La simulation comme fil conducteur

Forum Cadfem & Ansys 2022 La simulation comme fil conducteur

02.11.2022 de Margaux Pontieu

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Jeudi 15 septembre avait lieu le 19^e Forum Cadfem & Ansys à l’EPFL. L’occasion de faire un tour d’horizon d’une sélection de projets utilisant l’incontournable logiciel de simulation du monde technique.

Les gagnants au complet de ce 19ème Forum Cadfem & Ansys. Au centre M.Haas de Hepia élu meilleur orateur du Forum 2022 avec le trophée Cadfem dans les mains. A gauche M. Stöckli d'Eversys élu 2ème meilleur orateur suivi en troisième position de Christophe Penot et Gilles Michel de Michelin Recherche & Technologie présents sur les côtés.
(Source : MSM)

Après une pause forcée en présentiel ces dernières années en raison de la situation sanitaire, les participants et organisateurs étaient heureux de se retrouver « en vrai » dans les locaux de l’EPFL. Au programme : sept présentations d’entreprises évoluant dans des domaines très éclectiques mais avec pour point commun l’utilisation de la simulation pour assurer la viabilité de leur projet. Tour d’horizons des projets présentés lors de cette journée.

Tout connaître sur Cadfem Suisse

Interview Roberto Rossetti

Pouvez-vous tout d’abord vous présenter et nous expliquer votre rôle au sein de Cadfem?

Mon nom est Roberto Rossetti, je suis ingénieur en mécanique diplômé de l’EPFL et directeur adjoint de Cadfem Suisse. J’y supervise l’équipe technique, le marketing et la vente de logiciels de calcul, dont la suite de produits Ansys.

Pouvez-vous revenir sur la genèse de cet événement ? Depuis quand existe-t-il et pourquoi a-t-il été créé ?

Le Forum Cadfem & Ansys a débuté en 2004 peu après l’ouverture de la filiale Cadfem à Lausanne et a eu lieu chaque année depuis. L’objectif était de rassembler la communauté d’utilisateurs Ansys en Suisse romande et de donner à chacun l’occasion de partager les expériences faites avec la simulation numérique. Nous avons toujours veillé à avoir un programme varié afin de faire découvrir aux participants les multiples domaines d’application de la simulation. L'atmosphère de l'événement est décontractée et conviviale et favorise les échanges entre participants et intervenants.

Le forum Cadfem & Ansys a-t-il toujours eu lieu à l’EPFL ? Pourquoi ce choix ?

Cet événement a effectivement toujours eu lieu à l’EPFL. Les raisons de ce choix sont diverses. L’EPFL est historiquement un grand utilisateur des solutions Ansys et a soutenu le Forum Cadfem & Ansys dès la première édition. Elle y a présenté de nombreux travaux de recherche effectués avec Ansys et a contribué ainsi à l’excellence technique de ce rendez-vous. Le côté pratique du site de l’EPFL aussi bien au niveau de l’infrastructure que de sa position centrale en Suisse romande est également un avantage non négligeable.

Le forum Cadfem & Ansys existe également en Suisse dans la partie alémanique et italienne, le format est-il identique ? Quand auront-lieu ces prochaines rencontres ?

Cadfem a toujours eu une stratégie de proximité avec ses clients. Il est donc important pour nous d’organiser cet évènement dans les trois régions linguistiques de Suisse. Nous proposons ce même format le 10 novembre 2022 à l’Ecole SUPSI à Lugano et le 15 juin 2023 à la Haute Ecole OST de Rapperswil.

Revenons sur l’événement qui a eu lieu le 15 septembre dernier, comment s’est déroulée la sélection des entreprises qui ont eu la chance de faire des présentations ?

La sélection des présentations se base sur divers critères tels que le domaine d'application, la solution utilisée ou la représentativité de l'application pour l'industrie romande. Nous encourageons toutes les entreprises et Écoles à soumettre un sujet, cet événement se veut ouvert à tous.

La simulation est toujours au centre des présentations mais cette année des thématiques que nous n’avons pas l’habitude de retrouver lors du forum ont été abordées comme les circuits photoniques, pourquoi ce choix ?

Ces trois dernières années, Ansys a complété son portefeuille de produits avec l’acquisition de solutions optiques telles que Zemax, Speos ou Lumerical. Ceci nous a permis d’intégrer cette nouvelle communauté d’utilisateurs à notre Forum et de pouvoir dédier deux créneaux à la simulation opto-photonique.

Que retenez-vous de cette 19ème édition du Forum Cadfem & Ansys ? Combien de participants étaient présents ?

Je retiens de cette édition l’excellent niveau technique des présentations faites par les utilisateurs et aussi les nombreux échanges avec les Ecoles d’ingénieurs de la région qui ont pu présenter leurs compétences pendant l'évènement. J'ai également noté parmi la centaine de participants et clients présents du plaisir à se retrouver en présentiel. Plaisir partagé !

Lors du Forum, le public vote pour le meilleur orateur de la journée, M. Hass de HEPIA a reçu le trophée Cadfem cette année, en quoi cette présentation vous a-t-elle marquée ?

Depuis la première édition, nous demandons aux participants de choisir la meilleure présentation, le ou les auteurs reçoivent le trophée Cadfem. Nous demandons à chaque vainqueur de fixer sur le trophée une pièce typique de son activité. Au fil des années, celui-ci est devenu un curieux objet, témoin de l'histoire du Forum. M. Haas de l'Hepia sort gagnant pour la deuxième fois avec une présentation dans le domaine de la fluidique. J'ai bien aimé comment il a utilisé la solution Ansys Fluent pour optimiser la forme du véhicule étudié, faisant varier un grand nombre de paramètres. Il a montré la puissance de la simulation numérique dans un domaine où l'expérimentation est quasi impossible ou hors de prix. Les talents d'orateur de M. Haas on fait le reste.

Le forum Cadfem est-il à l’initiative de certains projets communs ? Quels retours avez-vous sur l’événement ?

Les échanges sont toujours fructueux lors du Forum et débouchent sur des projets de simulation, que ce soit des travaux de diplôme avec les Écoles ou des études de développement entre les participants ou avec Cadfem.

Nous effectuons après chaque édition une enquête de satisfaction. Comme les années précédentes, une très grande majorité des participants a été très satisfait de l'événement.

Décarboner le transport maritime avec le projet WISAMO

Cette initiative du Groupe Michelin a été présentée par Gilles Michel, ingénieur R&D chez Michelin Recherche et Technique SA. Le projet débuté en 2019 consiste en le développement d’une grande aile gonflable pour décarboner le transport maritime et plus particulièrement avec pour objectif d’équiper les cargos de ces équipements. L’objectif est de réduire l’empreinte carbone de 3 % du CO2 dans le monde avec à terme une économie de 10 à 20 % de mazout. Un premier POC d’une aile de 100 m² a été réalisé en collaboration avec le navigateur Michel Desjoyeaux et testé sur le lac de Neuchâtel. Le bateau de 43 pieds est désormais dans le golfe de Gascogne pour des essais de longue durée. En parallèle, une aile de 25 m de haut également est en cours de développement et est installée ce mois-ci sur un cargo espagnol. La prochaine étape est de développer des ailes de 50 m de haut. De nombreux logiciels de la suite Ansys ont été utilisés dans le cadre de ce développement notamment pour s’assurer que l’aile se replie sans problème dans son nid et pour garantir la stabilité de l’aile une fois gonflée.

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Roberto Rossetti, directeur adjoint de CADFEM Suisse

Les gagnants au complet de ce 19e Forum Cadfem & Ansys. Au centre M. Haas de Hepia élu meilleur orateur du Forum 2022 avec le trophée Cadfem dans les mains. A gauche M. Stöckli d'Eversys élu 2e meilleur orateur suivi en troisième position de Christophe Penot et Gilles Michel de  Michelin Recherche & Technologie présents sur les côtés.

Les échanges étaient nombreux entre les participants et exposants lors des pauses.

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Ventilation et désenfumage d’infrastructures complexes

Lucas Monnin et Nicolas Rosat de BG Ingénieurs Conseils SA ont présenté l’importance de la simulation CFD pour le désenfumage de bâtiments et d’infrastructures complexes afin de garantir la sécurité en cas d’incendie. L’objectif étant de garantir un désenfumage durant les 15 minutes suivant le départ de l’incendie. Ces études s’étendent à une large palette d’infrastructures, que ce soient des tunnels, des gares, des bâtiments publics, des centres commerciaux ou encore des ouvrages à vocation culturelle. Le projet de désenfumage du cinéma Plaza à Genève a d’ailleurs été présenté avec modélisation du flux d’air, maillage et différents scénarios d’incendies et de désenfumages. Ansys Fluent a donc été utilisé pour simuler ces différents scénarios et permettre l’évacuation des fumées le plus rapidement et sécuritairement possible.

Retro conception d’un coupleur à réseau en silicium amorphe pour un circuit photonique à faibles pertes en Niobate de Lithium

Julien Gamet de Miraex SA nous explique que le développement de nouvelles technologies, notamment le découpage ionique et le collage de tranches permettent la production de guide d’ondes dans des couches minces de Niobate de Lithium sur substrats isolants avec des valeurs de perte de propagation très faibles. Le guide d’ondes confine le mode optique et améliore encore les interactions optiques non linéaires. Mais il présente un défi significatif dans l’assemblage optique du guide d’ondes et des fibres optiques standards, pour pallier ce problème un adaptateur de mode sous la forme d’un « taper » inverse peut être utilisé pour étendre le mode de guide d’ondes à la facette. Le Niobate de Lithium est utilisé pour des applications non linéaires, le défi est donc de coupler une fibre optique et le guide d’onde. Pour cela des étapes de simulation sont indispensables afin de modéliser le coupleur pour optimiser la forme du réseau afin que le mode optique et la lumière s’adaptent, pour optimiser le réseau apodisé linéairement et enfin pour générer le modèle 3D et le fichier GDS pour graver le Niobate de Lithium.

Améliorer la qualité de chassage de la virole et des coûts de production

Hugues Jolidon, fondateur de Créajo SARL nous présentait comment le procédé de soudage laser du ressort spiral sur la virole a permis d’automatiser cette opération délicate et d’augmenter la précision de positionnement et le centrage du spiral. Trois options ont donc été comparées avec virole standard, virole fendue et virole élastique. Des simulations des frottements de la virole ont donc été nécessaires, cela a permis de simuler le comportement de la virole lors du chassage et de tester rapidement les nombreuses hypothèses à moindre coût. Le brevet de cette innovation est en cours de dépôt.

Séparateur cyclonique sur banc de test intensif de machine à café

Alexandre Stöckli, ingénieur R&D chez Eversys SA, fabricant de machines à café professionnelles avec produits de haute qualité nécessitants d’être testés en conditions réelles et de manières intensive le plus tôt possible lors du développement poursuivait les présentations. Un des points clés du banc de test est l’approvisionnement en café de la machine : il est nécessaire d’avoir un système peu encombrant et modulable en fonction du type de machine testée et garantissant une autonomie de plusieurs jours. Un système d’aspiration de séparateur cyclonique a été optimisé et designé grâce à Ansys Disovery. Une fois le grain transporté par air comprimé du réservoir à la machine, celui-ci devait être séparé du flux d’air afin qu’il tombe dans le bac à grains. Un travail par itérations alternant l’outil de simulation de dynamique des fluides et l’impression 3D afin de trouver un design optimal garantissant fiabilité et précision a donc été développé.

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Micro-optique multicanaux pour des solutions d’éclairage automobile compactes

Giorgio Quaranta de Suss MicroOptics SA nous expliquait que les micro-optiques multicanaux sont de plus en plus utilisées dans les applications d’éclairage automobile. Les avantages comprennent une conception très compacte pour un éclairage très homogène grâce à la superposition de plusieurs canaux. La projection de lumière au sol est esthétique et sécuritaire. Les composants micro-lentilles de 3 cm² sont situés devant la lentille LED. De chaque côté de celle-ci il y a un masque : le premier qui absorbe la lumière et le second qui projette la lumière au sol. Une simulation a également été nécessaire pour générer les masques, tester les tolérances, projeter la forme et les couleurs. Il est en effet primordial de vérifier que le système de design est robuste et efficace contre les variations.

Aérodynamique de véhicules circulant dans des tubes sous vide

Patrick Haas professeur à l’Hepia nous présente un magnifique projet commun développé avec la HES-SO université de sciences appliquées sur les tunnels sous vide partiel pour circuler à haute vitesse. Initiés depuis les années 1960 les projets ont été nombreux et la HES-SO pousse la réflexion plus loin. La question de l’environnement des tunnels est en effet remise en question, elle propose de modifier notamment la pression de travail mais également le type de fluide. La problématique étant qu’il est impossible d’aller plus vite que la vitesse du son et que l’environnement thermique est élevé. La pression n’influençant pas la vitesse du son, il faut donc modifier les caractéristiques du gaz et de la température. Elle envisage donc de circuler dans un tube rempli d’hélium à basse pression. La simulation a ainsi démontré les limites de l’air dans ces configurations et les avantages offerts par l’hélium. L’objectif étant d’augmenter la vitesse du son pour permettre l’utilisation de tunnels plus petits. Ansys CFD est utilisé pour concevoir un véhicule prototype pour les études aérodynamiques couplés à un banc d’essai inédit. Ce véhicule prototype devrait prendre part à une série d’essais dans un tube de la fondation Eurotube en 2024. Elle utilise aussi Ansys CFD pour une optimisation automatique de la géométrique grâce aux outils d’optimisation de cette suite logicielle. MSM

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