Le jumeau numérique pour la plasturgie, où en est-on ?

Actualités, Innovation

Publié le : 18/04/2023 par Frédéric DONNINI

Où en est-on aujourd’hui du recours à cet outil numérique dans le domaine industriel ? Pour répondre à cette question, nous avons pris en compte les derniers articles qui ont été publiés sur notre plateforme de veille POLYMEDIA®

Statistiquement d’abord, le thème nous semble connaître une certaine accélération. En effet, au cours de la période initiale sur laquelle nous avions basées notre analyse, à savoir une année et demie, nous avions constitué un corpus de près de quatre-vingt articles ; or, nous recensons aujourd’hui, au terme d’une période plus courte de 10 mois, soixante et onze articles consacrés au sujet. L’intérêt de cet outil de réalité virtuelle, sans oser affirmer qu’il a le vent en poupe, est mieux appréhendé et, in fine, davantage testé et utilisé dans la cadre de nombreux projets de développement.

Un outil numérique et technologique incontournable

En outre, il continue de faire l’objet de rapports dédiés ou d’analyse dans des documents consacrés aux technologies numériques incontournables aujourd’hui ; exemples sur notre plateforme Polymedia® :

• Jumeaux numériques : promesses ou mirage ?
• Will Digital Twins Make Physical Prototyping Obsolete?
• TechnoVision 2023: Right the technology, write the future

Enfin, et surtout, pour ce qui est des contextes dans lesquels ils sont utilisés et des enjeux auxquels ils répondent, les tendances observées précédemment se confirment et certaines émergent même.

La fabrication additive : un domaine particulièrement représentatif de l’utilisation d’un jumeau numérique

Le jumeau numérique peut :

• Améliorer les performances, fonctionnalités et caractéristiques d’une pièce imprimée en 3D,
• Ecourter la longue phase de réglage de la machine,
• En finir avec des approches par essais et erreurs chronophages et coûteuses,
• Dans l’impression béton, réduire le temps et les coûts de construction, favoriser la liberté de conception et le respect de l’environnement.

Par ailleurs, le jumeau numérique devient un outil incontournable pour optimiser la maintenance des équipements industriels ou celle de produits finis particulièrement complexes.

Un outil ultra performant au service des process industriels

Enfin, le jumeau numérique confirme qu’il est un outil ultra-performant d’optimisation des process de production. Qu’il s’agisse de la gestion des données de production d’une machine de moulage par injection, d’efficience énergétique de fours de préchauffage en métallurgie, ou de simulation du chauffage de préformes à l’aide de lampes infrarouge pour valider le lien entre les propriétés optiques des plastiques et leur comportement thermique. En outre, au-delà de la pleine maîtrise d’un process, c’est celle d’une chaine de valeur entière qui peut être ici visée : le jumeau numérique permet non seulement aux constructeurs de machines de maîtriser la précision requise pour créer des pièces parfaites, mais il leur permet aussi de bénéficier d’une meilleure efficience opérationnelle et de mieux gérer leurs usines, tout comme il permet de se doter d’une seule plateforme de données pour toute la durée de vie de l’usine, capable de structurer des documents parfois anciens et d’offrir différentes vues aux métiers afférents ; le jumeau numérique peut également reproduire un bâtiment, son équipement d’assemblage, ses robots et même ses employés pour simuler l’ergonomie et l’efficacité d’un nouveau plan.

Vers le métavers industriel

Il est même question, plus encore qu’un jumeau numérique, de la création d’un univers numérique virtuel alternatif : le métavers industriel. En effet, superposé au jumeau numérique, ce métavers promet une gestion optimale du fonctionnement de l’usine en incluant le facteur humain. L’on peut alors découvrir par exemple des lignes d’assemblage où s’affairent des bras robotiques, des robots mobiles ainsi que des avatars, alter ego virtuels des opérateurs destinées notamment à simuler divers scénarios et agencements de l’outil de production, ainsi qu’à minorer les immobilisations matérielles dues aux pannes et aux dysfonctionnements, ou encore des avatars d’objets physiques présents sur différents sites de production et leur synchronisation en temps réel.

Dans la continuité des dispositifs destinés à optimiser la production industrielle, le jumeau numérique peut jouer le rôle de prototype, ou plus exactement le remplacer. C’est ce qui ressort par exemple d’une enquête qui dévoile que la technologie des jumeaux numériques se répandant dans la plupart des secteurs, le prototype physique pourrait devenir moins omniprésent dans la conception et le développement des produits.

Jumeau numérique et blockchain

Le jumeau numérique, associé à la technologie de la Blockchain, peut être utilisé dans un contexte de traçabilité. Il devient en effet possible de stocker sur un jumeau numérique des informations sur les matériaux utilisés tout au long de la chaîne de valeur, permettant à toutes les parties de ladite chaîne d’en suivre l’évolution, de connaître les données de durabilité telles que l’empreinte carbone des matériaux ou des produits fabriqués à partir de ceux-ci. Le jumeau numérique permet de détailler l’impact environnemental d’un produit et fournit des données tout au long du cycle de son vie physique. Un exemple : le fournisseur allemand d’emballages Gerresheimer et la société pharmaceutique Merck ont créé conjointement une solution de jumeau numérique pour garantir la traçabilité et la confiance dans les étapes cruciales de la chaîne d’approvisionnement pharmaceutique.

En conséquence, le succès grandissant du jumeau numérique est accompagné par un travail permanent d’amélioration des outils logiciels de la part d’éditeurs. Plusieurs exemples de développement, souvent portés par des partenariats, sont à découvrir : qu’il s’agisse de ceux conduits par Siemens Digital Industries Software avec Nvidia, AVEVA et Aras ou Altair.

De même que de nouveaux outils se développent grâce à des projets menés par divers consortiums ou partenariats où s’associent éditeurs et industriels et même institutions académiques ; ici encore, nous pouvons découvrir le projet CAELESTIS axé sur l’industrie aéronautique et visant à numériser l’ensemble du processus de conception et de fabrication des pièces aéronautique, le projet JNI, piloté par l’IRT SystemX, visant à concevoir des jumeaux numériques interopérables, ou encore les sociétés Global Quest et Nvidia qui ont signé un accord pour développer des solutions de jumeaux numériques et faciliter le processus de fabrication.

Pour finir, nous ajouterons un nouvel axe de recherche via lequel des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) et de l’Université du Michigan ont trouvé un moyen d’utiliser des jumeaux numériques pour mieux protéger les systèmes de fabrication contre les cybermenaces, étant donné que de plus en plus d’équipements et de machines deviennent accessibles à distance.

« Il ne fait aucun doute que les données glanées lors de l’utilisation des jumeaux numériques donnent aux organisations de nouvelles perspectives, aidant les équipes à travailler plus rapidement, à créer de meilleurs produits, à générer moins de déchets et à trouver leur prochaine grande innovation », a déclaré James R. Scapa, fondateur et CEO d’Altair. Or cela n’est pas tout. Il faut d’ores et déjà imaginer, comme nous l’avons déjà entrevu avec son association avec le métavers ou la Blockchain, que le jumeau numérique se complexifie en intégrant, par exemple, des technologies numériques de pointe telles que le calcul haute performance ou l’intelligence artificielle, et pourquoi pas l’informatique quantique.

Reste enfin que les questions de protection des données, de fuite en avant dans l’usage parce que toute simulation devient possible, ou de consommation énergétique grandissante induite par la digitalisation constante de l’industrie se posent encore et toujours.

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