Industrie 4.0
Les nouvelles technologies au service de l'Industrie du Futur
Sommaire
Conception, simulation, design
La transformation vers l'industrie 4.0 a pour objectif de fabriquer des produits uniques et personnalisés pour les consommateurs, ce qui nécessite une forte automatisation des chaines de production pour assurer de faibles volumes et maintenir la rentabilité. Cette automatisation passe par l'implémentation de capteurs communicants gérés par l'IA afin de piloter intelligemment la chaine de production. En amont, la conception de produits répondant parfaitement aux nouveaux usages requière l'utilisation de nouvelles méthodes de simulation et de design.
Prototypage, manufacturing
Dans un contexte de rapide évolution des produits, prototyper à moindre coût en s'approchant le plus prêt possible du produit final avant l'industrialisation devient un impératif. L'utilisation des nouvelles technologies telles que le jumeau numérique, la fabrication additive, les technologies lasers couplées à l'intelligence artificielle ouvre la porte à la conception rapide de prototypes fonctionnels. Parallèlement, les chaines de production se modernisent avec les cobots et la réalité augmentée.
Tests et caractérisation
S'assurer que le produit répond aux usages demande qu'il soit testé en situation quasi-réelle et que ses performances soient parfaitement évaluées. Là encore, la réalité augmentée devient un outil puissant pour reproduire des environnements réels pour tester rapidement à moindre coût. Pour des tests nécessitant des interactions physiques avec l'environnement, il conviendra d'utiliser des sites de démonstration connectés pour collecter les données en temps réel sur de plus longues périodes.
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Conception, simulation et design
Plateformes de design
Les démarches techno-push ont atteint leurs limites car souvent les solutions technologiques développées « cherchent leurs problèmes ». Le développement de solutions technologiques, de par sa complexité de gestion, la diversité des profils usagers à laquelle il est en capacité de s’adresser et les besoins auxquels il doit répondre, requière d'intégrer très tôt dans la conception l'usagers et ses comportements naturel et instinctifs. La masse de données collectées peut ensuite être incorporée à des modèles numérique de design, permettre la conception de jumeaux numériques, ou analysée par l'IA pour définir des scénarios de design du produit à prototyper.
Réalité augmentée - Réalité virtuelle
La réalité augmentée permet de combiner des données numériques avec le monde réel et ce, en temps réel. Ainsi, la réalité augmentée permet de placer dans le réel des objets numériques. L'intérêt est qu'une interaction dans le monde réel entraine un ajustement de la couche numérique, ce qui permet l'enrichissement de la base de données et donc la possibilité de mieux concevoir ensuite les produits. La réalité virtuelle est différente dans le sens où l'utilisateur est projeté dans un environnement 3D représentatif, mais sans pouvoir introduire dans celui-ci des éléments nouveaux. Cependant, elle permet de plonger l'utilisateur dans un environnement représentatif pour mieux concevoir ses produits.
Prototypage-Manufacturing
Fabrication additive
La fabrication additive permet le prototypage rapide de pièce en volume. Cette technique, devenue mature pour les matériaux polymères et composites polymère, est encore peu généralisée pour les matériaux métalliques. Le coût des imprimantes 3D est fonction de la taille des objets à concevoir, du type de matériaux, leur degré de robotisation et leur capacité à être intégrées dans une chaine de production. Ainsi, pour prototyper des nouveaux produits, il est d'usage de recourir à des plateformes technologiques ayant investi dans des équipements de pointe, mais aussi qui mettent à disposition du personnel scientifique capable de définir les maquettes numériques et les bonnes matières à utiliser. La fabrication additive est un outil utilisée dans de nombreux secteurs : aéronautique, automobile, biens de consommation, bâtiment, l'alimentation, la santé...
Laser manufacturing
Le laser manufacturing offre de multiples possibilités pour prototyper de nouveaux produits. Les lasers peuvent faire de la découpe, de l'ablation de matière, de la texturation de surface... De plus, le laser femto-seconde a la capacité de fonctionnaliser des sufaces pour les rendre hydrophile, hydrophobe ou avec des propriétés particulières. Ces technologies laser peuvent intervenir sur tout type de matériaux : les polymères, le métal, le bois, le verre ou des textiles. En termes d'utilisation, la tête laser peut être montée sur un robot 5 axes pour intervenir sur des formes complexes, ou bien être montée en série pour traiter de grandes surfaces.
tests-et-caracterisation
Tests en environnement représentatif
Les prototypes conçus ont pour vocation de subir des tests en environnements représentatifs pour vérifier les performances et leur adéquation avec le besoin. Bien que la réalité augmentée puisse encore être utilisée à cette étape du processus de développement, elle ne permet pas tout à fait de valider les performances techniques. Ainsi, des plateformes proposent des environnements de tests instrumentés avec divers capteurs pour compléter les données de tests.
Caractérisations
La caractérisation de matériaux permet de connaitre les propriétés physiques et chimiques et ainsi les comparer aux spécifications attendues. Il existe de multiples instruments selon les propriétés à analyser : ICP-MS, microscopie électronique, spectrométrie, diffractométrie... L'intérêt des plateformes est que ces équipements de caractérisation peuvent œuvrer in-situ et ainsi obtenir des données lors de la mise en fonction du matériaux.
