Essais & Simulations n° 137

dossier ment. Il faut

dossier ment. Il faut passer par des enceintes de confinement car les ingénieurs doivent travailler sur les résultats d’expériences. Le domaine reste très empirique. » En effet, contrairement à d’autres domaines de l’aéronautique, la modélisation informatique en est encore à ses balbutiements et reste peu fiable. Ce n’est pas le cas des tests réalisés en enceinte de confinement. Dans ces boîtes de plusieurs mètres cubes, les variations de température peuvent atteindre les 2°C par minute tous les 100 kg de charge. De telles conditions ne nuisent pas au contrôle de la pression et de l’hygrométrie. Ces enceintes sont utilisées dans de multiples domaines, mais aussi dans des cas plus spécifiques comme pour les essais de batterie lithium-métalion. L’entreprise Climats atteste d’une expérience de plus de quinze ans dans ce domaine. « Nous assemblons déjà des enceintes pour les centres d’essais du CEA et de nombreux sous-traitants du secteur automobile, complète Régis Perraux. Cette année, ces enceintes spécifiques aux batteries représentent 25% de notre chiffre d’affaires. Nous avons d’ailleurs organisé quelques mutations pour faire face à cette demande. » C’est d’ailleurs grâce à la sécurisation des batteries et des enceintes que le suivi des signes précurseurs à un emballement thermique induisent des changements qui s’observent avec le plus de force. Toutefois, « la possibilité d’un emballement thermique provient de la nature chimique de la batterie », précise un ingénieur projet de l’entreprise Climats, en charge des systèmes de sécurité dédiés aux batteries. Les enceintes doivent s’adapter à la nature du produit à tester et des conséquences prévisibles lors d’un accident. Il existe plusieurs types de sécurités, précise l’ingénieur. « Elles peuvent être passives, comme l’usage de matériaux capables de résister à des agressions chimiques ou actives. » Ce sont les sécurités actives qui demandent, évidemment, le plus d’expertise lors de l’installation. « Celles-ci sont plus contraignantes et il faut être en mesure de pouvoir s’adapter à chaque cahier des charges. Cela va du sas sécurisé jusqu’aux systèmes de détection connectés à une centrale de sécurité indépendante, suivant les recommandations des normes APSAD (Assemblée plénière de sociétés d'assurances dommages) pour les systèmes incendie. Il faut aussi penser à la façon de poser les détecteurs de fumées, de flammes ou de gaz : ils doivent parfois se situer à l’extérieur de l’enceinte, ce qui nécessite de réaliser un prélèvement d’air à certains endroits stratégiques. » Des solutions pour accompagner les entreprises Depuis 2011, face à ces spécificités multiples, l’entreprise Climats a choisi de développer ses compétences et notamment d’assurer en interne le suivi des mises en place des systèmes de sécurité. L’objectif : enlever un intermédiaire à un moment critique de la réponse à un cahier des charges. Grâce à cette réorganisation, Climats accompagne efficacement les entreprises qui souhaitent tester leurs batteries ou celles de leurs fournisseurs. Au-delà, l’expérience acquise par Climats durant ses dix dernières années lui permet de proposer des solutions innovantes, conformes aux recommandations du Conseil européen pour la recherche et le développement dans le secteur automobile (Eucar), tout en étant adaptable à sa gamme standard d’enceintes de confinement. ● Caractéristiques - Simulation d'environnements climatique entre -90°C et +250°C. - Contrôle de l'humidité de 5 à 98 % entre 10 et 95°C. - Enceinte standard de 140 à 1800 litres. - 250 modèles standards et autres solutions sur mesure pour des enceintes spécifiques. Quand le respect de l’environnement passe par les fluides caloriporteurs L'entreprise Climats se positionne également avec une nouvelle gamme de machines, l’Excal², qui utilise le gaz R 449A. Un fluide caloriporteur qui, à quantité égale, atteint 99 % des caractéristiques de l’inévitable R 404, tout en réduisant de 65 % son empreinte d’équivalent de CO 2 (GWP). 48I ESSAIS & SIMULATIONS • N°137 • mai 2019

La simulation, outil de validation des composants pour fusées publi-communiqué Pendant la phase d'introduction d'une nouvelle technologie de production comme la fabrication additive, puisqu’il faut produire et vérifier de nombreuses pièces avant d’atteindre la qualité souhaitée, le processus traditionnel de validation par itérations d’essais est très chronophage et coûteux. ArianeGroup utilise la fabrication additive dans le développement du lanceur nouvelle génération Ariane 6 pour des composants métalliques. Les logiciels ANSYS et Dynardo sont utilisés pour créer un flux de travail basé sur la simulation qui prédit la qualité des pièces, pour réduire les coûts et les délais de production, et pour diminuer le poids et la place que nécessitent les pièces. Avant d’approuver des pièces produites par fabrication additive, les ingénieurs d’ArianeGroup doivent comprendre le processus de fabrication, déterminer les effets des paramètres clés sur la qualité des pièces et développer un processus de fabrication permettant de répondre de manière fiable aux exigences de qualité finale, tout en intégrant la variabilité de chaque paramètre du processus. www.ansys.com Fusée Arianespace Décollage Ariane 5 La simulation du processus de fabrication additive Pour développer un flux de travail permettant d’accélérer la vitesse et de réduire les coûts de validation, les ingénieurs d’ArianeGroup et de Dynardo ont d’abord créé le modèle d’une pièce relativement simple. Ils ont simulé le processus de fabrication additive à l'aide du logiciel d'analyse par éléments finis ANSYS Mechanical et ils ont développé un script ANSYS Parametric Design Language (APDL) reproduisant le processus de fabrication additive des pièces en découpant l'intégralité de la structure en couches individuelles. Les éléments de la couche imprimée sont ensuite activés avec la commande EALIVE, qui définit leur température à la température de fusion du matériau utilisé pour produire la pièce. Différentes variantes de ce script activent soit la couche entière en une fois, soit les éléments rectangulaires de la couche par étapes, soit, de manière séquentielle, des bandes angulaires sur la couche. Les éléments sont ensuite laissés refroidir naturellement et les contraintes résiduelles sont contrôlées dans chaque élément. Une autre couche d'éléments est ensuite activée dans le modèle de la même manière que la couche précédente. Le script simule le processus complet de construction de la pièce et suit les contraintes résiduelles et la déformation de chaque élément. Le coût exceptionnellement élevé d'une défaillance dans le secteur extrêmement concurrentiel de l'aérospatial rend indispensable la réalisation d'un processus de validation minutieux. Dans le passé, cela impliquait un long processus d'essais et d'erreurs avant de valider un nouveau processus de fabrication. La simulation peut être associée à un nombre beaucoup plus réduit d’essais physiques permettant la qualification et l’adoption plus rapides de nouvelles technologies sans sacrifier la sécurité de la mission. Ariane 6