Simulations numériques et essais techniques pour le développement de pièces plastiques

Simulation, Innovation, Écoconception

Publié le : 11/05/2021 par Xavier Brochet

La simulation numérique est un outil d’aide à la décision de plus en plus employé pour le développement de pièces plastiques ou composites, elle permet de r éduire le temps de développement de vos produits. Néanmoins, la simulation ne se substitue pas totalement aux essais, car ces deux approches sont complémentaires.

Découvrez dans cet article toutes les raisons d’associer des simulations numériques à vos essais techniques lors du développement de pièces plastiques.

1 – La place de la simulation numérique en plasturgie

Il y a 20 ans, la simulation était utilisée comme dernier recours, en raison du temps nécessaire aux calculs et de son coût élevé.

Si les outils informatiques et logiciels actuels sont bien plus performants qu’à cette époque, ils sont aussi plus abordables. Réaliser une simulation n’est plus quelque chose d’exceptionnel.

La simulation est progressivement devenue un
véritable outil d’aide à la décision !

Cet outil est dorénavant employé de manière récurrente, en utilisant des itérations de calcul, pour converger vers une solution au meilleur compromis.

Au travers de sa cellule numérique, IPC utilise la simulation pour :

prévoir le comportement mécanique du produit avant sa conception ;
prédire le comportement rhéologique du matériau polymère pendant sa mise en forme ;
l’optimisation thermique des outillages (conformal cooling) ;
l’optimisation topologique ;

2 – Quels sont les prérequis pour une simulation numérique fiable ?

Récolter des données fiables : un enjeu crucial

Les outils de simulation “se nourrissent” des données qu’on leur fournit. Le résultat d’une simulation dépend donc totalement des données d’entrée.

Pour que le résultat soit cohérent, le “problème” doit être correctement modélisé. La question de la pertinence des données est donc centrale.

Dimensionner une pièce par simulation avec des données commerciales : un risque avéré

Les données présentes dans les fiches techniques des matières sont imprécises. L’intervalle de tolérance est élevé, la marge d’erreur est donc grande.

IPC utilise ses moyens de caractérisation pour constituer
sa propre base de données matière

Cette manière de procéder permet de proposer à nos clients des simulations plus précises !

Disposer de compétences techniques solides

Pour produire des simulations réalistes et cohérentes, il est capital de bien maîtriser le procédé que l’on veut modéliser. L’équipe chargée de la simulation doit avoir un certain recul sur les données d’entrée, que seule l’expérience pourra apporter.

IPC associe son savoir-faire à la simulation

Pour le développement de leurs pièces plastiques, IPC propose à ses clients un accompagnement sur-mesure, en s’appuyant sur :

Son expérience et le savoir-faire de ses 130 collaborateurs et experts ;
Les moyens techniques de ses plateformes d’essais ;
Ses outils de caractérisation laboratoire ;
Les outils de simulation rhéologique, thermique et mécanique ;

Fiabilisez vos process et renforcer votre productivité

3 – Conjuguer simulation et essais techniques : quelle valeur ajoutée ?

La simulation : un investissement

La simulation n’est pas une dépense mais un investissement, car elle permet de “dérisquer” une situation afin de faciliter la mise au point d’une pièce plastique ou composite.

En termes de coût et de délais, un recours judicieux à la simulation :

offre la possibilité de compacter votre planning ;
limite les modifications “post-réalisation” ;

Décider de faire 1 semaine de simulation supplémentaire va certainement perturber votre planning.

Mais si cela vous fait gagner 1 mois sur la mise au point du produit, l’intérêt de la simulation est évident !

Le ROI de la simulation se calcule

La simulation est un investissement, mais celui-ci doit rester rentable, par rapport au temps qu’il vous fait gagner. En effet, il est inutile de multiplier les essais de simulation, si les gains attendus sont faibles. Aussi, il faut savoir s’arrêter à temps et ne pas suroptimiser.

Quels essais à la place ou en complément de la simulation ?

Dans les cas les plus simples, la simulation n’est pas toujours nécessaire. À la place, vous pouvez réaliser des essais de caractérisation, dont certains sont incontournables.

Caractérisation du retrait matière

Lorsqu’on travaille avec une matière inconnue, connaître son taux de retrait est capital. Évaluer les retraits en mesurant les différences de dimensions est une méthode simple, efficace et peu coûteuse.

Connaissez-vous vraiment le matériau utilisé ?

L’utilisation de matières plastiques a priori “classiques” comme le polypropylène (PP) entraîne trop souvent un excès de confiance par rapport aux propriétés attendues. En effet, il n’existe pas un seul PP, mais une infinité de formulations et donc des propriétés qui varient plus ou moins.

Il est donc fortement recommandé d’évaluer le retrait de n’importe quelle matière avant de passer à la réalisation des outillages ! Sur une pièce de 1 mètre de long, une erreur de quelques % sur le retrait est considérable. Corriger cette erreur va nécessiter de refaire le moule, faisant exploser les coûts et les délais.

Gagner en précision avec la thermique des outillages

Dans une modélisation rhéologique, il peut être intéressant d’intégrer la thermique des outillages afin de gagner en précision. Même si 80 % du résultat peut être obtenu sans la thermique, cette marge d’erreur de 20 % est-elle acceptable ?

Tout dépend de l’application visée. Ainsi, cette précision sera peut-être suffisante pour la fabrication de jouets ou de mobiliers de jardin, mais ce ne sera pas le cas pour le dimensionnement d’une pièce aéronautique.

Conclusion

La simulation numérique offre aujourd’hui une véritable valeur ajoutée aux industriels de la plasturgie dans le développement de pièces plastiques et composites. La simulation numérique est devenue un outil d’aide à la décision au fil du temps. Certains prérequis sont indispensables pour une simulation numérique fiable comme la récolte de données fiables et la maîtrise de compétences techniques.
La simulation peut-être aujourd’hui considérée comme un véritable investissement pour votre business, permettant de faciliter la mise au point et l’optimisation d’une pièce plastique grâce à un degré de précision supplémentaire dans le développement de vos produits plastiques ou composites.

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