Projets

Équipe Mécanique Numérique (MN) / Équipe Acoustique et Vibrations (AV) / Équipe Matériaux et Surfaces (MS) / Équipe Mécatronique, Énergie, Électricité, Intégration (MEEI) / Équipe Systèmes Intégrés : Produit / Process (SI)

Type de projet : Région HDF

Acronyme : VARIATION

Titre : Développement d'une approche numérique pour la prise en compte des incertitudes et de la variabilité dans la simulation mécanique des agrocomposites

Responsable scientifique : Frédéric Druesne

Dates : 23/09/2016 au 30/09/2020

  • Résumé : Le projet s'inscrit dans le cadre de la maîtrise des performances des composites bio-sourcés aussi appelés agrocomposites. Ce type de matériaux résulte de la combinaison d'une matrice bio-sourcée (type polymère ou autre) et de renforts naturels, sous forme de fibres (comme le lin ou le chanvre), ou de granulats farines. Les agrocomposites suscitent un réel engouement parmi les industriels. Ils sont ainsi utilisés comme matériaux de remplacement à la fois plus légers et moins coûteux d'un point de vue environnemental que les matériaux traditionnels. L'enjeu usuel est alors de trouver la combinaison permettant de respecter les contraintes techniques (performances mécaniques, acoustiques, ...) et économiques (compétitivité par rapport aux matériaux plastiques). Cependant, le développement de ce nouveau type de matériau est sujet à une problématique déjà bien connue du monde industriel : la maîtrise des performances du produit. En effet, à la variabilité provenant du procédé de fabrication s'ajoute celles liées aux propriétés physiques et géométriques naturelles du renfort. Les principales problématiques rencontrées dans l'utilisation de ce type de matériau peuvent se résumer comme suit :

    • Effets de variabilité géométrique des fibres (dimensions, courbure, ...) 
    • Mauvaise adhésion à l'interface fibre/matrice due au comportement hydrophile des fibres et au gonflement qui en résulte
    • Effets de variabilité des propriétés de la matrice et des fibres liés au procédé de fabrication et à la variabilité naturelle des fibres

    La maîtrise des performances des agrocomposites passe donc par une meilleure connaissance et un meilleur contrôle de ces effets. L'objectif du projet VARIATION est de mettre en place une méthodologie, reproductible par l'industriel, permettant de prendre en compte la variabilité des propriétés matérielles et physiques, liées à la fois aux conditions de croissance des renforts et au procédé de fabrication, dans la simulation numérique du comportement mécanique d'un agrocomposite.

  • Mots clés : composite, fibre naturelle, variabilité, quantification expérimentale, méthode des éléments discrets, mécanisme de propagation des incertitudes
  • Type de projet : ANR
  • Acronyme : SELF-TUM
  • Titre : Effet d'échelle en rupture localisée : expérimentation, incertitude, modélisation
  • Responsable scientifique : Adnan Ibrahimbegovic
  • Dates : 01/11/2016 au 31/10/2020
  • Résumé : This project deals with important challenge on quantifying the risk of failure under extreme loads for (costly) composite structures with 'irreplaceable' components, which impose the most stringent safety standards. A particular interest for massive structures implies the presence of a number of different failure modes (e.g. fracture process zone vs. macro cracks). We would like to significantly accelerate the pace of innovations in this domain by replacing the currently dominant experimental approach on real size structures with the tests on smaller size specimens along with multiscale computations. Thus, we seek two main breakthrough results. The first pertains to quantifying the probability of premature failure through material parameters defined as random fields with probability distribution obtained from fine scale description of initial defects and heterogeneities. The uncertainty propagation to coarse scales is carried out by multiscale computations dealing with coupled nonlinear mechanics-probability problem, whose solution can successfully replace the standard homogenization approach (that provides only the average, deterministic properties of heterogeneous composites) and quantify the risk of premature localized failure. The second breakthrough result concerns a novel interpretation and use of experimental tests and reformulating the (ill-posed) inverse problem of model parameter identification by (well-posed) direct problem for computing the probability distribution of these parameters The main technological gain will be open source (GPL) computational tools that can speed-up testing and innovation in complex composite structures. Two composite materials with great application potential will be examined: first pertains to cement-based fiber reinforced (CBFR) composites and second to 3D carbon fiber reinforced polymers (CFRP), also known as woven composite. The source of uncertainty for each material at fine scale pertains to geometry aspects, which can be used to define the probability distribution of coarse scale material parameters. For each of these materials we can also provide full validation against experiments, such as recently completed experimental program in French excellence project ECOBA for CBFR; and experimental results provided by center for composites testing at Université Technologie Compiègne.
  • Type de projet : Région HDF
  • Titre : Renforcement de la mécanique numérique
  • Responsable scientifique : Adnan Ibrahimbegovic
  • Dates : 01/11/2015 au 31/10/2020
  • Résumé : Le Laboratoire Roberval de l'Université de Technologie de Compiègne (UTC) bénéficie de nombreux outils, à l'échelle régionale qui favorisent les interactions avec le milieu industriel : l'initiative lndustriLAB, la filière éolienne en structuration, le pôle de compétitivité i-Trans, l'IRT Railenium avec le premier projet de certification virtuelle du matériel ferroviaire. Le Laboratoire s'est donné comme objectif stratégique d'être un pôle d'excellence dans la conception et le contrôle de systèmes mécaniques. Les recherches dans ce domaine utilisent en général des approches systémiques, multi-échelles et multidisciplinaires en raison des interactions physique, chimique, mécanique, thermique, acoustique et vibratoire des éléments qui constituent les systèmes étudiés. Les approches numériques interviennent à tous les niveaux : dialogue calculs/essais, formulation et identification du modèle de comportement, conception, analyse et optimisation de structures et systèmes. Le renforcement de la Mécanique Numérique à l'UTC permet de renforcer les interactions entre équipes, la visibilité et le rayonnement des recherches de !'Unité Roberval, d'étendre les activités de formation et de partenariat en Mécanique. Elle aide les équipes du Laboratoire à réaliser des avancées importantes dans les recherches menées dans les secteurs scientifiques de pointe où !'Unité est reconnue au niveau international et au niveau partenarial.
  • Type de projet : FUI
  • Acronyme : ECOBEX
  • Titre : Ecrans Optimisés pour le Bruit Extérieur
  • Responsable scientifique : Nicolas Dauchez
  • Dates : 26/03/2014 au 31/03/2018

  • Résumé : L'objectif technique du projet ECOBEX est d'anticiper la sévèrisation attendue des niveaux limite d'homologation des véhicules au passage (de 72 dBA à 70 dBA en 2015, puis à 68 dBA à l'horizon 2017).

    Cette sévérisation impose de mettre en œuvre toutes les solutions disponibles pour contenir le bruit des automobiles : moteur, pneumatiques, échappement. Le projet EcOBEx se concentrera sur l'amélioration des performances acoustiques des écrans du compartiment moteur, en développant des solutions d'insonorisation par écrantage (masquage et absorption acoustique) des moteurs à combustion interne et des boites de vitesses. Les autres sources seront minimisées si nécessaire par Renault en utilisant des solutions sur étagère. Les écrans acoustiques existent déjà pour les automobiles mais ceux-ci ne sont pas suffisamment optimisés sur les segments les plus problématiques (véhicules d'entrée de gamme ou de faibles puissances).

    Le défi du projet consiste à développer une gamme de produits d'écrantage qui soit optimisée en terme de performances acoustiques, de poids, de coût et de transposition aisée d'une architecture véhicule à l'autre en vue d'un déploiement en grande série.

    Des solutions innovantes sont visées, dans le but d'optimiser les performances globales et le coût de ces systèmes :

    • Optimisation des performances acoustiques : dimensionnement au plus juste des écrans en regard de la source acoustique (positions, tailles et puissances des sources) et choix d'architecture (emplacement, nature, et optimisation des performances des matériaux et des assemblages).
    • Optimisation du poids : utilisation de matériaux légers ou d'assemblages optimisés, favorisant l'inter-prestation (notamment avec la thermique).
    • Optimisation des coûts : choix de matériaux, de préférence recyclés, optimisés en termes de de performance acoustique, du procédé de fabrication et de mise en forme, d'assemblage et de tenue aux agents chimiques et contraintes mécaniques.
    • Optimisation architecturale : un moteur étant décliné sur un grand nombre de véhicules différents, mise à disposition d'outils prédictifs permettant de reconfigurer les écrans dont l'architecture a été optimisée en fonction de la cavité d'accueil et de la méthode de calcul pour le bruit au passage.


    Une thèse de doctorat s'intéresse spécifiquement à caractériser l'influence des méthodes de formage par thermo-compression sur les propriétés acoustiques des écrans.

  • Type de projet : BPI FUI
  • Acronyme : ACCECOTP
  • Titre : Amélioration du Comportement au Crash et aux Chocs des Equipements en Composites Thermoplastiques
  • Responsable scientifique : Zoheir ABOURA
  • Dates : 19/04/2016 au 19/08/2020

  • Résumé : L’objectif du projet ACCECOTP est d’obtenir un gain de masse de l’ordre de 20% des équipements aéronautiques et ferroviaires ayant des caractéristiques dimensionnantes de tenue au crash et/ou aux chocs. Ce projet de recherche (niveau TRL6) porte, sous la tutelle du groupe international Safran, sur :

    • Le traitement des préformes sèches afin d’améliorer leur qualité de surface et favoriser ainsi des imprégnations souples,
    • Le développement d’une famille de produits en composites thermoplastiques Verre/Polysulfone et Carbone/Polysulfone monolithiques et sandwiches,
    • L’application des procédés d’assemblage et de transformation de pointe (soudage laser, rivetage, collage, etc.),
    • Le recours à des lois de comportement à des grandes vitesses de déformation afin de prédire le comportement mécanique de ces structures thermoplastiques.

  • Mots clés : composites thermoplastiques, comportement aux crash / chocs, aéronautique, ferroviaire
  • Type de projet : ANR - Région HDF - FEDER
  • Acronyme : OPTIMUM
  • Titre : OPTImiisation des assemblages de Multi-Matériaux par sondage friction linéaire pour des applications aérospatiales
  • Responsable scientifique : Salima Bouvier
  • Dates : 01/10/2014 au 30/09/2019
  • Résumé : OPTIMUM a pour objectif l'étude expérimentale et numérique des assemblages métalliques réalisés par soudage par friction linéaire (Linear Friction Welding LFW). Une démarche originale et intégrée liant le process d'élaboration, les conséquences sur les évolutions microstructurales et les propriétés d'emplois, notamment vis-à-vis de la prédiction de la durée de vie des assemblages sera mise en place. L'accent sera porté sur les nouvelles nuances d'alliages métalliques ou sur l'assemblage de bi-matériaux. Des techniques de caractérisation innovantes et multi-échelles seront exploitées pour analyser les effets des paramètres du procédé sur l'évolution des microstructures dans la zone de soudure (i.e. capacité à interpréter les mécanismes à l'origine des différentes zones observées de la microstructure). Un outil de simulation numérique par éléments finis du procédé de soudage par friction linéaire prenant en compte les différentes phases intervenant dans la réalisation de l'assemblage et validé par des confrontations poussées avec des données expérimentales issues de l'instrumentation du procédé, sera développé afin d'examiner les variations des champs thermiques, cinématiques et de contraintes lors du soudage. La modélisation numérique du procédé contribuera à l'interprétation des phénomènes physiques mis en jeu à l'origine des évolutions microstructurales (e.g. niveau de température atteint et transformation microstructurale, champs de contraintes et mécanismes d'affinement de la microstructure). Le projet OPTIMUM est structuré en quatre lots principaux. Le premier est dédié à la réalisation des assemblages pour différents couples matériaux à base de titane ou de nickel. Des essais seront menés pour différents paramètres procédé (pression de forgeage, fréquence et amplitude d'oscillations) pour des configurations plan-plan, bi-plan ou tri-plan. Le deuxième lot est dédié à l'analyse physico-chimique et microstructurale de la zone de soudure complétée par des mesures de contraintes résiduelles et des profils de dureté par nanoindentation instrumentée. Le troisième lot concerne le développement d'un outil de simulation thermomécanique du procédé LFW dans l'environnement Forge®. Des confrontations de données expérimentales et numériques tels les gradients de champs thermiques locaux, la géométrie du joint soudé (e.g. taille et géométrie de la bavure), la consommation matière (i.e. réduction de taille des lopins matière après assemblage) permettront de juger de la qualité de l'outil numérique développé. Cet outil sera par la suite exploité pour l'aide à l'interprétation des évolutions microstructurales observées expérimentales (champs mécaniques locaux, vitesses de refroidissement'). Le quatrième lot du projet est dédié à l'étude de la durabilité des joints soudés par l'utilisation des techniques expérimentales non destructives telles que la tomographie, la laminographie pour l'analyse des éventuels défauts induits par le procédé (e.g. porosité). Des essais in situ d'évolution de l'endommagement et/ou de propagation de fissure au moyen d'essais mécaniques séquentiels ou in situ sous faisceau synchrotron seront réalisés.
  • Mots clés : Durabilité, Microstructure, Simulation, Soudage par friction linéaire, Soudage par friction linéaire
  • Type de projet : Région Picardie - FEDER
  • Acronyme : GRIPAC
  • Titre : GRIPpage des ACiers inoxydables et conséquences sur la dégradation des composants
  • Responsable scientifique : Salima Bouvier
  • Dates : 25/09/2015 au 31/10/2019
  • Résumé : Le grippage est une forme de dommage se produisant entre 2 surfaces en mouvement l'une par rapport à l'autre. Ce mécanisme d'usure altère l'état de surface des composants mécaniques et dégrade leurs propriétés tribologiques. Le grippage pose des problèmes importants dans l'industrie mécanique et peut entrainer des risques sanitaires sérieux. Les aciers inoxydables sont connus pour avoir une faible résistance au grippage. Les études menées montrent que le seuil de grippage des couples d'aciers inoxydables est très différent selon les nuances, indiquant la sensibilité de ce mécanisme à la nature des matériaux. Les études actuelles fournissent peu d'explication permettant d'expliquer ce phénomène. Le projet GRIPAC vise à mener des travaux approfondis sur les corrélations entre la nature des matériaux en contact, les états de surface, le type de lubrification et le comportement en grippage. Ces travaux ouvrent des nouvelles voies d'amélioration des propriétés tribologiques des matériaux.
  • Mots clés : Grippage, aciers inoxydables, analyse multi-échelle, microstructure, usure adhésive, état de surface
  • Type de projet : Région Picardie
  • Acronyme : INTIM Titre Ingénierie Tissulaire Modulable : de la structure bi-couche bifonctionnelle au tissu hybride
  • Responsable scientifique : Fahmi Bedoui
  • Dates : 25/09/2015 au 30/06/2019
  • Résumé : Dans le cadre de l'EQUIPEX FIGURES porté par le Prof. B. Devauchelle, et du projet de recherche thématique et structurant IngeTissOss se terminant en 2015, nous avons proposé de nouvelles méthodes de reconstruction de tissus osseux biohybrides, à l'aide de matériaux électrospinnés et de cellules souches mésenchymateuses cultivées en bioréacteur. Le tissu reconstruit, qui présente la particularité d'être sous la forme d'un feuillet, est caractérisé sur les plans mécanique et biologique avant implantation chez le petit animal. Cette forme de feuillet permet d'envisager la mise en œuvre de structures polymères bi-couches bi-fonctionnelles, possédant sur chaque face des propriétés différentes, tant sur le plan mécanique (rugosité, porosité,... etc.) que biologique. On aboutit alors à un concept d'ingénierie tissulaire modulable, s'adaptant aux problématiques d'interfaces entre tissus. Ces enjeux constituent une nouvelle étape en ingénierie tissulaire pour la chirurgie reconstructrice, avec un choix de biomatériaux judicieusement combinés de façon à maintenir l'intégrité mécanique de la matrice complète tout en orientant les réponses cellulaires en fonction des propriétés de surface. Au-delà de la nécessité d'obtenir un produit aux vertus reconstructrices ayant toute capacité à remplacer l'os, c'est davantage son comportement au long terme et par rapport aux autres tissus qui constituent les objectifs cliniques du projet INTIM. Selon la localisation anatomique, le substitut devra favoriser le développement soit d'un néotissu conjonctif et épithélial (peau) soit l'intégration avec le musculo-squelettique.
  • Mots clés : biomatériau, electrospinning, substituts osseux biohybrides
  • Type de projet : Région HDF
  • Acronyme : TSITI
  • Titre : Traitement de Surface Innovant pour les Transmissions Industrielles
  • Responsable scientifique : Marion Risbet
  • Dates : 31/10/2015 au 30/06/2020
  • Résumé : En partenariat privilégié entre le CETIM Senlis, UTC de Compiègne et le GIMA, le projet TSITI intègre l'impact des procédés de traitement thermochimique des engrenages sur leur tenue en fatigue en interaction avec leur processus de fabrication. A ce jour, les limites de fatigue des matériaux présentes dans le référentiel ISO6336-5 relatif à la définition des engrenages cémentés trempés sont très conservatives. Le développement de la cémentation et la carbonitruration basse pression associé à la trempe gaz Hélium doit permettre l'augmentation des limites d'endurance des engrenages. Le projet doit permettre de lever le verrou technologique représenté par le développement à l'échelle industrielle de ces procédés de traitement. Lever ce verrou industriel ne peut se faire qu'en levant un verrou scientifique associé, à savoir la compréhension de l'impact du traitement thermochimique sur la tenue en fatigue-flexion et fatigue-contact des engrenages. Pour cela, une approche expérimentale multiéchelle est développée, dans le but de caractériser les gradients de microstructures générés par le traitement de surface, et les endommagements liés aux essais d'endurance pour les interpréter au regard des sollicitations mécaniques.
  • Mots clés : traitements de surface, fatigue, microstructure, aciers.
  • Type de projet : ANR
  • Acronyme : ALVEO
  • Titre : Systèmes de micro-convoyage tridimensionnel pour la micro-usine
  • Responsable scientifique : Laurent Petit
  • Dates : 01/10/2015 au 30/03/2020
  • Résumé : Le projet ALVEO s'inscrit dans l'Axe 2 (Usine du futur, Système, produit, process) du Défi 3 (Stimuler le renouveau industriel) du plan d'action 2015 de l'ANR. Les travaux proposés s'insèrent dans le contexte de la micro-usine qui est particulièrement adaptée à la production d'objets miniatures en petite et moyenne séries et qui dispose d'un haut niveau de flexibilité et de reconfigurabilité. De nombreux travaux sont actuellement menés sur ce concept et portent principalement sur le développement de systèmes de micro-positionnement ou de micro-préhension mais peu d'études sont réalisées sur les systèmes permettant de réaliser du micro-convoyage au sein de tels systèmes. L'objectif du projet ALVEO consiste à développer des systèmes permettant de réaliser des tâches de micro-convoyage tridimensionnelles complexes en contexte de micro-usine. Le système de convoyage proposé intègre une plateforme physique, composée d'un réseau de micro-actionneurs numériques, et des stratégies de pilotage assurant un fonctionnement optimal. Les actionneurs numériques, sur lesquels repose la plateforme, disposent d'une architecture simple, composée de positions discrètes entre lesquelles la partie mobile de l'actionneur peut se déplacer. Toutes positions intermédiaires ne constituent que des états transitoires ne pouvant être conservés dans un fonctionnement normal. Les actionneurs numériques ne nécessitent donc qu'une commande minimaliste basée sur des impulsions d'énergie nécessaires uniquement lors d'un changement d'état, ceci ayant pour effet de limiter la consommation d'énergie, enjeu majeur au regard du plan d'action 2015 de l'ANR. Les actionneurs numériques possèdent également l'avantage de disposer d'un maintien en position discrète de la partie mobile et ce sans apport d'énergie. De plus, étant donné que les positions discrètes sont précisément définies lors de la fabrication, la commande minimaliste ne nécessite aucun capteur pour commander chaque actionneur numérique de façon répétable, contrairement à des systèmes plus classiques, ce qui facilite leur intégration dans des systèmes compacts ou fortement intégrés. Dans le cadre du projet ALVEO, une architecture originale de micro-actionneur capable de réaliser des déplacements tridimensionnels est proposée ce qui permettra d'atteindre un grand nombre de positions discrètes (12 positions). Des démonstrateurs, de complexité croissante, seront développés ce qui permettra d'aboutir à un réseau de micro-actionneurs numériques tridimensionnels à architecture hexagonale. Avec un tel réseau, des actions complexes pourront être générées par combinaison d'actions élémentaires simples, chacune réalisée par un micro-actionneur. Une application de type convoyage tridimensionnel en contexte de micro-usine est visée pour ce démonstrateur. Chaque micro-actionneur du réseau pourra être piloté de manière indépendante assurant ainsi un haut niveau de flexibilité et de reconfigurabilité au système de micro-convoyage, caractéristiques essentielles en contexte de micro-usine. Des stratégies de pilotage seront également développées au cours du projet afin de rechercher le trajet optimal pour l'objet convoyé et de déterminer les déplacements correspondants pour chaque micro-actionneur constitutif du réseau. Les développements et travaux réalisés dans le cadre du projet ALVEO seront menés selon trois phases successives. La première phase visera à démontrer la faisabilité d'un micro-actionneur planaire à six positions discrètes. En seconde phase, un micro-actionneur basé sur une architecture tridimensionnelle et disposant de douze positions discrètes sera développé et caractérisé. Lors de la troisième phase, les travaux se focaliseront sur le développement d'un réseau de micro-actionneurs tridimensionnels à douze positions discrètes, sur la définition de stratégies de pilotage adaptées et enfin sur la validation de l'application au micro-convoyage en contexte de micro-usine. 
  • Mots clés : Réseau d'actionneurs, Actionnement distribué, Systèmes de convoyage tridimensionel, Chaîne logistique
  • Type de projet : Région HDF - FEDER
  • Acronyme : HETSPEC
  • Titre : Outils de calcul en conception optimale de dispositifs complexes innovants. Application à l'électrification des véhicules
  • Responsable scientifique : Arnaud Hubert
  • Dates : 01/10/2017 au 31/09/2020
  • Résumé : La grande majorité des outils de conception optimale développés pour les industriels du transport et de l'énergie sont essentiellement centrés sur l'amélioration de solutions initiales, souvent pré-conçues de manière empirique par les responsables " métiers ". Basée sur des choix d'architectures à-priori, ces améliorations reposent sur l'utilisation d'algorithmes d'optimisation, déterministes ou stochastiques, capables d'explorer l'espace des variables de conception pour proposer des solutions meilleures vis-à-vis de critères de performance. Les nombreux travaux industriels ou académiques correspondants sont adaptés pour satisfaire certains problèmes de conception optimale, mono- ou multi-critères, avec d'excellents résultats. Toutefois, la principale limite de ces outils est de nécessiter une solution pré-conçue initiale (une conception préliminaire à améliorer) et ils sont donc inaptes à traiter certains problèmes de conception, notamment les problèmes de définition d'architecture et les problèmes de conception sous-définie. De plus, la prise en compte de spécifications non fonctionnelles ou d'un nombre très important de critères d'optimisation est également très délicate dans ce cadre. L'objectif de ce projet n'est nullement de remplacer ces outils, au demeurant très utiles et très efficaces, mais de proposer des outils complémentaires, utiles dans les phases de pré-conception, pour : (i) proposer un sous-ensemble de solutions de conception, même pour des cahiers des charges sous-définis, (ii) pouvoir tenir compte de l'ensemble des contraintes de conception, à la fois complexes et hétérogènes, (iii) gérer des problèmes de choix d'architecture et proposer des solutions préliminaires avec des temps de calcul acceptables. Ce travail, basé sur la programmation par contraintes sur des domaines mixtes (ensembles de valeurs discrètes et intervalles de réels) aura pour applications cibles, l'aide à l'électrification optimale des véhicules et leur éco-conception.
  • Mots clés : cahier des charges complexes, modélisation de problème, programmation par contraintes, Conception optimale, électrification des véhicules
  • Type de projet : ADEME
  • Acronyme : ESSENCYELE
  • Titre : moteur ESSENCe injection directe hYbride Electrique abordabLE
  • Responsable scientifique : Guy Friedrich
  • Dates : 25/02/2014 au 24/02/2019
  • Résumé : L'objectif du projet concernera le développement d'une chaine de traction ≪ mild-hybrid ≫ comprenant le stockeur d'énergie électrique, la machine électrique, l'électronique associée et la transmission permettant ainsi l'optimisation du GMP ≪ mild-hybrid ≫ complet. Pour cet objectif, la démarche proposée sera, selon une approche ≪ hybride abordable ≫, de définir une architecture hybride légère optimale et ses composants associes. Cette démarche reposera principalement sur le choix de systèmes électriques fonctionnant sous basse tension (inférieure a 60V) et sur une batterie Li-Ion optimisée pour une chaine de traction ≪ mild-hybrid ≫, c'est-à-dire privilégiant les caractéristiques de puissance électrique.
  • Mots clés : Conception optimale, machine électrique, électrification des véhicules
  • Type de projet : Région Hauts de France

  • Acronyme : MTM Synchro

  • Titre : MTM Synchro - Contribution à la modélisation thermique et mécanique d'une machine synchro réluctante pour une application véhicule

  • Responsable scientifique : Guy Friedrich

  • Dates : 8/11/2016 au 31/12/2020

  • Résumé : L’objectif de ce projet est de concevoir et évaluer les performances des machines synchro réluctantes en focalisant l’étude sur les aspects thermiques et mécaniques de la machine.
    La recherche d’actionneurs embarqués compacts impose deux contraintes fortes :
    - Vitesse de rotation élevée pour l’augmentation de puissance massique
    - Densité de courant élevée pour l’augmentation du couple massique.

    Le comportement thermique affecte d’une façon significative les performances de la machine en termes de rendement. Une modélisation thermique de la machine s’impose afin d’identifier les chemins d’échanges de chaleur les plus significatifs. Cette étude permet d’apporter également une réponse sur le diagnostic des zones critiques de la machine et ceci en proposant des modèles thermiques fiables qui permettent de bien observer les températures critiques dans la machine électrique, précisément les températures du bobinage, du rotor à aimants et des roulements. Tous les phénomènes d’échanges thermiques doivent être pris en compte afin de mener à bien cette étude.

    Le rotor particulier des machines synchro réluctantes conduit à considérer les aspects mécaniques de résistance et de fatigue de manière plus précise. Le point faible de ce type de machine est constitué essentiellement par les ponts magnétiques (renforts mécaniques). Ces ponts sont fragilisés car soumis à la pression des aimants et de la force centrifuge.

    Les pertes dans la machine sont à évaluer et peuvent générer donc des échauffements internes dans la machine qu'il convient de savoir modéliser.

    Les travaux proposés dans cette thèse consistent donc :
    - A élaborer un modèle multi-physique d’une machine synchro-réluctante avec un regard plus particulier sur les aspects mécaniques (tenue du rotor) et thermiques.
    - Ce modèle multi-physique sera ensuite intégré dans un environnement permettant un dimensionnement optimal
    - Une partie importante des travaux sera constituée par une validation des modèles numériques (en particulier au niveau des pertes fer). Cette validation utilisera un prototype et des moyens d’essais disponibles au laboratoire.

  • Mots clés : Modélisation, conception optimale, électrification des véhicules
  • Type de projet : GDR SEEDS - CNRS

  • Acronyme : MOPEE

  • Titre : Modèles pour la conception préliminaire des systèmes complexes à énergie embarquée

  • Responsable scientifique : Arnaud Hubert

  • Dates : 18/09/2019 au 31/03/2021

  • Résumé : L’enjeu principal de ce projet est de disposer de modèles sous définis génériques et réutilisables permettant la synthèse des systèmes techniques du génie électrique (GE) en phase amont du processus de conception. Plus précisément, l’objectif de ce projet est de développer des modèles sous-définis de systèmes complexes à énergie embarquée de manière à pouvoir intégrer et prendre en compte des exigences fonctionnelles et non fonctionnelles dès l’étape de génération d’architecture / pré-dimensionnement.
    Les modèles seront développés en DEPS, langage dédié à la modélisation de problèmes de conception de systèmes en vue de leur résolution. DEPS est supporté par l’association DEPS Link (www.depslink.com). Les systèmes visés par DEPS sont les systèmes à dominante matériel (sciences de l’ingénieur), les systèmes à dominante logiciel (systèmes embarqués) ou mixtes (systèmes cyber-physiques). Des cas d’études ont déjà été réalisés dans le cadre de problème de conception de systèmes mécaniques, énergétiques et embarqués notamment en avionique. Une première version du langage DEPS est implémentée dans un environnement intégré permettant l’édition des modèles, leur compilation et leur résolution via un solveur dédié à base de programmation par contraintes sur des domaines mixtes.
    Ce projet est basé sur la collaboration entre deux groupes de travail (GT)  complémentaires, l’un centré sur le développement de méthodes de conception et d’optimisation pour le GE, l’autre centré sur le développement de modèles et  composants pour le GE. Cette collaboration permettra d’enrichir les deux GT et de faire progresser la communauté française du GE dans le cadre du développement de produits innovants à énergie embarquée. La thématique métier principale abordée dans ce projet concerne les systèmes de stockage d’énergie électrochimique de type batterie Li-ion qui sont actuellement au cœur de nombreux développement technologiques.
    Les thématiques visées concernent les domaines du transport, que ce soit l’automobile, le ferroviaire ou l’aéronautique, domaines dans  lesquels les différents partenaires ont tous déjà des collaborations industrielles.

  • Mots-clés : Conception préliminaire, modèles sous-définis, langage DEPS, systèmes à énergie embarquée, spécifications fonctionnelles et non-fonctionnelles.
  • Type de projet : FUI
  • Acronyme : LUCID
  • Titre : Laboratoire d'Usinage par Caractérisation Intelligente des Données
  • Responsable scientifique : Alexandre DURUPT
  • Dates : 19/04/2016 au 19/04/2020

  • Résumé : LUCID traite de la problématique d'élaboration des programmes d'usinage et des stratégies associées. Cette activité requiert tout le savoir-faire des usineurs. Il est stratégique pour eux d'identifier, communiquer et diffuser ce savoir-faire au sein de l'entreprise. LUCID a pour objectif de fournir un outil d'assistance à l'élaboration de programmes d'usinage et de faciliter la diffusion et la maîtrise des bonnes pratiques au sein de l'entreprise. Ce projet proposera donc la création d'un ensemble de fonctionnalités exploitant le Data Mining pour capitaliser et gérer la connaissance en usinage, analyser les formes géométriques et reconnaitre de manière intelligente les entités et les bonnes pratiques de l'entreprise. LUCID apportera :

    • Une amélioration de la compétitivité par plus d'agilité dans les phases d'industrialisation en assurant une continuité numérique pour les industriels grands groupes ou PME
    • Une pérennisation et une transmission du savoir-faire à la nouvelle génération pour conserver la compétitivité de l'entreprise
    • Un déploiement de nouveaux services pour l'expertise en usinage 
    • De nouveaux logiciels de FAO intelligents - Une valorisation de la recherche par de nouvelles publication
    • La réalisation de ce projet est assurée par un consortium de 8 partenaires : - Des usineurs (SNECMA, VENTANA et UF1) qui apportent leur expertise métier aussi bien automobiles, qu'aéronautiques.
      • Des Académiques (UTC, ENS Cachan, ESILV) pour travailler sur les problématiques innovantes du projet: Reconnaissance de forme, Modélisation de la connaissance, Data Mining
      • Des techno Providers SAFRAN Tech (expertise et conseil en data mining) et SPRING (Implémentation + expertise en simulation d'usinage)
      • et un soutien stratégique d'Airbus.


    Ce projet vise le marché du e-Manufacturing avec une solution destinée à tous types d'entreprises usineur (PME à grands groupes, et différents secteurs).

  • Type de projet : ANR
  • Acronyme : RESEED
  • Titre : Rétro-conception SémantiquE d'objEts patrimoniaux Digitaux
  • Responsable scientifique : Alexandre DURUPT
  • Dates : 01/10/2016 au 31/03/2021

  • Résumé : Ce projet s'intègre dans le domaine de la rétro-conception (ou Reverse Engineering en anglais) et s'allie avec les besoins et les particularités liés au patrimoine. Les objectifs scientifiques s'inscrivent pleinement dans le Défi 7 de l'ANR qui permettra de construire notre future société de l'information et de la communication. Aujourd'hui, la rétro-conception est largement utilisée dans l'industrie manufacturière afin de capturer l'information 3D des produits. Mais digitaliser les données physiques ne rend pas compte des connaissances portées par les produits, capitaliser ce savoir-faire est pourtant aujourd'hui cruciale pour faire évoluer mes produits de demain. On distingue donc deux types d'approches :

    • les démarches de gestion des connaissances classiques s'appuyant sur les sources sémantiques,
    • et les outils de numérisation / modélisation 3D.


    Cependant il n'existe pas à l'heure actuelle de processus globalisant la démarche : les verrous technologiques résidant dans l'interdisciplinarité conduisent à des verrous scientifiques nécessitant un alignement des modèles et une remise à plat des processus usuels des industriels.

    Le projet ANR ReSeed vise à mettre en place une nouvelle méthodologie, un outil et un format interopérable pour permettre l'alliance de la digitalisation sémantique et physique des objets. Avant d'appliquer les démarches sur l'industrie contemporaine il a été choisi de tester les approches sur un patrimoine déjà existant dont les connaissances ont été identifiées et dont la valeur intrinsèque n'est pas à renégocier : ReSeed sera testé sur le patrimoine industriel. A terme, si l'ANR ReSeed est un succès, un rebouclage entre les connaissances du passé et les connaissances du présent sera envisagé. Sauvegarder, analyser et comprendre ces objets du "patrimoine passé" peut permettre de les transformer en "capital présent". La transposition des connaissances du passé en connaissances contemporaines, lisibles et compréhensibles dans le système sociotechnique présent peut alors devenir source d'innovation pour anticiper notre futur.

    Une attention particulière sera portée sur la qualification du processus mis en place. Autrement appelés indicateurs de performances dans l'industrie manufacturière, ReSeed mettra en place une déontologie adaptée permettant de garantir l'authenticité et l'unicité des futurs objets numériques sémantiquement augmentés. Le projet ANR étant par nature pluridisciplinaire, le consortium constitué est également pluriel :

    • 4 laboratoires de recherche dont 3 en sciences pour l'Ingénieur et 1 en sciences Humaines et Sociales
    • 2 entreprises dont 1 en sciences pour l'Ingénieur et 1 en sciences Humaines et Sociales
    • 2 partenaires institutionnels apportant des cas d'études à échelle nationale tant dans le domaine scientifique que le domaine technique.


    La durée prévue est de 48 mois ; elle permet de tenir compte des particularités liées aux contraintes, aux règles et aux eusses-et-coutumes des différentes disciplines du consortium. Les impacts du projet sont nombreux et se situent sur plusieurs niveaux. Tant sur les emplois requis pour mettre en place le projet (2 thèses demandées, plusieurs enseignants-chercheurs et ingénieurs impliqués) que sur les retombées économiques pour les industriels fournisseurs de solutions logiciels ou de service. De plus, compte tenu du champ d'expérimentation défini pour ReSeed, le consortium ambitionne de mettre à disposition des experts du patrimoine de nouveaux outils (pour permettre une digitalisation sémantique des objets). Ces outils permettant des accès multi-niveaux, visent, à terme, de mettre à disposition de tout citoyen les connaissances capitalisées. Entre autre, un label 'patrimoine numérique 3D' sera étudié en accord avec le Consortium3D de la TGIR Huma-Num.

  • Type de projet : ANR
  • Acronyme : IPROD
  • Titre : Integrated Product Process Modular Design.
  • Responsable scientifique : Joanna Daaboul
  • Dates : 01/10/2017 au 01/10/2020
  • Résumé : Enterprises struggle to survive in today's socio-economic environment characterized by globalization, shorter product lifecycle, demand for increased product variety and customized products, exponential technological development, high uncertainty... Flexible, agile and reconfigurable manufacturing systems based on a modular process allow enterprises to survive in this environment.

    Modular design permits providing high product variety and flexibility with reduced costs. Product modular design is an old concept, but modular process is relatively new. There exists many research works on both methods, yet seldom are those considering integrated product/process modular design. This project aims at proposing an integrated product/process modular design method and to develop an integrated product/process configurator which allows different users to add/remove/modify product or process modules and to develop different product variants, customizable and new products. This consists of at first proposing a module conceptual model based on an integrated product/process approach. This requires analyzing existing modularity typologies and classifications in order to combine and enrich the most adequate ones for an integrated product/process approach. Considering only functionality is not sufficient. Manufacturing characteristics among other criteria should be included. Secondly, and after developing the integrated module conceptual model, an integrated modular product/process design method shall be developed. This method will include the definition of modules (what a module consists of), of an integrated product/process platform (a platform is the set of components that establish a common structure), and of an integrated product/process architecture (the way to define which modules will form the whole required product and process). Thirdly, an integrated product modules identification and process resequencing method will be developed. Even though seeking technical solutions is the major concern in product design, it is at the production stage that product costs are actually committed and product quality and lead times are highlighted the most. Therefore integrating the modular process design method in the product modular design method leads to reducing configuration time (and thus costs), production costs and increasing quality (especially in the case of high product variety). As an example, process resequencing is realized based on a predefined set of modules to form the product. The main objective is to reduce reconfiguration time while being able to produce the already chosen product modules. Whereas it would be interesting if the product modules choice takes into consideration the process resequencing constraints (time and costs). A choice between several assemblies of modules forming the product could be made based on reducing process resequencing costs and time.

    Finally, a technical platform supporting the developed integrated modular design method will be developed. It is called an integrated product/process configurator. This configurator should be based on a well-structured information model supporting an integrated approach. Many information models exist. The aim of the project is not to develop a new one, but to choose and enrich an already existing model. The configurator has to be extendable, scalable and flexible to support new product/process modules, architectures and platforms.

    All the developed concepts, methods and tools will be validated and evaluated using a use case: car headlights. Car headlights are formed of several mechanical and mechatronics sub-systems. They are sufficiently complex to test the developed integrated modular design method.
  • Mots clés : Architecture de produit, Conception modulaire, complexité, diversité, ergonomics, man-machine interfaces, process engineering, processus modulaire, reconfiguration, Industrial design, Plug&Play, Production technology, product design