Rétrospective 20ème Simulation Conference Cadfem 20 ans de Simulation Conference par Cadfem : retour sur cet événement incontournable

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Déjà 20 ans que la Simulation Conference de Cadfem et Ansys existe, le rendez-vous des acteurs de la simulation en Suisse romande.

Jeudi 14 septembre dernier, c'est comme tous les ans à l'EPFL que Cadfem réunissait les utilisateurs de Ansys pour la Simulation Conference. Et cette année n'était pas habituelle puisque l'événement fête son jubilé. Pour l'occasion, près de 130 participants étaient réunis afin de suivre les conférences toujours aussi passionnantes. Joël Grognuz, responsable ingénierie Cadfem le rappelle « Cadfem, ce n'est plus seulement que de la simulation mais de l'ingénierie digitale ». Tour d’horizons des projets présentés lors de cette journée.

Calasys, l'alternative au ressort spiral.

Vincent Calabrese, horloger indépendant autodidacte (société Hora Nova) depuis l'âge de 14 ans est à l'origine de nombreuses innovations dans le monde horloger. Sa présentation passionnante nous expliquait en quoi la simulation a été une aide dans un travail artisanal. Pour retracer très rapidement le parcours de cet horloger hors du commun, il fonde l’Académie horlogère des créateurs indépendants (AHCI) avec Svend Andersen en 1985. Il reçoit le Prix Gaïa en 1996, une distinction assimilée au Nobel de l’horlogerie. Il présente sa création au Salon international des inventions de Genève, en 1977, et décroche sa première médaille pour son Horlogerie spatiale, une composition mécanique inédite: tout le mouvement de la montre tient sur une barre, suspendue au milieu d’une boîte en saphir, visible de tous les côtés. Il crée en 1985 le premier tourbillon et réalise en 1986 le tourbillon de Blancpain puis son Caroussel en 2008. Il remarque alors un problème de couple entre le balancier et le spiral. Il invente alors le système Calasys, enlève le spiral et place les pignons sous le balancier. Cadfem l'a accompagné pour simuler les contraintes, les fréquences, l'amplitude et les matières alternatives sur le développement de ce système.

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Analyse du comportement dynamique d'un éjecteur

L'éjecteur est un module placé à la fin d'une ligne de production d'emballages en carton ondulé. Sa fonction est d'empiler les feuilles de carton une fois celles-ci imprimées et découpées. Dans le cadre d'une augmentation des performances de la machine actuelle, il a été constaté que le comportement dynamique du mécanisme de l'éjecteur ne permettait pas d'atteindre les performances souhaitées. De plus, le niveau de sollicitation du moteur actuel est dépassé. Le logiciel Ansys Mechanical a été utilisé par Bobst SA afin de reproduire le comportement dynamique observé et reconcevoir certaines pièces du mécanisme afin d'atteindre les objectifs fixés. Son utilisation a également permis de réduire la taille du moteur et donc la consommation électrique globale.

Ansys Lumerical : au service du développement de composants PIC standardisés

Les circuits intégrés photoniques (PIC) se sont révélés être la technologie de choix pour répondre aux besoins émergents de la prochaine décennie, depuis les télécommunications et l'automobile jusqu'aux domaines de la santé et de la surveillance de l'environnement. Diverses plates-formes PIC sont développées par les fonderies pour permettre aux concepteurs et aux utilisateurs finaux de réaliser leurs PIC grâce à des processus de fabrication normalisés et fiables. La simulation fiable du comportement des ondes lumineuses dans les composants intégrés fait partie intégrante du cycle de développement des blocs de construction PIC normalisés, ce qui profite à la fois aux concepteurs et aux fonderies. Nous avons pu en apprendre plus sur le processus de développement du kit de conception de processus (PDK) et la manière dont le CSEM tire parti de l'outil Ansys Lumerical pour développer le PDK de sa plate-forme PIC en niobate de lithium sur isolant (LNOI).

Simulation numérique de tests de chocs et vibrations pour l'évaluation de la résistance mécanique des équipements ferroviaires

L'évaluation mécanique des équipements ferroviaires par des tests de chocs et vibrations est une des étapes essentielles dans le processus de validation d'un design. Cependant, des tests de chocs et vibrations sont onéreux et chronophages, et sont un frein pour la mise sur le marché de nouveaux équipements. La simulation numérique est un outil puissant qui aide à réduire les couts et les délais en fournissant une évaluation rapide et robuste de la résistance mécanique des équipements ferroviaires. Nous avons pu découvrir dans cette présentation de Hitachi Energy Switzerland une méthode pour évaluer les performance mécanique des transformateurs de traction mécano-soudé. Les soudures sont une source fréquente de défaillances et leur analyse est cruciale pour garantir la fiabilité des équipements sujets aux vibrations et aux chocs.

Séparation hydrocyclonique et magnétique dans les réseaux hydrauliques

Selon le « World Economic Forum », 40 % de la consommation mondiale d’énergie provient des bâtiments. Afin de réduire cette consommation, IMI Hydronic Engineering, leader dans le secteur CVC (chauffage, ventilation et climatisation), y joue un rôle central. Parmi les systèmes de pressurisation, d’équilibrage e de contrôle, les séparateurs de boues, ferrite et de l’air sont aussi une façon d’améliorer la performance thermique des bâtiments et d’empêcher la corrosion dans les tuyaux. Un bon filtrage de boues et ferrite réduit la consommation énergétique à environ 20 %. Dans la ligne Zeparo, l'entreprise emploie des hydrocyclones pour la séparation des sédiments. La force centrifuge pousse les particules aux parois du séparateur et les précipite. La séparation de ferrite dans les tuyaux est également très importante. Le Ferro Cleaner un aimant permanent cause un champ magnétique qui trappe les particules ferriques. Avant l’introduction des logiciels de simulation, le lent développement des produits était seulement basé sur plusieurs essais au laboratoire. La compréhension des phénomènes physiques était limitée, ce qui a ralenti la conception, l’amélioration de la mise-en-marché de séparateurs. Dans la présentation, nous avons vu comment Ansys Fluent a permis à l'entreprise de concevoir la séparation hydrocyclonique et de l’améliorer par rapport à l’efficacité de séparation, la perte de charge et les couts de fabrication des séparateurs. Nous avons également eu un aperçu de la vérification structurelle des dispositifs sous pression avec Ansys Mechanical, et de la simulation combinée à l’aide de Ansys Maxwell et Fluent pour l’évaluation de la séparation magnétique.

Évaluation numérique de la résistance des boulons dans les grands assemblages mécaniques avec Ansys Mechanical et l'extension BAIA

Dans le centre d'essai réalisés par SKF AG pour les roulements de grandes dimensions, des bancs d'essai sont dédiés aux roulements utilisés dans des industries telles que l'éolien ou les cimenteries. Ces installations ont pour but de valider les performances des roulements de grandes dimensions par rapport aux spécifications des clients et d'acquérir des connaissances sur les roulements dans des conditions aussi proches que possible des conditions d'application. Les installations sont entièrement surveillées pour collecter et traiter les données relatives aux paramètres clés des roulements et de leurs composants. Afin de mener à bien les campagnes, la robustesse de l'assemblage des installations doit être garantie. Ces installations doivent être capables de supporter des charges lourdes et la dynamique liée aux machines rotatives lourdes. Comme ces appareils contiennent de nombreux ensembles de boulons de grande taille, l'installation correcte et la durabilité de ces éléments doivent être garanties pour les conditions d'essai données. La vérification de la robustesse des assemblages boulonnés pour les grandes machines est un défi. En particulier lorsque la vérification avec des prototypes n'est pas simple, voire impossible. À cet égard, l'évaluation numérique joue un rôle majeur pour aider et développer la bonne configuration en toute confiance. Et la combinaison de ces évaluations analytiques avec une directive établie depuis longtemps, comme la VDI 2230, est encore plus utile. Nous avons pu voir en détail pourquoi et comment la simulation numérique avec Ansys Mechanical et l’extension Bolt Assesment Inside Ansys (BAIA) développée par Cadfem aide à optimiser le choix des boulons et leur installation dans ces grandes machines. La présentation a également mis en lumière les différents défis auxquels on peut être confronté pour développer des modèles précis, et comment surmonter ces défis. Un exemple concret sur les boulons avec un montage pour les roulements dans l'industrie éolienne a conclu et prouvé le succès de cette approche.

Simulation de fatigue thermomécanique d’un collecteur d’échappement de moteur à combustion interne

À Bulle, dans le canton de Fribourg, Liebherr Machines Bulle SA développe, produit, assemble et teste des composants hydrauliques et des moteurs à combustion pour les applications les plus exigeantes. Engins de terrassement et engins miniers, grues mobiles et sur chenilles, ensileuses, génératrices sont quelques-unes des près de 150 applications différentes de leurs composants. Visionnaires et pionniers, les collaborateurs de l'entreprise développent aujourd'hui les moteurs de demain qui fonctionneront avec des énergies alternatives comme l'hydrogène et l'HVO (huile végétale hydrogénée). Au sein des moteurs à combustion, du fait de leur fonctionnement intrinsèque, les composants sont soumis à de hautes charges thermiques et sont donc sujets à des problématiques de fatigue thermomécanique. La fatigue thermomécanique (dite TMF) est une sous-catégorie de la fatigue bas cycle (LCF) qui survient lorsqu’un composant est soumis à des charges cycliques thermiques et mécaniques. Dans un moteur à combustion, la ligne d’échappement, l’ensemble cylindre-culasse ou encore les différents échangeurs de chaleur sont autant de pièces où la fiabilité est liée aux mécanismes TMF. L'exemple du processus de simulation TMF pour les collecteurs d’échappement a servi de fil conducteur à la présentation. En démarrant de la modélisation CFD de l’écoulement des gaz et du transfert thermique avec le collecteur, suivra ensuite le calcul FEM de dilatation des pièces, pour finir avec les calculs détaillés de déformation plastique accumulée du collecteur et l’endommagement résultant. Les différents défis liés aux non-linéarités ainsi qu’aux aspects transitoires présents dans le système ont également été présentés. MSM

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