaire de premier plan ; quant au ferrovia ire, «

on note des développements majeurs depuis une quinzaine d’année,

en particulier à travers des projets portant sur le matériel roulant

ou l’infrastructure comme les armements caténaires en composites,

et non plus métalliques », assure Jean-Pierre Mimard, ingénieur

de recherche au sein du TPCIM, qui travaille notamment avec

Stratiforme sur des bouts-avant, cabines de pilotage, escaliers de

train ou encore des sièges de métros en composites. Mais il est

un secteur qui prend aujourd’hui le plus en plus d’ampleur, celui

de l’énergie et de l’environnement, l’allègement des structures en

Plateforme fatigue multiaxiale

remplaçant le métal par les matériaux composites étant

un argument de poids dans les services de R&D d’industries

éoliennes et du photovoltaïque. Enfin, et de

façon plus marginale, le TPCIM travaille avec la filière

des sports et loisirs, à commencer par un acteur local

bien connu, Décathlon.

CIEL & TERRE, UNE SUCCESS STORY

FRANÇAISE QUI DÉMONTRE LES BESOINS

EN ESSAIS GRANDISSANTS

Voici un partenaire que le laboratoire TPCIM ne risque

pas de voir partir de sitôt ! Car avec une centaine de

projets à travers une vingtaine de pays (avec un premier

projet de 17 MW en France prévu pour 2018), la jeune

société Ciel & Terre, spécialisée dans les installations

solaires flottantes sur l’eau, a le vent en poupe. Créée

il y a une dizaine d’années au moment où, en France

du moins, on croyait beaucoup dans les énergies renouvelables,

notamment le photovoltaïque, la start-up, dont l’activité était

centralisée sur l’installation de centrales en toiture, a subi de

plein fouet le moratoire de 2011 interrompant brusquement les

subventions dans ce domaine. « Le moratoire nous a touché en

tant que TPE, reconnaît Camille Marlière, responsable marketing

de la société lilloise. Heureusement, deux années auparavant,

une réflexion avait déjà été menée, dont l’idée était de convertir

des espaces inutilisés en zone de production d’électricité, tels que

des bassins industriels, afin d’élargir notre marché ».

Ces espaces inutilisés désignent les réservoirs d’irrigation, de

traitement d’eau, les barrages hydrélectriques, en somme tous

les bassins artificiels que l’on trouve notamment dans les pays

très industrialisés, à commencer par la Chine (où l’entreprise a

signé pour un projet de 70 MW qui sera raccordé dans l’année

!). Outre l’Empire du Milieu, Ciel & Terre est très implanté au

Japon (son premier marché) en raison du manque d’espace,

et dans d’autres pays d’Asie tels que la Malaisie et

Taïwan. Sur les quatre-vingt-dix salariés que compte

la société lilloise, une trentaine se trouve en France, le

reste parcourt les quatre coins du globe, du Royaume-

Uni au Brésil en passant par les États-Unis, et donc l’incontournable

continent asiatique. Concrètement, ce

qui séduit les exploitants d’électricité, ce sont les installations

de panneaux solaires montés sur des flotteurs

imbriqués à la manière de « lego ».

Une technologie innovante, simple en apparence mais

qui pose plusieurs difficultés en matière d’essais. « Tout

d’abord, nous adaptons toutes nos installations en fonction

des besoins de nos clients et de l’environnement

dans lequel elles vont évoluer, précise Camille Marlière.

Nos flotteurs ont été conçus en France, et sont maintenant

fabriqués localement. En matière de production

des flotteurs, la difficulté, outre le fait de choisir

28 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


DOSSIER

des sous-traitants fiables, réside dans l’extrusion-soufflage

: on extrude un tube

épais de plastique fondu puis on ferme le

moule avant d’envoyer de l’air comprimé

afin de plaquer le plastique sur les parois

du moule. La problématique réside dans

la maîtrise de la géométrie de ces grandes

pièces complexes ». Autre difficulté, en

matière de fixation des panneaux et du

comportement des flotteurs face au vent

et aux vagues, il est nécessaire de procéder

à des essais afin de tester la résistance

mécanique et la durabilité des produits qui

devront servir au moins vingt ans. Cette

année, un nouveau banc d’essai entièrement

dédié à ces problématiques prendra

place en mezzanine de la halle d’essais

du laboratoire ; « celui-ci permettra de

simuler les effets d’une vague d’un mètre

de haut sur un ensemble de flotteurs en

simultané », s’enthousiasme Jean-Pierre

Mimard. Pour l’heure, au rez-de-chaussée,

l’équipe du responsable de ce projet effectue

depuis plus d’un an de nombreux essais

sur une plateforme multiaxiale capable

d’appliquer des chargements combinés

et de mesurer les déplacements à divers

endroits afin de tester la résistance de la

pièce et identifier les déformations notamment

résiduelles à la fin de chaque cycle

de sollicitation. « Nous menons deux types

d’essais. D’une part, des essais statiques

jusqu’à la rupture. D’autre part, des essais

de fatigue dynamique instrumentés par

corrélation d’images numériques, caméras

thermiques, capteurs laser pour mesurer

les champs de température et de déplacement

».

UNE COMPÉTENCE FORTE DANS

LES CND

Le laboratoire dédié aux CND abrite

des moyens de contrôle ultrasonore

(UT) par contact, immersion et

multi-éléments, des moyens d’émission

acoustique pour la détection, l’iden-

La plateforme CND abrite

de nombreux équipements

et machines d’essais

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DOSSIER

©Ciel & Terre International –

Installation de Naga-Ike Higashi

tification et la classification des endommagements, ainsi

que des instruments de thermographie infrarouge à la fois

passive et active (lampe, flash et vibrothermographie) et

de stéréo-corrélation d’images numériques 2D-3D lente et

rapide. « Nous instrumentons en fonction de la problématique

industrielle, indique Salim Chaki, enseignant-chercheur

HDR au sein du TPCIM. Nous positionnons des

capteurs de manière à faire du monitoring et suivre en temps

réel l’état de santé des matériaux. Nous utilisons pour cela

régulièrement des moyens UT conventionnels ou multi-éléments,

de la thermographie IR et des moyens d’émission

acoustique ».

Des activités somme toute classiques mais lorsqu’on pénètre

dans la partie CND du laboratoire, un coffre en bois attire le

regard. Doctorant, Pierre Duchène explique : « il s’agit d’une

enceinte adiabatique que l’on a conçue pour le compte de la

DGA afin de pouvoir mesurer l’endommagement des matériaux

composites aéronautiques en continu et à partir de

procédés multi-techniques. L’idée est de pouvoir maîtriser les

phénomènes mis en jeu (thermiques, cinématiques et acoustiques)

pour les caractériser ». Au total, pas moins de sept

mesures différentes sont effectuées en simultané, l’enceinte

ayant été conçue pour protéger les opérations de mesure de

toute nuisance extérieure et des variations de température ;

celle-ci intègre également un module externe permettant de la

rattacher à une machine de tests de fatigue. La thèse de Pierre

Duchène porte sur la conception de ce dispositif expérimental

multi-techniques et le traitement de ses nombreuses informations

; le but de ce travail est d’identifier les redondances

entre les moyens de mesure servant à valider et conforter le

diagnostic, mais aussi et surtout de déterminer la complémentarité

des différentes techniques utilisées ici à travers la fusion

de toutes ces données. « Pour le moment, nous travaillons sur

des matériaux composites carbone – des fibres largement utilisées

dans le domaine de l’aéronautique – mais à terme, nous

envisageons d’élargir le champ des possibles avec des applications

sur des réservoirs en composites pour le stockage du

gaz et, plus globalement, sur les équipements sous pression à

base de fibres de verre ou de carbone », ajoute Salim Chaki.

Outre l’exemple de la DGA (qui fera l’objet d’un article technique

dans le 133 d’Essais & Simulations au sein du dossier

qui aura pour thème la Défense), une consultation par Stelia

Aerospace est en cours. Pour le sous-traitant aéronautique,

l’intérêt réside dans l’aspect multi-technique : le contrôle

systématique des pièces en UT par immersion se révèle très

limité et prend du temps (on doit immerger totalement ou

partiellement la pièce). En comparant les différents moyens

et procédés de contrôle, on parvient à trouver des solutions

plus rapides et plus simples d’interprétation ; puis, si besoin

d’approfondissement (caractérisation des défauts détectés),

on peut compléter le contrôle par les ultrasons. Une manière

de mieux orienter ses choix de procédés de mesure et par là

même gagner en temps et en précision ; le mot d’ordre pour le

TPCIM étant invariablement le même : répondre en permanence

aux besoins des industriels.

Olivier Guillon

30 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


DOSSIER

SOLUTIONS

Optimisation automatisée de structures

composites stratifiées multizones

Les propriétés structurelles des composites stratifiés sont en grande partie déterminées par

les séquences d’empilement et d’orientation des fibres. Par conséquent, un enjeu majeur de

la conception utilisant ces matériaux est le choix optimal de ces orientations de manière à

obtenir une masse minimale, tout en respectant les contraintes structurelles et de fabrication.

Pour le concepteur, le travail d’optimisation

est rendu plus complexe

par le nombre important de

variables entrant en jeu. Une des

stratégies les plus utilisées pour optimiser

des structures composites stratifiées multizones

de rigidité variable est un processus

à deux niveaux qui s’appuie sur la séparation

entre les variables macroscopiques

(propriétés mécaniques liées à différentes

zones) et microscopiques (séquences

d’empilement spécifiques). Cette stratégie

permet de résoudre le problème seulement

au niveau des macro-paramètres,

la séquence d’empilement représentative

n’étant reconstruite qu’en fin de traitement.

Cette approche ne peut s’appliquer à toutes

les industries, car la majorité des outils de

modélisation ne prend en charge que des

variables microscopiques. Une approche

innovante a été développée par Datadvance

sur sa plate-forme logicielle pSeven.

Elle intègre des algorithmes d’optimisation

légers en calculs mais rapides ainsi que

des «algorithmes gloutons » pour reconstruire

la séquence d’empilement spécifique

la mieux adaptée aux valeurs données

des paramètres macroscopiques tout en

respectant un ensemble conventionnel de

règles de mélange et de composition.

Afin d’obtenir une solution optimale, le

logiciel admet et reconnaît des différences

de composition dans des zones distinctes

de la structure. La composition du matériau

dans chaque zone est déterminée sous

différentes hypothèses de charges. L’affinage

de la composition dans une zone

donnée se répercute sur les charges affectant

d’autres panneaux et déclenche une

itération du processus. pSeven permet

un zonage automatisé hiérarchique – une

approche adaptive à plusieurs échelles qui

permet de sélectionner automatiquement

le nombre et l’emplacement des zones et

facilite sensiblement la recherche de solutions,

même quand le nombre de zones à

traiter est très important.

La méthode décrite ci-dessus n’est liée à

aucun logiciel de modélisation ou calcul

particulier. Elle a démontré son efficacité

en améliorant les performances de

calculs sur l’optimisation de la séquence

d’empilement, tout en produisant les résultats

recherchés en termes de caractéristiques

mécaniques, de masse minimale

et de fabricabilité optimale de la pièce

composite.

EN SAVOIR PLUS >

www.datadvance.net/composites

Schéma général de la démarche proposée

pour l’optimisation des composites stratifiés

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I31


DOSSIER

PROCÉDÉ

Les promesses

du C-RTM pour

la production

grande série de

pièces composites

structurelles

Responsable du développement de

l’activité Fabrication Composites chez

ESI Group, Mathilde Chabin détaille dans

cet article les caractéristiques et les

avantages du procédé C-RTM.

Mathilde

Chabin

responsable marketing produit

composites chez ESI Group

Mathilde Chabin est responsable du

développement de l’activité Fabrication

Composites chez ESI Group depuis

2010. Diplômée d’Ensiam, Mathilde

a seize ans d’expérience industrielle

en analyse FEA au sein de l’industrie

d’emboutissage et de façonnage de

pièces composites.

Les propriétés mécaniques supérieures, pour une faible

densité, des matériaux composites composés d’une

matrice (résine) et d’un renfort fibreux (verre ou

carbone) font de ces matériaux de très bons candidats

dans la course à l’allégement menée par l’industrie automobile.

Toutefois l’utilisation des composites en remplacement de pièces

métalliques structurelles reste aujourd’hui limitée aux véhicules

hautes gammes. Les freins à l’utilisation de ces matériaux pour

la production en grande série sont principalement le coût et les

cadences de production encore trop faibles.

Le coût d’une pièce composite provenant pour les trois-quarts du

matériau lui-même, la flexibilité des composites et des procédés de

fabrication associés doit absolument être prise en compte lors de

la conception d’un composant. En effet, il ne s’agit pas d’effectuer

un remplacement « une par une » des pièces métalliques par leur

équivalent composite mais de concevoir composites en utilisant

la flexibilité nouvelle apportée par le matériau. Le produit ainsi

conçu ne remplace pas une pièce métallique mais un ensemble

de pièces métalliques et peut également intégrer de nouvelles

fonctionnalités. Seule cette conception composites (un composant

en remplacement de plusieurs pièces métalliques) permet un

équilibre des coûts tout en apportant un allègement conséquent.

Les pièces composites ainsi conçues peuvent être très complexes, à

la fois dans leurs géométries et dans la séquence d’empilement des

différents textiles, inserts… Le procédé de fabrication RTM (Resin

Transfer Molding), déjà très rependu dans l’industrie automobile

et aéronautique, est un excellent candidat pour aborder ce type

de complexité. Toutefois, le temps de cycle associé à la fabrication

RTM ne permet pas aujourd’hui de répondre aux cadences nécessaires

à la production de masse. Forts de ce constat, les constructeurs

automobiles s’intéressent aujourd’hui à différents procédés

de fabrication, dérivés du procédé standard RTM, permettant de

32 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


DOSSIER

Modélisation 3D du procédé C-RTM sur

un pied milieu avec le module PAM-RTM

du logiciel ESI PAM-Composites

réduire les temps de cycle. C’est le cas du

C-RTM (Compression-RTM). La simulation

étant aujourd’hui un outil incontournable

au développement des procédés de

fabrication dans l’industrie automobile, des

développements spécifiques ont été réalisés

dans le code commerciale PAM-RTM

développé par ESI Group pour assurer une

précision maximum dans la modélisation

du procédé C-RTM.

DESCRIPTION DU PROCÉDÉ C-RTM

Le procédé de fabrication C-RTM appartient

à la catégorie des procédés dits

LCM (Liquid Composite Molding). Ce

procédé peut être décomposé en quatre

grandes étapes consécutives (figure 1). La

première étape appelée préformage est la

mise en forme d’un empilement de tissus

secs. Dans le cadre de l’industrie automobile,

cette opération de mise en forme est

automatisée et se fait donc via un estampage

entre un outil male et un outil femelle.

Cette première étape détermine comment

les tissus se déforment et donc comment les

fibres se réorientent. L’orientation des fibres

impactent la perméabilité, paramètre ayant

une grande influence sur la manière dont la

résine va s’écouler dans le renfort lors des

étapes qui suivent.

La préforme ainsi générée est alors positionnée

dans le moule RTM. La partie haute

du moule RTM est ensuite refermée sur la

partie basse tout en maintenant un espace

vide entre la préforme et l’outil supérieur. La

fermeture du moule n’est donc pas complète

et l’injection de résine peut alors commencer.

La cavité située entre le moule et la

préforme étant beaucoup plus « perméable

Références

1. A. Dereims, S. Zhao, H. Yu, P.

Pasupuleti, M. Daroudian, W.

Rodgers, V. Aitharaju, “Compression

Resin Transfer Molding (C-RTM)

Simulation using a coupled

Fluid-Solid Approach”, 32nd ASC

Technical conference 2017

» que la préforme, la totalité de la résine

nécessaire à la fabrication du produit peut

ainsi être très rapidement injectée et recouvrir

une grande partie de la préforme. C’est

sur cette seconde étape que le gain en temps

de cycle se fait par rapport au procédé RTM

standard.

La totalité de la résine étant injectée, les

ports d’injection sont alors refermés et la

troisième étape de compression peut alors

débuter. Un déplacement est appliqué sur

l’outil supérieur. Ce déplacement va dans

un premier temps permette de pousser la

résine dans la préforme, dans son épaisseur,

est ainsi éliminer l’espace vide initial

laissé entre l’outil supérieur et la préforme.

Puis, l’outil supérieur va continuer à appliquer

une pression jusqu’à obtention d’un

remplissage complet de la préforme et de

l’épaisseur et taux de fibres souhaités du

produit final.

Avant démoulage du produit final, une

étape de cuisson permettant la solidification

de la pièce est nécessaire. Cette dernière

étape est source de création de contraintes

dans la pièce. Ces contraintes induiront des

déformations géométriques plus ou moins

importantes au démoulage.

Les quatre étapes du procédé C-RTM listées

ci-dessus (préformage, injection, compression

et cuisson) ont chacune une importance

sur la qualité du produit final. Il est donc

essentiel de maitriser chacune d’entre elles.

La simulation numérique, si suffisamment

représentative de l’ensemble des phénomènes

physiques impliqués, permet une compréhension

des paramètres procédés influen-

Description de la chaine de fabrication C-RTM

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I33


DOSSIER

Technique de maillage interpénétrant

çant et donc une optimisation globale de la fabrication de pièces

en C-RTM. Cette optimisation est de deux ordres : optimisation sur

la qualité du produit final (orientation des fibres, niveau de porosité…

impactant la réponse mécanique de la pièce) et optimisation

des temps de cycle (par un meilleur positionnement des ports d’injection

et des évents, par le cycle de pression et de température…).

APPROCHE NUMÉRIQUE POUR LA SIMULATION DU

PROCÉDÉ C-RTM

La modélisation de la chaine complète de fabrication RTM

(préformage, Injection et Cuisson) disponible dans le logiciel

de simulation PAM-Composites d’ESI Group a été enrichie

en collaboration avec des partenaires industriels automobile

[1] pour répondre au besoin croissant d’analyses précises du

procédé C-RTM. Cet enrichissement innovant concerne principalement

les étapes deux (injection) et trois (compression) du

procédé pour lesquelles uniquement des approches 2D (modélisation

coques) existaient jusqu’à présent pour traiter le C-RTM.

Cette approche coque existante prend uniquement en compte

la variation d’épaisseur (et donc de la perméabilité et du taux

de fibres de la préforme) en recalculant cette épaisseur à partir

des pressions internes et externes. Ainsi, l’espace vide initial

entre l’outil et la préforme est négligé et par conséquent le mode

principal d’écoulement de la résine, soit à travers l’épaisseur,

est mal représenté. Cette approche n’est donc pas suffisante à

l’analyse du procédé lorsqu’il s’agit de validation et optimisation

industrielle.

Une approche 3D (éléments solides) a donc été industrialisée

pour répondre à ce besoin (Figure 2). Cette industrialisation

repose sur les technologies suivantes :

• Une méthodologie de maillage interpénétrant : celle-ci

permet de représenter le vide (situé entre le moule et la

préforme dans lequel la résine va s’écouler en premier

lieu) qui va « disparaitre » au fur et à mesure du déplacement

de l’outil (Figure3)

• Un couplage automatique entre un solveur fluide et un

solveur mécanique permettant ainsi de prendre simultanément

en compte la déformation mécanique de la

préforme (déformation exercée par la pression de la résine

et le déplacement de l’outil) et l’écoulement de la résine.

Les corrélations obtenues entre les essais expérimentaux et la

simulation utilisant cette nouvelle approche 3D sont très bonnes

et améliorent grandement la précision sur le profil d’écoulement

et les temps de remplissage par rapport à l’approche 2D [1].

La précision des résultats obtenus avec l’approche 3D requière

également de nouvelles données d’entrée. En effet, cette nouvelle

approche repose sur des données mécaniques de la préforme

(courbe de contrainte-déformation) et sur des valeurs de

perméabilités fonction du taux de fibres.

Le procédé C-RTM présente de nombreuses qualités pour la

production grande série de pièces structurelles composites.

Toutefois, le procédé reste encore peu utilisé car sa maitrise est

compliquée. La simulation permet à moindre coût de dépasser

ces complications. Cependant, les approches numériques

existantes basées sur de la modélisation coque ne permettait

pas une bonne représentation de la physique impliquée lors du

procédé. L’approche 3D innovante développée par ESI Group en

partenariat avec différents industriels et validée sur des pièces

industrielles vise à libérer le développement de ce procédé très

prometteur jusqu’à présent freiné par le manque de simulations

fiables. •

Abstract

Because of their unbeatable weight performances, composite

& plastic materials are nowadays widely used in the automotive

industry but, their usage is mostly limited to non-structural

components. Indeed, the replacement of metallic structural parts

by composite parts is still restricted to high-end vehicle. This

restriction comes from two main challenges that the industry is

trying to overcome: the cost and the production rate.

Knowing that the cost of a composite component comes essentially

from the material itself, the flexibility of the material must be highly

considered while designing the product. It should not be a one by

one replacement of metallic part and additional functionalities

should be integrated to justify the price. Then, the manufacturing

process must be adapted to these more complex designs and

RTM (Resin Transfer Molding) process is a good candidate for

it. However, RTM process does not allow high production rate.

Thus, most OEMs are now looking at derived processes such

Compression RTM. With this process, the resin first flows in the

empty cavity of the mold (because of an opening of the mold)

before to impregnate the preform (while closing the mold).

To support Automotive industry in its migration to these new

processes adapted to mass production, ESI Group has enhanced its

PAM-Composites solution by integrating a fluid-mechanics coupled

solution in its PAM-RTM module. Industrial projects supported by

simulation will be presented during this talk.

34 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


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ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I35


MESURES

Le salon Mesures

Solutions Expo 2018

revient à Lyon les 28 et 29

mars prochains

Action phare du Réseau

Mesure pour l’année 2018,

la deuxième édition du salon

Mesures Solutions Expo 2018

se tiendra les 28 et 29 mars à

la Cité des Congrès de Lyon,

parallèlement à Forum Labo,

le salon des fournisseurs de

matériels et services pour le

laboratoire. Seul événement

d’envergure national ciblant

les solutions de mesure, de

capteurs, et d’étalonnage,

MSE 2018 présentera

l’exhaustivité de l’offre de

la mesure, du monde de

la recherche à celui de la

production, des solutions

actuelles aux perspectives

futures.

Appareils de mesure, capteurs,

systèmes d’étalonnage, solutions

de vérification, support

et développement, autant de

produits et solutions qui seront présentés

par plus de cent exposants au travers

des 300 marques françaises et internationales

qu’ils représentent. Ainsi, plusieurs

dizaines de nouveautés seront à retrouver

sur tous les stands du salon. Par ailleurs,

pas moins de vingt ateliers thématiques

qui seront présentés par des spécialistes,

dans les domaines les plus divers, de la

mesure connectée à la mesure de dureté,

de l’étalonnage à la mesure de vibration.

Enfin, le Collège français de métrologie

(CFM) animera lors de cette nouvelle

édition, un cycle de conférences sur des

sujets en phase avec les besoins industriels

et des quizz orientés méthodes et

techniques. La gestion de la métrologie

sera abordée au travers de plusieurs

thématiques. Adaptés à tous, les sujets

rappelleront les concepts clés de la

métrologie : la différence entre étalonnage

et vérification, l’optimisation des

périodicités d’étalonnage, l’estimation

des incertitudes de mesure... Ces conférences

présenteront aussi des aspects

plus pratiques, comme la caractérisation

des enceintes climatiques ou encore

les bonnes pratiques en température. Et

parce que rien ne vaut une démonstration

en live, le Centre technique des industries

aérauliques et thermiques (Cetiat)

a décidé d’ouvrir ses portes aux visiteurs

qui le souhaitent, pour découvrir les

bancs de mesure références nationales

(étalons nationaux) et échanger en direct

avec ses experts.

Bonne visite !

36 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


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ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I37


MESURES

TENDANCE

Augmentation de la production de

composants en matériaux composites

dans l’industrie automobile

Les composants en composites

offrent des performances mécaniques

remarquables et ce pour une faible

masse au regard d’autres matériaux.

Raison pour laquelle leur emploi est

en croissance, dans l’aérospatiale

mais également dans l’automobile.

Pour relever les défis des industriels,

Kistler propose des capteurs adaptés

à l’environnement des procédés

de transformation des matériaux

composites, et des systèmes

complets de collecte et traitement

temps réel des informations.

ComoNeo : un système de surveillance

du processus qui maximise l’efficacité

Une étude du cabinet de consultants

McKinsey & Company prévoit que les

fournisseurs de l’automobile verront

une forte hausse de leurs revenus

générés par la fabrication de pièces en matériaux

composites légers. Pièces fabriquées par le passé en

aciers à haut module, en aluminium, voire en thermoplastiques

chargés en fibres de carbone. En fonction

de la tendance des prix des matières premières,

ces revenus vont probablement passer de 70 à 300

milliards d’Euros d’ici 2030. Une croissance régulière

de 5% pour les mats de fibre seule est prédite.

En raison de leur excellent rapport résistance-masse

et de leur rigidité, les composites sont idéals dans

l’industrie automobile. L’utilisation des composites

tissés ou fibrés en substitution de l’acier peut réduire

la masse d’une pièce de 30%, voire plus. L’augmentation

des volumes de production de ces composants

par le secteur automobile sollicite l’optimisation des

process de fabrication tels que le moulage par trans-

fert de résine haute pression (RTM HP). Notamment en termes d’automatisation

et de cadence. De plus en plus souvent, des capteurs de

pression sont utilisés pour surveiller ces process et garantir la meilleure

reproductibilité de la qualité. De tels capteurs assistent les fabricants

dans l’amélioration des procédés et la détection des éventuelles

pièces non conformes.

ASSURANCE QUALITÉ DANS L’INDUSTRIE AUTOMOBILE

La production d’un capot moteur utilisant le process RTM-HP montre

clairement l’importance de la surveillance de la pression dans l’empreinte

lors du transfert et de la cuisson de la résine. Afin de minimiser

les temps de cycle, des résines dites réactives sont utilisées dans

ce process. Cette particularité nécessite des vitesses d’injection plus

rapide et génère donc l’augmentation significative de la pression au

regard d’un process de RTM conventionnel (basse pression). La pression

dans le moule est de l’ordre de 150 bars en process RTM-HP.

Le capot moteur est un composant relativement grand et lourd, ainsi il

constitue une cible de choix dans une stratégie de réduction de masse

avec l’emploi de matériaux légers. Un capot moteur doit répondre

aux exigences de catégorie A pour l’état de surface (Perfection de

38 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


MESURES

Courbe 1

La mise au vide du moule est la première phase du process.

Le niveau de vide et sa persistance sont des facteurs clés pour

s’assurer de l’absence d’inclusion d’air dans la pièce finie.

Un échec de la mise au vide suggère un problème lié à la

fonction d’étanchéité du moule. Une mise au vide inadéquate

peut-être détectée par la courbe de pression. Une fenêtre

de surveillance positionnée autour de la courbe permet la

détection automatique de ce phénomène. Le cycle pourraêtre

interrompu avant l’injection de la pièce et donc avant

la création d’une pièce non conforme. Cette interruption

permettra d’éviter la consommation inutile de matière

première. (Voir Figure 2, courbe 1).

préforme, ou dans l’orientation des couches individuelles,

voire même la présence de corps étrangers dans le moule.

Les fenêtres de surveillance garantissent la conformité du

gradient (voir Figure 2, courbes 2 et 3). Combinées à l’analyse

du signal de pression de déplacement de la vis d’injection, les

déviations pourront être analysées pour exclure ou confirmer

un problème de non-conformité de préforme et ainsi

sécuriser la qualité des pièces livrées.

La deuxième phase est l’injection de la résine. Dès

que la résine atteint la position du capteur, la pression

augmente. Ceci représente l’augmentation de la résistance

à l’écoulement que la résine doit surmonter pour une

imprégnation complète et conforme de la préforme.

L’augmentation du signal de pression pendant cette phase

d’injection dépend de la perméabilité de la préforme. Des

écarts de gradient de pression pour le cycle en cours par

rapport au gradient de pression de référence indiquent des

problèmes comme des différences dans la composition de la

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Dernières technologies

pour vos analyses NVH

Des solutions pour le test, l’analyse et la génération

de rapport en bruit et vibration pour relever les défis

d’aujourd’hui et de demain.

Le logiciel m+p Analyzer prend en charge

des instruments de précision pour une

utilisation portable sur le terrain et en

laboratoire. Nos produits combinent

souplesse et efficacité avec la formation,

le conseil et le soutien pour assurer des

résultats réussis pour toutes vos applications

NVH. De l’acquisition de données

temporelles à la mesure de contrainte et

de dynamique des structures.

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ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I39


MESURES

Courbe 2

Au début de la phase 3, lorsque l’empreinte est remplie,

le gradient de pression augmente subitement. Ce qui peut

entraîner une rupture de verrouillage du plan de joint du

moule. Ce risque est très élevé dans notre exemple où notre

capot moteur présente une surface projetée très importante

et où les résines employées sont incompressibles. Le

résultat sera un écart dans l’épaisseur de la paroi du

composant ou - dans le pire des cas – une résine qui

s’infiltre dans des zones inappropriées du moule, générant

un nettoyage fastidieux. Un seuil horizontal, représentant le

niveau de pression à atteindre par la résine, sera paramétré

sur ComoNeo pour piloter la machine. Précisément, à

chaque cycle sera envoyé un ordre à l’unité d’injection

pour commuter de la phase dynamique (pression élevée) à

la phase de pression de maintien (pression réduite). (Voir

Figure 1).

La quatrième et dernière phase du procédé RTM HP

consiste principalement en un temps de réticulation

résine-catalyseur. À ce stade, la courbe de pression dans

l’empreinte est soumise à des fluctuations cycliques

(pouvant être importantes dans certains cas). Celles-ci sont

influencées par la résine elle-même et ses caractéristiques

de réticulation. En général, la chute de la pression dans

le moule indique que la résine commence sa réticulation,

accompagnée d’un retrait dimensionnel. Le temps de

réticulation dépend en grande partie de la résine employée

et de son rapport de mélange résine-catalyseur. Le temps de

chute de pression est aussi appelé «kink». La reproduction

de ce « kink » sera donc synonyme d’une résine conforme.

Il s’agit d’un facteur clé de la qualité du composant. Le

«kink» peut être évalué idéalement avec une fenêtre de

surveillance (voir Figure 2, courbe 4).

Le capteur de pression à cavité type 6161AA

aide à détecter les erreurs d’injection dans les processus RTM

l’aspect) tout en étant conforme quant à ses caractéristiques

mécaniques. Lors du cycle de fabrication, la surveillance de la

qualité par mesure de pression d’empreinte permet l’identification

des imperfections avant même le démoulage de la pièce.

Un des intérêts est de s’affranchir de l’exécution des opérations

de parachèvement en peinture à forte valeur sur des pièces finalement

rebutées. Les coûts élevés de production et de matières

premières justifient donc le besoin d’identifier les défauts le

plus en amont possible. Cet objectif peut être atteint avec l’emploi

des systèmes de surveillance de process. Kistler propose

des capteurs adaptés à l’environnement des procédés de transformation

des matériaux composites, et des systèmes complets

de collecte et traitement temps réel des informations.

LA MESURE DE PRESSION DANS L’EMPREINTE COMME

ASSURANCE QUALITÉ POUR LE PROCESS RTM-HP

La courbe de pression – affichée et évaluée par le ComoNeoest

l’information prépondérante permettant l’optimisation et la

surveillance du process. Les phases caractéristiques telles que la

mise au vide, l’injection, et la réticulation sont clairement indentifiables

sur la courbe de pression (cf. figure 1). Des anomalies

sur la courbe indiquent les non-conformités sur le produit (cf.

figure 2). La capture et l’enregistrement du signal de pression

assurent une traçabilité parfaite de chaque pièce produite. Pour

toutes ces raisons, la courbe de pression s’avère un outil indispensable

d’optimisation et de surveillance de la qualité.

40 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


MESURES

SOLUTION

Nouveau design pour les capteurs

inductifs basés sur le principe des

courants de Foucault

Les capteurs de déplacement inductifs à

courants de Foucault fournissent des résultats

hautement précis et se montrent insensibles

à la pression, à la salissure et à l’huile. Le

capteur à courants de Foucault eddyNCDT

3001 compact est désormais disponible

en tant que modèle M12 et M18 avec les

différentes plages de mesure de 6 et 8 mm.

Micro-Epsilon s’est hissé au rang de leader

depuis des décennies dans le domaine de

la mesure selon le principe des courants de

Foucault. Les capteurs de déplacement inductifs

à courants de Foucault fournissent des résultats hautement

précis et se montrent insensibles à la pression, à la

salissure et à l’huile. Le capteur à courants de Foucault

eddyNCDT 3001 compact est désormais disponible en

tant que modèle M12 et M18 avec les différentes plages

de mesure de 6 et 8 mm.

Ces capteurs à courants de Foucault performants

eddyNCDT 3001 couvrent ainsi des plages de mesure

de 2 mm à 8 mm qui permettent des champs d’application

divers dans différentes industries. Les capteurs

correspondent au type de protection IP67 et sont utilisables

de façon universelle dans le domaine de l’automatisation

ainsi que dans la construction de machines et

d’installations. Par ailleurs, ces capteurs sont compensés

en température jusqu’à 70 °C.

Leur manipulation simple et leur utilisation conviviale

les destinent tout particulièrement à l’utilisation

en série pour les applications OEM et dans les zones

offshore (eau saline). Leurs caractéristiques exceptionnelles

comparées à des capteurs inductifs conventionnels,

résident dans leur grande précision de mesure et

linéarité et leur fréquence limite élevée de 5 kHz. Les

capteurs eddyNCDT sont préréglés pour les mesures sur

des objets ferromagnétiques ou non ferromagnétiques

telles que l’aluminium et l’acier. En plus, une adaptation

spécifique client à d’autres matériaux est possible.

SALON INDUSTRIE STAND :

4 T 23

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I41


FOCUS CAPTEURS

Flexible

Nouvelle tête de capteur capacitive

Balluf

Balluff propose une tête de capteur capacitive autocollante avec

niveau de protection IP 64 pour la détection de niveaux continue et

sans contact sur les parois extérieures non métalliques (en verre,

en plastique ou en céramique) de réservoirs ou de conduits. La tête

de capteur flexible peut être coupée à la dimension souhaitée et

est facilement fixée aux parois du conteneur à l´aide de sa surface

adhésive intégrée, sans qu´il soit nécessaire de recourir à des

accessoires supplémentaires.

www.balluff.com

Économique

Cellule de charge pour

une utilisation en

compression

Cette cellule de pesage a été

étudiée pour une utilisation en

compression avec un point d’appui

central. Ce capteur de pesage est

équipé de jauges de contrainte

montées en pont de Wheatstone

délivrant un signal en mV/V. La

charge nominales va de 0...250

kg à 0...100 T (à travers plusieurs

gammes). Par ailleurs l’indice de

protection IP68 et la température

d’utilisation va de -20 à +70°C.

www.wimesure.fr

Précis

Débitmètres

électromagnétiques SM

d’Igus

Les appareils SM4 de la gamme SM,

déjà très reconnue, se distinguent

par une haute précision, dynamique

de mesure et répétabilité. Ils

sont appropriés pour des fluides

conducteurs à partir de 20 µS/

cm et ont une fonction intégrée

totalisateur. De plus, l’affichage LED

alphanumérique à 4 digits est bien

lisible.

www.igus.fr

Autonome

La mécatronique au

service du véhicule

autonome

NTN-SNR a mis au point le

capteur d’angle de haute

résolution du lidar Scala de Valeo

qui équipe les Audi A8. Pour la

première fois, un véhicule a des

fonctions de véhicule autonome

de niveau 3, « eyes off », en

dessous de 60 km/h.

www.ntn-snr.com

Simple

Nouveau capteur Intens’O Lorawan

de NKE Watteco

Intens’O Lorawan mesure l’intensité du courant électrique circulant dans

un conducteur qui alimente un équipement électrique quel qu’il soit sous

tension alternative du secteur. Ce capteur a la particularité d’être un produit

d’analyse associé à une pince ampérométrique qui se clipse simplement

sur le conducteur électrique pour mesurer régulièrement le courant et

transmettre périodiquement l’état de fonctionnement de l’équipement.

www.nke-watteco.fr

42 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


www.mesures-solutions-expo.fr

2018

MESURES PHYSIQUES DES GAZ

CONTRÔLE DE SALLES BLANCHES

MESURES DE QUALITÉ D'AIR

CONTRÔLE DE FUITE

MESURES DES LIQUIDES

MESURES PHYSIQUES DES GAZ

VÉRIFICATION

MESURES DE VITESSE D’AIR ET D’HUMIDITÉ

ACQUISITION DE DONNÉES

MESURES DE PRESSION ET TEMPÉRATURE

DÉBITMÉTRIE

DÉVELOPPEMENT DE SOLUTIONS DE MESURE ÉTALONNAGE

MESURES DE FORCE, COUPLE ET DÉPLACEMENT

MESURES DE PRESSION ET TEMPÉRATURE

MESURES DE FORCE, COUPLE ET DÉPLACEMENT

MESURES DES LIQUIDES

MÉTROLOGIE

MESURES DE PRESSION ET TEMPÉRATURE

CONTRÔLE

LE SALON DES SPÉCIALISTES

DE LA MESURE

LES 28 ET 29 MARS 2018

Cité - Centre de Congrès Lyon

Halls 1/2/3 - Entrée H

CAPTEURS SOLUTIONS > SUR MESURE > SUPPORT & DÉVELOPPEMENT

50 Quai Charles de Gaulle - 69006 Lyon

Inscription gratuite sur www.mesures-solutions-expo.fr

MÊME LIEU I MÊMES DATES

Halls 4/5/6 - Entrée B

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I43


7ème

édition

Le salon des radiofréquences, des hyperfréquences,

du wireless, de la CEM et de la fibre optique

21 et 22 mars 2018

Paris Expo

Porte de Versailles

E X P O S I T I O N - C O N F E R E N C E S - A N I M A T I O N S

www.microwave-rf.com

44 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018

@Microwave_RF


VIE DE L’ASTE

RENDEZ-VOUS

Journées nationales de l’environnement mécanique-

Astelab – les 5 et 6 juillet 2018

L’Association pour le développement des sciences et techniques de l’environnement (ASTE) organise les 5 et

6 juillet 2018, en partenariat avec EDF R&D et sur le site d’EDF Lab à Palaiseau (Essonne) un colloque sur le

thème de « l’innovation au service de la prise en compte de l’environnement mécanique des systèmes ».

Depuis longtemps l’ASTE s’est

attachée à défendre l’idée de la

personnalisation des spécifications des

systèmes en environnement mécanique

tant pour leur conception que pour

leur qualification. La Commission

Méca-Clim a accompagné la rédaction

des six normes Afnor NF X 50144, en

cours de finalisation pour l’une d’entre

elles. Cependant, la recherche ne s’arrête

pas là et ce colloque a pour objet

de présenter les innovations qui vont

faire progresser le processus de personnalisation

des essais en environnement

mécanique, tant au niveau de sa caractérisation,

de l’élaboration des spécifications

d’essais que de la simulation

et des essais.

Les thèmes abordés lors de ce colloque

sont les suivants : les « Nouveaux

capteurs, capteurs sans fils, capteurs

multi physiques », la « Préparation d’essais,

traitement de données, stockage de

résultats et échanges de données », la

« Présentation de simulations, «Simulation

Data Life Management», simulations

multi physiques », les « Nouveaux

moyens d’essais, essais combinés » et,

enfin, la « Comparaison calcul essais,

recalage de modèles, dialogue et ses

calculs ».

Le programme détaillé du colloque

sera disponible prochainement. Dans

le cadre de la journée du 5 juillet, une

visite du laboratoire du département

ERMES d’EDF aura lieu. Associé à

ce colloque, le salon « Astelab Mécanique

2018 » est organisé afin de mieux

faire connaître les différents acteurs

du domaine, leurs produits et leurs

services. Ce salon, à l’accès gratuit,

est dédié aux fabricants et vendeur de

capteurs, aux fabricants de systèmes

d’acquisition et de moyens d’essais, aux

laboratoires d’essais ainsi qu’aux développeurs,

éditeurs et vendeurs de logiciels

de simulations.

EN SAVOIR PLUS > www.aste.asso.fr

pperrin@aste.asso.fr

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I45


FORMATIONS 2018

Thèmes Cycles Code

Formation de

Base ou

Spécifique

Intervenant et

lieu

Durée en

jours

Prix HT

Dates

proposées

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires

(Niveau 1) Option 1(3J)

MV1-1

3

1 570 €

27-29 mars

4-6 sept.

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires

(Niveau 1) Option 2 (2J)

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires

(Niveau 2) Option 1 (3J)

MV1-2 2

B IUT du Limousin

MV2-1 3

1 570 €

1 570 €

28-29 mars

5-6 sept.

5-7 juin

11-13 sept

Mécanique vibratoire

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires

(Niveau 2) Option 2 (2J)

MV2-2

2 1 170 €

6-7 juin

12-13 sept

Application au domaine industriel

MV3

B

AIRBUS D&S (31) 3 5-7 juin

1 570 €

SOPEMEA (78) 3 16-18 oct

Chocs mécaniques : mesures, spécifications, essais et

analyses de risques

MV4

S

Christian LALANNE,

Henri GRZESKOWIAK et

Yvon MORI (78)

3 1 570 €

20-22 mars

13-15 nov

Acquisition et traitement des

signaux

Pilotage des générateurs de

vibrations

Principes de base et caractérisation des signaux TS1 B IUT du Limousin 3 1 570 € 15-17 mai

Traitement du signal avancé des signaux vibratoires TS2 S

Pierre-Augustin

GRIVELET et Bruno

COLIN (78)

3 1 570 € 18-20 sept

Principes utilisés et applications PV S SOPEMEA (78) 4 1 890 € 27-30 novembre

Analyse modale expérimentale et Initiation aux

AIRBUS D&S (31)

Analyse modale AM S

3 1 570 €

calculs de structure et essais

SOPEMEA (78)

12-14 juin

25-27 sept

Acoustique

Climatique

Principes de base et mesure des phénomènes

acoustiques

Principes de base et mesure des phénomènes

thermiques

AC B AIRBUS D&S (31) 3 1 570 € 20-22 nov

CL1 B IUT du Limousin 3 1 570 € 13-15 nov

Application au domaine industriel CL2 B INTESPACE (31) 3 1 570 € 4-6 déc

Sensibilisation à la compatibilité électromagnétique EL1 S IUT du Limousin 3 1 570 € 12-14 juin

Electromagnétisme

Maitrise de la CEM pour les câblages de mesure en

environnement industriel

Compatibilité ÉlectroMagnétique (CEM) Exploitation

des normes

Prise en compte de l’environnement

électromagnétique

EL2

B

Jean-Paul PRULHIERE

(78)

1 900 € 25 oct

EL3 S EMITECH (78)

2 1 170 €

21-22 mars

EL4 S EMITECH (78) 3 1 570 € 11-12 avril

Prise en compte de l'environnement dans un

programme industriel (norme NFX-50144-1)

Henri GRZESKOWIAK

P1 S

2 1 170 €

(78)

12-13 sept

Personnalisation du produit à

son environnement

Prise en compte de l’environnement mécanique

(norme NFX-50144-3)

Prise en compte de la norme NFX-50144 dans la

conception des systèmes

P2 S

Bruno COLIN et

Pascal LELAN (78)

3

P3

S Bruno COLIN (78) 3

1 570 € 9-11 oct

1 570 €

20-22 nov

Prise en compte de l’environnement climatique

(norme NFX-50144-4)

Henir GRZESKOWIAK et

P4 S

3

Henri TOLOSA (78)

1 570 €

25-27 sept

Mesure

Extensomètrie : collage de jauge, analyse des

résultats et de leur qualité

Concevoir, réaliser, exploiter une campagne de

mesures

M1

S

Raymond BUISSON

(78)

M2 B Pascal LELAN (78) 2

3 1 570 €

1 170 €

12-14 juin

4-6 déc

11-12 déc

46 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


AGENDA

Les 20 et 21 mars 2018

APS Meeting

Cette convention d’affaires est dédiée à la fabrication

additive, à l’impression 3D, au prototypage rapide et au

développement produit.

À Lyon

www.apsmeetings.com

Les 21 et 22 mars 2018

RF & Microwave

RF & Microwave 2018 est centré sur les domaines

des radiofréquences, des hyperfréquences, de la

communication sans fil (wireless), de la CEM et de la fibre

optique.

À Paris Porte de Versailles

www.microwave-rf.com

Les 28 et 29 mars

Paris Space Week

Organisée par le pôle Astech Paris Région, la quatrième

édition de Paris Space Week réunira les acteurs du spatial

à travers de nombreux rendez-vous d’affaires.

À Paris-Orly

www.paris-space-week.com

Les 11 et 12 avril 2018

Add Fab

Pour sa deuxième édition, Add Fab rassemblera les

acteurs de l’Impression 3D en regroupant aussi bien les

start-up que les entreprises internationales.

À Paris – Porte de Versailles

www.addfab.fr

Du 6 au 8 mars 2018

JEC World 2018

Salon des matériaux composites. Le JEC

World réunira une nouvelle fois à

Villepinte les acteurs mondiaux des

composites. Le salon présente une offre

diversifiée et équilibrée de plus de 1 300

marques exposantes, avec 80% de sociétés

étrangères et 20% de sociétés françaises.

Au parc des expositions Paris-Nord

Villepinte

jeccomposites.com

Du 27 au 30 mars 2018

Industrie Paris

Le plus grand événement dédié à

l’industrie en France rassemblera plus

d’un millier d’exposants et 22 000 visiteurs

en quatre jours. Avec la fédération

Global Industrie (qui associe Industrie

Paris à Midest, Smart Industries et

Tolexpo), le salon parisien atteindra 2

700 exposants sur près de 100 000 m2 de

surface d’exposition.

À Paris Nord Villepinte

www.industrie-expo.com

Du 27 au 30 mars 2018

Smart Industries

Pour sa troisième édition, Smart Industries

se déroulera sur près de 10 000

m² et devrait accueillir plus de 10 000

visiteurs et 400 exposants venus présenter

leurs solutions en matière d’usine

connectée intelligente, collaborative et

efficiente. Smart Industries abritera des

conférences et des dizaines de start-up.

À Paris Nord Villepinte

www.smart-industries.fr

Les 28 et 29 mars 2018

Mesures Solutions Expo

2018

Action phare du Réseau Mesure pour

l’année 2018, la deuxième édition du

salon Mesures Solutions Expo 2018 se

tiendra à Lyon, parallèlement à Forum

Labo, le salon des fournisseurs de matériels

et services pour le laboratoire. MSE

cibera 2018 les solutions de mesure, de

capteurs et d’étalonnage.

À la Cité Centre de congrès de Lyon

mesures-solutions-expo.fr

Un carrefour d’échanges incontournable pour les experts,

les ingénieurs et les techniciens de l’environnement

Rejoignez-nous

pour enrichir vos connaissances et participer activement à la promotion, à la

diffusion et à la mise en œuvre au sein de l’industrie française des dernières

techniques d’essais et de simulation de l’environnement.

Nos adhérents bénéficient de réductions substantielles sur les tarifs

de nos stages de formation, journées techniques, colloques, salons,

ouvrages et guides techniques.

Depuis 1967, nous avons formé plus de 6 000 scientifiques, ingénieurs

et techniciens. Nos formations sont dispensées par les meilleurs experts

du moment, sélectionnés au sein des sociétés et laboratoires français

de pointe.

Qui est concerné par notre activité ?

• Les laboratoires d’essais, les équipementiers,

les concepteurs et intégrateurs de systèmes

• Les scientifiques, ingénieurs et techniciens

en charge de la conception, des essais,

de la fabrication et de la qualité

• Les concepteurs, constructeurs et vendeurs

des moyens d’essais

• Les étudiants et les enseignants

Association pour le développement des Sciences et Techniques de l’Environnement - Association régie par la loi 1901

1, place Charles de Gaulle - 78180 MONTIGNY LE BRETONNEUX - www.aste.asso.fr - Tel : 01 61 38 96 32

ESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018 I47


INDEX

Au sommaire du prochain numéro :

DOSSIER DÉFENSE

• Spécial Eurosatory :

Les moyens d’essais dans le secteur

de la défense et de l’armement :

techniques et laboratoire de tests,

moyens d’essais et de simulation

numérique.

MESURES

Liste des entreprises citées et index des annonceurs

• Mesure mécanique :

Couvrir toute la chaîne de mesure de

l’environnement mécanique des systèmes (effort,

température, stéréo corrélation d’images…).

ESSAIS ET MODELISATION

• Teratec 2018 : Le calcul haute performance

(HPC) au service des essais et de la conception

des produits.

• Spécial WNE 2018 : Répondre aux exigences

fortes du secteur nucléaire par les essais et la

simulation numérique.

ACUTRONIC6

ADD FAB10, 11 et 47

AEROSPACE VALLEY12

AIRBUS8

ALTAIR8 et 24

APS MEETING9 et 47

ASGARD6

ASTE45, 46 et 47

ASTELAB45

BALLUFF42

CD ADAPCO4

CETIM24 et 29

CIEL ET TERRE26

COMSOL 20 et 2e de couverture

DATADVANCE27 et 31

DB VIB GROUP7

DJB INSTRUMENT13

ESI GROUP 32 et 4e de couverture

ICA MOTION15

IGUS42

IMT LILLE DOUAI26

INDUSTRIE PARIS47

IPC 3e de couverture

JEC WORLD35 et 47

KISTLER38

LNE6

M+P INTERNATIONAL39

MANUFACTURING TECHNOLOGY CENTER (MTC)20

MESURES-ET-TEST 23

MESURES SOLUTIONS EXPO36, 43 et 47

MICRO EPSILON41

MSC SOFTWARE16

NKE WATTECO42

OROS37

PÔLE NAE8

NTN-SNR42

OPTITEC8

PARIS SPACE WEEK8, 19 et 47

PRECIA MOLEN6

RF MICROWAVE44 et 47

SIEMENS PLM SOFTWARE 2 et 6

SMART INDUSTRIES47

SOPEMEA6

VIB&TEC41

WIMESURE42

LE CHIFFRE À RETENIR

20

C’est, en milliards de dollars, ce que devrait

représenter le marché direct de la fabrication additive

dans le monde à compter de 2020. Une goutte d’eau par

rapport aux modes de production classiques ? Peutêtre

mais n’oublions pas que l’impression 3D demeure,

pour le moment du moins, un procédé pour des

applications de niche. Surtout, ce marché fait preuve

d’une croissance hors pair, en particulier entre 2017 et

2023. Par ailleurs, d’autres cabinets d’études anticipent

des chiffres beaucoup plus élevés, à l’exemple de

Market and Markets qui prévoit quant à lui un marché

qui dépassera les 32 milliards de dollars d’ici 2023 !

Retrouvez nos anciens numéros sur :

EN SAVOIR PLUS › www.essais-simulations.com

48 IESSAIS & SIMULATIONS • N°132 • Février 2018


IPC EST LE CENTRE TECHNIQUE

INDUSTRIEL DONT L’EXPERTISE

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PLASTIQUE ET COMPOSITE

EN FRANCE

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d’une machine

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ESSAIS

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