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Le développement de produits au moyen de calculs physiques

Dans ce rapport, Gottfried Roosen décrit l'état actuel et les avantages des modèles numériques ainsi que leurs possibilités de calculs. Les modèles numériques remplacent de plus en plus les structures d'essais réelles dans le développement de produits au quotidien. Si au cours des années 1990, on se satisfaisait encore de représentations graphiques aussi réalistes que possibles, les concepteurs et ingénieurs ont rapidement exigé l'intégration des calcules physiques dans la simulation visuelle.

Parmi les avantages essentiels des modèles numériques figurent les frais considérablement plus réduits que ceux des modèles réels, l’adaptation plus rapide aux modifications du concept et le travail avec des données toujours actuelles. De plus, les résultats peuvent être implémentés immédiatement dans le logiciel de conception et de développement. Les temps de conception réalisables au moyen des modèles à sécurisation numérique sont donc plus courts.

La synthèse des deux méthodes découle de l’utilisation de technologies nouvelles, grâce auxquelles les modèles numériques peuvent être utilisés de manière intuitive et interactive, sans pertes de temps, par le déplacement libre dans le modèle et les retours d'informations notables du système, rendant ainsi le processus encore plus réaliste. Pour l’amélioration de la qualité et l’accélération du développement, les domaines de l'automobile, de l'aéronautique et de l'aérospatiale par exemple mettent en Suvre avec succès des vérifications précoces au moyen de technologies de réalité virtuelle.

Les calculs de collision en temps réel permettent de déplacer les objets exactement comme dans le monde réel, et comme dans celui-ci, les objets ne peuvent pas se superposer en cas de collision. Haption a développé à cet effet une technologie logicielle qui met à disposition des modèles cinématiques directs avec des mouvements réalistes et sans temporisation. De plus, des appareils de retour d’effort sont utilisés pour une manipulation réaliste dans le modèle.

Le scénario à l’échelle 1:1 offre la liberté de mouvement habituelle. Comme de nombreuses opérations sont réalisées avec les deux mains et que des assemblages complexes doivent être vérifiés quant à leur faisabilité, deux systèmes de retour d’effort à six niveaux de liberté pour l’interaction avec les objets aident à ressentir les efforts de manière réaliste dans tous les sens et rotation. Ainsi, une activité intuitive et réaliste est possible à deux mains dans le scénario. Grâce à une structure mécanique sophistiquée, les utilisateurs peuvent même se déplacer librement dans un espace défini du scénario pour utiliser le retour d’effort. Ceci permet d’analyser des processus complexes dans des délais extrêmement courts. Les résultats peuvent être utilisés immédiatement pour les modifications de la conception et du développement.

La simulation interactive d’opérations de maintenance dans la navigation et l’aéronautique est appliquée avec succès par la société Lockheed Martin Aeronautics, Forth Worth, USA dans son laboratoire SAIL (Ship/Air Integration Lab). Pascale Rondot[R1] , Directrice du laboratoire SAIL (Ship/Air Integration Lab) de la société Lockheed Martin (SAIL) Aeronautics décrit ses avantages comme suit : « La solution Haption offre un mode opératoire interactif très simple pour commander les éléments d’avion, les outils et même les modèles humains en tenant compte des points de collision et des limitations des points de fixation. La combinaison d’enregistrements de mouvements avec le retour d’effort assiste l’utilisateur pour guider les modèles avec précision et même de manière beaucoup plus naturelle que cela n’est possible avec les méthodes conventionnelles. L’enregistrement des mouvements du corps permet d'accélérer l’établissement de la documentation technique et des contenus de formation. Globalement, il s’agit d’un outil très efficace pour résoudre les problèmes de simulation lors des interventions de maintenance. »

Les technologies immersives à manipulation réaliste et précision élevée des détails ont permis au laboratoire SAIL d’économiser un total de 100 millions de dollars lors du développement du F-35 grâce à la suppression des modèles réels et à l’accélération des processus. L’utilisation étendue des systèmes immersifs a pu diminuer de 50 % les coûts des modèles physiques, puisque la commande réaliste intuitive lors de la simulation a fourni des résultats fondés immédiats, permettant ainsi d’accélérer considérablement la prise de décisions. Les technologies décrites gagnent de plus en plus d’utilisateurs satisfaits dans divers domaines industriels tels que l’automobile, l’énergie, la construction d’installation, les applications militaires, l’aéronautique et l’aérospatiale, qui bénéficient de la réduction des temps de développement et de la diminution considérable des temps de réalisation, des risques et des coûts.