Dossier

36 : Où en est la mécanique numérique ?

Incontournable, la mécanique numérique s’insère aujourd’hui dans l’ensemble de la chaîne de conception rapide des produits fabriqués par l’industrie. S’appuyant sur les outils de modélisation géométrique et de visualisation, et intégrant les outils de simulation et d’optimisation, elle réduit les délais de conception, limite les erreurs et s’insère dans l’esprit du développement durable en aidant à concevoir des produits de plus en plus respectueux de l’environnement.

36 : Où en est la mécanique numérique ?

Dans l’industrie, entre démocratisation des usages et exigences extrêmes

La simulation mécanique, à la base de la conception de nouveaux produits, de prévisions ou d'outil d'apprentissage, est aujourd'hui largement utilisée par l'industrie. Néanmoins, pour tous ces usages, les enjeux qu'ils recouvrent et les résultats attendus n'impliquent forcément les mêmes outils de simulation, ni les mêmes compétences pour ceux qui les mettent en œuvre.

Depuis le stylo à bille posé sur votre tablette à l'airbus A380 dernier cri dans lequel vous voyagez, la conception industrielle débute immanquablement par une étape de simulation du futur produit sur un ordinateur. L'industrie y trouve non seulement un moyen d'élaborer de nouveaux artefacts plus rapidement et à moindres coûts en limitant le recours à des prototypes pour réaliser des tests, mais aussi de concevoir des produits susceptibles de répondre au mieux à un cahier des charges de plus en plus contraint.

L'objet est dessiné, ses propriétés mécaniques modélisées, ainsi que l'environnement et les contraintes de son utilisation. A partir de là " il est possible de tester de très nombreuses possibilités afin d'optimiser l'objet en fonction de son cahier des charges et de l'utilisation attendue " explique Francisco Chinesta, professeur à l'Ecole Centrale de Nantes spécialisé dans la mécanique numérique.

Des attentes différentes selon l'objectif

Pour l'ingénieur, toute la difficulté consiste à trouver le niveau de modélisation adéquat afin d'aboutir dans un temps satisfaisant. " Il est nécessaire d'adapter le modèle à l'objectif " souligne Francisco Chinesta qui précise que les contraintes en terme de fiabilité, de normes ou de risques ne sont pas les mêmes pour un stylo que pour un avion. Les difficultés pour réaliser la modélisation, concevoir le processus d'optimisation et les temps de calcul dépendent des choix réalisés au départ. Aujourd'hui, certains modèles sont si complexes que mêmes des ordinateurs puissants mettent des mois à obtenir un résultat.

" Quoi qu'il arrive, ce travail d'optimisation ne peut pas aboutir à un résultat éliminant tous les risques " précise Francisco Chinesta, pour qui le travail réalisé doit être proportionné à la complexité du système à modéliser, aux enjeux et aux attentes. Par exemple, " une erreur dans une prévision météorologique à quelques jours reste acceptable car chacun sait le système très imprévisible " explique le chercheur qui précise que les enjeux et les attentes sont différentes lorsqu'il est question de concevoir un avion ou d'élaborer un simulateur pour l'entraînement des chirurgiens.

Dans ce dernier cas, il n'est plus question de modéliser la réalité mais de fournir au chirurgien une sensation la plus proche possible de la réalité. Les perceptions tolérant une marge d'imprécision relativement importante, il n'est alors pas nécessaire de recourir à une modélisation extrêmement précise.

Des outils plus accessibles

Alors que les contraintes sont de plus en plus fortes en matière de sécurité, impliquant des modélisations de plus en plus précises, la tendance est à la démocratisation de ces équipements. L'utilisation de modèles éprouvés et de techniques d'optimisation standardisées permet à des utilisateurs de moins en mois compétents de travailler avec ces outils.

" Aujourd'hui, certaines simulations sont directement réalisées par des techniciens spécialisés sans faire appel à des ingénieurs " explique Frédéric Mercier, ingénieur de recherche chez Renault, spécialisé en simulation numérique. Si les problèmes les plus compliqués nécessitent encore des personnels très qualifiées et de puissants outils de calcul, Francisco Chinesta imagine néanmoins que de petites applications devraient apparaître, relativement faciles à utiliser et éventuellement disponibles sur tablettes ou même smart-phones. L'objectif consiste véritablement à banaliser ces procédés de simulation pour les mettre en œuvre de plus en plus rapidement et avec de moins en moins de moyens.

Pour les ingénieurs, il s'agit d'apprendre très tôt à travailler sur des problèmes concrets posés par le monde industriel. Les exigences de qualité, de risques, ainsi que les normes les obligent à préciser les demandes et les enjeux et à prévoir un procédé de simulation adapté. Il est alors de la responsabilité des enseignants-chercheurs d'assurer ce contact étroit avec les réalités du métier d'ingénieur et d'adapter l'enseignement aux problématiques réelles.

Selon Francisco Chinesta " l'UTC a su orienter son enseignement dans ce sens, en s'appuyant sur les véritables questions posées par l'industrie ". Peut-être cette prise en compte de la réalité industrielle a-t-elle constitué un moteur pour faire de l'UTC un des pionniers et leader français dans le domaine de la simulation mécanique ?