Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

Vous aussi vous souhaitez optimiser un procédé de transformation de composite ? Et vous recherchez un partenaire ingénieux pour vous accompagner ? Contactez-nous.

Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

Vous aussi vous souhaitez optimiser un procédé de transformation de composite ? Et vous recherchez un partenaire ingénieux pour vous accompagner ? Contactez-nous.

Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

Vous aussi vous souhaitez optimiser un procédé de transformation de composite ? Et vous recherchez un partenaire ingénieux pour vous accompagner ? Contactez-nous.

Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

Vous aussi vous souhaitez optimiser un procédé de transformation de composite ? Et vous recherchez un partenaire ingénieux pour vous accompagner ? Contactez-nous.

Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

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M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

Vous aussi vous souhaitez optimiser un procédé de transformation de composite ? Et vous recherchez un partenaire ingénieux pour vous accompagner ? Contactez-nous.

Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

Vous aussi vous souhaitez optimiser un procédé de transformation de composite ? Et vous recherchez un partenaire ingénieux pour vous accompagner ? Contactez-nous.

Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

Vous aussi vous souhaitez optimiser un procédé de transformation de composite ? Et vous recherchez un partenaire ingénieux pour vous accompagner ? Contactez-nous.

Quelles informations pouvez-vous obtenir sur un matériau composite avec la simulation multiphysique ?

M. Villière La simulation multiphysique couple toutes les physiques à l’œuvre au cours d’un procédé industriel : thermique, mécanique et transformation chimique. À partir de cette vue d’ensemble d’une pièce, nous délivrons à l’industriel les informations dont il a besoin pour mettre au point ou optimiser un procédé : la température au cœur de la pièce et au sein de l’outillage, l’évolution de la température au cours du temps et dans les différentes zones de la pièce, la chaleur libérée par les résines lors des réactions de polymérisation, l’état d’avancement d’une réaction chimique au cours du procédé, les déformations de la pièce… Plus un industriel maîtrise la température en tous points de son matériau et à tous instants, mieux il contrôle la qualité de sa pièce finale.

Quels sont les prérequis à la réalisation d’une simulation multiphysique ?

M. Villière La fiabilité des données est cruciale. Sans cela, aucun crédit ne pourra être donné aux résultats de la simulation.

D’une part, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de la pièce doit être suffisamment détaillée. Elle peut être réalisée par le client ou par nos soins.

D’autre part, nous avons besoin de connaître les conditions de transformation de sa pièce et de son moule pendant le cycle de cuisson : la masse volumique, la chaleur spécifique et la conductivité thermique. Ces propriétés peuvent être difficiles à caractériser.

En quoi la caractérisation de ces propriétés est-elle complexe ?

V. Sobotka Constitués de fibres et d’une matrice thermodurcissable ou thermoplastique, les matériaux composites sont complexes par nature. Ils sont hétérogènes et anisotropes. En outre, lors de leur mise en œuvre la matrice subit un changement d’état. La caractérisation de leurs propriétés thermiques, notamment les conductivités thermiques, est donc complexe car elles dépendent de l’espace, de la température, mais également de l’état de transformation du matériau.

Pour les matériaux hautes performances, la complexité réside dans la température très élevée du procédé. Dans l’aéronautique par exemple, les composites à matrice thermoplastiques peuvent être transformés aux alentours de 400°C dans le cas des PAEK. La mise en place de bancs instrumentés à ces températures devient délicate.

De fait, caractériser les propriétés des composites requiert une forte expérience en instrumentation. D’autant plus que le développement d’un banc à façon s’avère souvent nécessaire. Un de nos client, équipementier aérospatial, souhaitait par exemple caractériser la conductivité thermique de composites à matrice thermoplastique dont la fusion est aux alentours de 400°C. Aucun banc de mesure ne répondait à son besoin, nous l’avons donc développé. De la même manière, nous avons fabriqué pour un autre client un moyen de mesure spécifique pour caractériser la résistance thermique d’interposeur de très faible épaisseur.

Au-delà de cette mise en données du procédé de transformation, quels savoir-faire nécessite la simulation multiphysique ?

M. Villière Nous avons vu que les matériaux composites sont complexes. Les structures des pièces et les procédés de nos clients le sont tout autant. Avant de réaliser une simulation multiphysique, nous réduisons la complexité des équations soit en définissant des symétries, soit en faisant des hypothèses sur les échanges de chaleur. L’objectif est de décrire correctement le procédé du client sans avoir à le simuler systématiquement en intégralité, afin de réaliser la simulation dans un temps raisonnable.

Je vous donne un exemple. Un producteur de bougie haut de gamme nous a confié la simulation multiphysique d’un procédé de refroidissement de bougies. Celles-ci sont refroidies dans un verre, posé sur un tapis refroidissant qui est lui-même exposé à des buses d’air refroidissantes. Nous avons simplifié la mécanique des fluides d’air avant de simuler le procédé sur le logiciel COMSOL.

Sur quoi vous basez-vous pour faire des hypothèses sur les échanges de chaleur ?

V. Sobotka Cela nécessite une bonne connaissance des procédés thermiques en général et du procédé particulier du client. Le laboratoire LTeN travaille depuis trente ans sur les procédés de transformation des composites et polymères. Les équipes du LTeN et de CAPACITÉS sont souvent impliquées dans la recherche et développement de nouveaux procédés. Nous nous appuyons sur cette expérience et sur l’observation du procédé du client pour déterminer la meilleure stratégie lors de la simulation multiphysique.

Comment vérifier la véracité de la simulation ?

V. Sobotka Nous pouvons valider une simulation par l’instrumentation de la pièce. Après avoir simulé le procédé de refroidissement des bougies par exemple, nous avons vérifié en réalisant les mesures en laboratoire que les résultats de la simulation étaient concordants avec la réalité.

Pouvez-vous nous donner un exemple de défi technologique relevé par la simulation ?

M. Villière L’une des problématiques actuelles sur les composites est l’assemblage de deux pièces de grandes longueurs de manière continue. Le Groupe Institut de Soudure et le Groupe Arkema ont breveté un procédé de soudage de composites par induction indirecte (ISW). La technologie repose sur le déplacement d’une lame chauffée à l’interface de deux substrats à assembler. Cette technologie est dynamique et fait donc intervenir de nombreux paramètres physiques qu’il y a lieu de considérer dans le cadre d’une modélisation.

La simulation multiphysique demeure un outil nécessaire qui permet d’optimiser la qualité du procédé et d’identifier les paramètres à modifier. Réalisée en parallèle des développements technologiques expérimentaux, elle permet d’améliorer la réactivité des études, d’orienter les axes de développement et ainsi de mieux comprendre les phénomènes. Grâce à la simulation multiphysique, l’industriel peut notamment limiter le nombre d’essais et, par conséquent, la consommation de matière.

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La question de la confiance est récurrente lorsque l’on parle d’intelligence artificielle. Pourquoi questionne-t-on autant la crédibilité et la fiabilité de l’IA ?

P. Leray Ces dernières années, le Deep learning s’est révélé comme un type d’algorithmes d’apprentissage hyper performant, lorsqu’il dispose d’une grande quantité de données. Mais, dans un monde ouvert, le fait de ne s’appuyer que sur des données ne permet pas d’obtenir des outils automatiques parfaits, juste des outils qui vont reproduire parfaitement ce que nous faisons, erreurs comprises… Il n’y a qu’à voir le chatbot de Microsoft Tay, qui était conçu pour discuter de tout et de rien avec les utilisateurs, en se servant des phrases des utilisateurs pour s’améliorer. Ce chatbot a très vite reproduit l’attitude d’un néo-nazi machiste, à l’image des utilisateurs qui s’étaient « amusés » avec cette IA.

Au niveau éthique, ces interrogations sont encore plus marquées lorsque l’on utilise l’IA pour nous accompagner dans des prises de décision qui ont de lourdes conséquences, telles qu’un traitement médical ou une décision de justice. A-t-on envie en tant qu’usager de faire confiance à des IA boîtes noires ? Nous pouvons expliquer pourquoi nous avons fait tel ou tel choix et, dans certains cadres légaux, nous en avons même le devoir. L’IA devrait être capable de faire la même chose.

À quelles conditions l’expert pourrait-il avoir confiance dans des systèmes basés sur l’IA ?

P. Leray Je travaille depuis plus de 20 ans sur une famille de modèles graphiques probabilistes qui répond à cet enjeu de confiance : les réseaux bayésiens. Il s’agit d’un outil graphique de représentation des connaissances, par définition interprétable. Un expert peut porter un regard métier sur ce qui a été appris par le modèle graphique sous l’angle statistique, et donner du sens à la représentation qu’il lui donne.

Pouvez-vous nous en dire plus sur ce modèle d’IA ? Comment fonctionne-t-il ?

P.H. Joalland Les réseaux bayésiens sont des modèles graphiques probabilistes. Ils formalisent les connaissances sous une forme très riche.

La partie graphique permet de décrire des connaissances. Prenons un exemple, absurde mais parlant : il pleut, il est possible que je glisse. Grâce à la partie probabiliste du modèle, je vais pouvoir décrire des incertitudes. Je reprends l’exemple de la glissade sous la pluie : on va décrire le fait je ne glisse pas systématiquement quand il pleut, mais que j’ai aussi peu de risque de glisser s’il ne pleut pas.

Pour cela, je créé des dépendances entre des événements, c’est-à-dire un lien qui affirme pluie = glissade. Ensuite, je créé une probabilité conditionnelle sur l’événement glissade. Le modèle ainsi construit me permet de gérer beaucoup d’incertitudes. Je vais ainsi pouvoir poser des questions incluant de l’incertain, du type – et ce sera mon dernier exemple pluvieux – si la météo annonce de la pluie dans les prochains jours, mais avec une certaine probabilité, quels sont les risques que je glisse finalement ?

Pour quelles applications, cette gestion des incertitudes peut-elle être utile ?

P. Leray Les réseaux bayésiens sont des modèles qui permettent de représenter des connaissances, et que l’on peut interroger « dans tous les sens » : nous pouvons aussi bien partir d’une observation que d’un événement. À ce titre, on utilise souvent les réseaux bayésiens pour modéliser des systèmes complexes, car ils permettent à la fois de faire de la prédiction, de la recommandation, et du diagnostic, en fonction du système modélisé et des questions qui sont posées au modèle. Pour vous donner quelques exemples, cela peut servir dans le diagnostic médical : vous connaissez des symptômes et vous allez interroger la maladie. Ou pour faire du service après-vente : vous savez qu’un système est cassé et vous recherchez la cause du problème.

De quelles données ont besoin les réseaux bayésiens ?

P.H. Joalland Les réseaux bayésiens peuvent être mis en œuvre même lorsqu’on dispose de peu de données, voire aucune. Les connaissances devront alors provenir d’experts, avec qui il faudra travailler pour les formaliser, reproduire leur raisonnement, probabiliser les relations de causes à effets et ainsi produire un modèle graphique explicite.

Concrètement, comment exploitez-vous les données pour établir des prédictions grâce aux réseaux bayésiens ?

P.H. Joalland Il y a trois cas de figure. S’il n’y a pas de données disponibles, nous échangeons avec un expert et nous représentons son raisonnement sous forme graphique. Si nous avons accès à un peu plus de données, nous aurons là encore besoin du regard de l’expert pour identifier les dépendances entre les événements, mais les probabilités seront estimées à partir des données. Enfin, si nous avons beaucoup de données, nous pourrons utiliser des approches automatiques qui trouveront d’elles-mêmes les dépendances entre les événements et les probabilités.

Quelle confiance l’expert peut-il accorder aux résultats obtenus ?

P.H. Joalland Pour s’assurer de la validité d’un modèle, nous produisons des observations fictives et nous les confrontons aux observations attendues. En somme, nous vérifions que le modèle parvient au même résultat que l’expert. Dans le cas où l’adéquation n’est pas satisfaisante, les écarts constatés restent précieux, parce qu’ils seront pris en compte à l’occasion d’un réapprentissage, de sorte à finalement converger vers un modèle amélioré. L’utilisateur peut alors avoir confiance dans le modèle qu’il a « co-construit » avec notre équipe.

Les réseaux bayésiens semblent particulièrement adaptés à des domaines sensibles pour lesquels le risque d’erreur est intolérable. Avez-vous déjà travaillé pour de tels secteurs, la santé ou la sécurité par exemple ?

P.H. Joalland Dans le domaine médical, nous avons récemment développé avec le Pr. Bonnot, psychiatre au CHU de Nantes, un moteur d’intelligence artificielle destiné à prévenir la récidive des tentatives de suicide. Le moteur reproduit fidèlement le raisonnement du médecin, qui peut vérifier à tout moment la pertinence des réponses apportées. Le système abouti aux mêmes résultats que le psychiatre, qui peut donc l’utiliser en confiance.

Autre exemple, dans le domaine de la sécurité urbaine, nous avons travaillé pour un éditeur de logiciel, pour lequel nous avons modélisé l’interdépendance entre une grande variété d’événements tels que des manifestations ou des embouteillages. Pour cela, nous avons construit une architecture générique, que des experts métiers peuvent eux-mêmes instancier d’après leurs connaissances. Sur cette base, nous avons déployé un réseau bayésien relationnel décrivant toutes les interdépendances entre événements. Cet outil prédictif calcule les probabilités qu’un événement se produise, en fonction des événements passés. Les experts gardent la main sur le modèle et peuvent l’exploiter en confiance pour de multiples applications.

Ces exemples illustrent bien le double enjeu auquel répondent les réseaux bayésiens : construire un modèle d’IA à partir de peu – voire pas du tout – de données ; et conserver la maîtrise du raisonnement, de façon à l’utiliser en toute confiance. L’expert est au cœur de la construction du modèle, développé à partir de ses connaissances métier. Cette co-construction favorise son acceptabilité par les spécialistes comme par les utilisateurs. Aussi, les champs d’application de cette IA « boîte blanche » sont nombreux. Cependant, elle s’avère particulièrement pertinente pour des secteurs pour lesquels le risque d’erreur est inadmissible, tels que la santé, la sécurité, le droit ou encore la finance. Pour en savoir plus sur notre expertise en réseaux bayésiens, découvrez notre page dédiée à la data science et à l’IA ou contactez-nous directement.