Pourquoi le prototypage numérique va révolutionner le développement des véhicules zéro émission

Dans son livre banc « Les 4 outils pour réussir dans la fabrication de véhicules zéro émission », Hexagon aborde la simulation numérique, qui permet à l’industrie automobile d’éviter les retards coûteux associés aux prototypes physiques. En favorisant l’exploration rapide des idées, cette technologie s’impose comme un levier essentiel pour la durabilité et l’innovation des véhicules zéro émission.

Le rôle de la simulation dans une industrie automobile durable et, par conséquent, dans le développement de véhicules zéro émission va au-delà de sa capacité à améliorer l’automatisation et le contrôle qualité. Son impact le plus important est peut-être son aptitude à réduire considérablement le besoin de prototypes physiques coûteux et chronophages.

« La raison principale est le temps et l’argent, explique Michael Platten, chef de produit senior dans la division Manufacturing Intelligence d’Hexagon. Lorsque votre véhicule est lancé, il est essentiel de respecter sa date de sortie. Si vous échouez, vous êtes perdu. Vous devez être sur le marché au bon moment pour que votre USP [proposition unique de vente] se démarque. Ces cycles d’exécution deviennent de plus en plus courts et difficiles. Il faut donc s’orienter vers une solution permettant un flux de travail minimal. »

Pas de temps pour les prototypes physiques lorsque l’échec doit être évident rapidement

Le rythme de développement actuel dans l’industrie automobile est plus rapide et comparable à celui de l’électronique grand public. On n’a donc pas le temps de construire un prototype physique avec des changements innovants car, comme le dit Michael Platten : « Vous ne pouvez pas vous permettre d’atteindre une phase avancée du développement et de constater que cela ne fonctionnera pas. La réactivité doit être la suivante : saisir l’idée dans l’ordinateur pour vérifier si elle est réalisable. »

En utilisant les simulations comme des prototypes numériques, les ingénieurs peuvent explorer davantage l’espace de conception et tester des concepts innovants, en obtenant rapidement des informations sur leur viabilité. Cela fonctionne parfaitement pour un secteur qui n’a pas encore de groupe motopropulseur préféré. Au lieu de concevoir uniquement des véhicules zéro émission alimentés par des batteries, les ingénieurs peuvent aussi explorer l’espace de conception avec des piles à combustible. Après quelques simulations, ils découvrent peut-être un modèle facilement adaptable aux deux systèmes d’alimentation.

Téléchargez gratuitement le livre blanc Hexagon.

Cette approche rapide est particulièrement utile au début du processus de conception lorsque les mesures, attributs, informations, défis et décisions de développement ne sont pas encore clairs. En effet, des simulations simples peuvent aider les ingénieurs à trouver les meilleures options. Le spécialiste ne sait probablement pas si l’option B sera la décision finale, mais sur la base des résultats sommaires des simulations de bruit, vibration et dureté (NVH), il peut dire que l’option A sera probablement meilleure.

« Plus il y a d’itérations de ce type, plus on s’approche d’une solution idéale, assure Michael Platten. Mais on ne peut pas se baser uniquement sur les caractéristiques NVH. Tout doit être pris en compte, également l’autonomie, la sécurité et l’aérodynamisme. » Les simulations deviennent un moyen de gérer ces compromis dès le début de la conception. Comme ces simulations gagnent en complexité et communiquent entre elles, le résultat final est un jumeau numérique du modèle final. « C’est presque une itération continue. Le partage avec d’autres personnes et l’examen de différents aspects de la conception nécessitent des simulations rapides et faciles à interpréter », observe-t-il.

Simuler le cycle de vie complet du produit pour améliorer la durabilité

Avec un jumeau numérique de la conception, les ingénieurs peuvent commencer à effectuer des simulations du cycle de vie pour améliorer les systèmes autour du produit. Ainsi, par exemple, le modèle matériel de la voiture peut être partagé avec les programmeurs rendant le véhicule intelligent. Avec un jumeau numérique de la voiture, ils peuvent simuler le fonctionnement du logiciel, déterminer s’il est optimal, durable, sûr et cohérent, en relation avec divers paramètres simulés.

Les jumeaux numériques peuvent aussi être utilisés, par exemple, pour évaluer le processus de production. Il est essentiel de pouvoir simuler la fabrication, car il y a des différences entre la production et la conception. « Vous devez simuler la conception nominale et la variabilité pendant la fabrication pour connaître la quantité de rebut et la limiter, souligne M. Platten. Il s’agit de durabilité. »

De plus, avec une simulation du processus de production et du logiciel de la voiture, les ingénieurs obtiennent plus de jumeaux numériques pour effectuer davantage d’essais tout au long du cycle de vie du produit. Ils peuvent, par exemple, alimenter le jumeau numérique de l’usine avec des données de fabrication réelles, pour évaluer l’état de l’équipement de production.

Le prototypage virtuel aide à optimiser les conceptions de batterie et à réduire les coûts de fabrication, pour fournir des produits abordables et fiable. (illustration Hexagon)

Vice-président de l’unité industrie mondiale de l’automobile et e-mobilité au sein de la division Manufacturing Intelligence d’Hexagon, Ignazio Dentici résume les avantages du prototypage numérique dans la course aux véhicules zéro émission : « Nous devons être conscients du fait que la technologie sur laquelle s’appuie la nouvelle génération de voitures est électronique et basée sur un logiciel, avec des temps de cycle en général plus courts que ceux de la mécanique. Une nouvelle génération d’électronique grand public est créée chaque année, et le prototypage numérique de véhicules doit prendre ce secteur comme référence. Vous pouvez exploiter l’enveloppe de l’espace de conception pour optimiser l’ingénierie automobile d’une manière simple et virtuelle. Cela offre de grands avantages en termes de rentabilité et de délai de mise sur le marché. »

• Tiré du livre blanc Hexagon « Les 4 outils pour réussir dans la fabrication de véhicules zéro émission »
• Prochain article : « La continuité numérique est la voie pour une amélioration rapide du cycle de vie ».