Accompagner la conception des pièces et des systèmes mécaniques grâce à l’optimisation topologique
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L’IRT SystemX a développé, en collaboration avec le groupe Safran, une plateforme d’optimisation topologique pilotée par la méthode des lignes de niveau : PISCO. Ce processus outillé novateur permet d’optimiser la forme d’une pièce mécanique à partir d’un cahier des charges défini préalablement (tenue à la rupture, niveaux vibratoires, etc.).
PISCO met en œuvre un processus outillé robuste pour faire évoluer la ligne de niveau d’une pièce mécanique au cours
de l’optimisation. Elle permet l’utilisation d’un remaillage conforme à la pièce lors de chaque itération avec un potentiel d’enrichissement important rendant possible l’intégration de nouveaux critères d’optimisation et de fabrication ainsi que de nouvelles contraintes physiques de performances mécaniques par exemple. Cette plateforme a été exploitée sur des cas d’usage académiques et industriels. Elle intègre plusieurs fonctionnalités telles que la prise en compte des contraintes de fabrication pour les procédés de type fonderie et la capacité à gérer les incertitudes liées au cahier des charges des industriels. Elle a été mise en open source et sera accompagnée d’un plan de montée en maturité, pour servir à l’ensemble de la communauté scientifique et pour accompagner au mieux les industriels dans l’intégration de leurs cas d’usage.
Différents algorithmes et méthodes de conception ont été intégrés au sein de la plateforme PISCO afin de proposer un processus outillé robuste. Nos utilisateurs ont ainsi identifié les meilleurs compromis pour optimiser la conception de leurs pièces mécaniques.
Chiara Nardoni, Ingénieure-chercheuse confirmée, Architecte calcul scientifique, IRT SystemX
Interview
Grégoire Allaire
Professeur, École polytechnique
Comment la communauté académique s’est-elle mobilisée autour de la création de la plateforme PISCO ?
Lors du projet TOP (Topology Optimization Platform) de l’IRT SystemX, dédié au développement d’outils d’optimisation topologique de structures mécaniques, les partenaires industriels se sont appuyés sur deux laboratoires académiques : le Centre de mathématiques appliquées (CMAP) de l’École polytechnique et le laboratoire Jacques-Louis Lions de Sorbonne Université et de l’Université de Paris Cité. Ces deux laboratoires avaient déjà une longue expérience de collaboration avec les principaux partenaires du projet : Airbus, ESI Group, Renault Group et Safran.
Qu’apportera sa mise en open source au domaine de l’optimisation topologique ?
Au-delà de la perspective de recherches et d’applications nouvelles, le moteur des deux laboratoires académiques investis au sein du projet TOP a été le développement d’une plateforme logicielle open source, qui permette de fédérer une large communauté d’utilisateurs et de développeurs. Les développements numériques lors d’une collaboration demeurent trop souvent restreints à quelques utilisateurs industriels, et il n’est généralement pas possible de réutiliser des briques logicielles pour d’autres applications. La plateforme PISCO va inverser cette tendance et offrir une pérennisation et une maintenance stable de l’implémentation informatique des algorithmes d’optimisation de formes.
Interview
Christian Rey
Expert Émérite, Safran
À quelles problématiques de conception répond la plateforme PISCO ?
En phase de conception amont, la plateforme PISCO rend possible l’optimisation de la forme de diverses pièces mécaniques en tenant compte de cahiers des charges complexes affichant de nombreuses contraintes de fabrication et des exigences de maîtrise des incertitudes des conditions opérationnelles. L’objectif est de répondre à un enjeu stratégique pour le monde industriel : la réduction de la masse des pièces mécaniques. Pour cela, nous optimisons les formes des pièces et nous y intégrons le moins de matière possible, la matière au juste besoin, tout en garantissant la tenue en service.
Que vous a apporté votre collaboration avec l’IRT SystemX ?
La collaboration dans le cadre du projet TOP a permis un fort effet de levier dans le développement de la plateforme PISCO. C’est aussi une ambition partagée de capitalisation et de valorisation accélérée des travaux académiques au meilleur de l’état de l’art grâce à l’interaction avec nos partenaires académiques de renom dans le domaine de l’optimisation de forme pour enrichir cette plateforme. Notre collaboration nous a permis de développer des outils qui nous permettront demain de concevoir plus vite et mieux, en intégrant l’optimisation multi-physique et les contraintes de fabrication additive.
