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Comment Michelin conçoit des pneus qui résistent mieux à l'aquaplaning grâce à la simulation numérique

Vidéo Un pneu de voiture est-il le même en 2019 qu'il l'était en 1999 ? Pas du tout ! Les fabricants de pneumatiques, Michelin en tête, redoublent d'efforts pour améliorer en permanence les performances de leurs produits. Au cœur de ces innovations : la simulation numérique. Elle permet notamment à Michelin de s'assurer que ses pneus ne fassent pas d'aquaplanage, même lorsqu'ils sont usés.
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Comment Michelin conçoit des pneus qui résistent mieux à l'aquaplaning grâce à la simulation numérique
Exemple de simulation d'hydroplanage à 80 km/h. © Michelin - NextFlow Software - CNRS - LHEEA Centrale Nantes

On pourrait penser de prime abord qu'il n'y a rien de plus basique que le pneumatique dans le monde automobile. Il est pourtant régulièrement le théâtre d'innovations qui reposent en grande partie sur la simulation numérique. Michelin, pionnier français du secteur, investit lourdement dans la recherche et développement pour s'assurer de rester à la pointe de l'industrie.

 

"Pour créer les meilleurs produits possibles dans un environnement très concurrentiel, il nous faut pouvoir intégrer les dernières innovations à la fois sur le plan des matériaux, de la sculpture et de l'architecture du pneu, explique Yohan Le Chenadec, responsable performance adhérence au Centre de technologies Michelin. Et le seul moyen de le faire de façon efficace, en testant et améliorant sans cesse le pneu lors de sa conception, c'est la simulation numérique."

 

Mieux gérer l'hydroplanage...

Dans ce cadre, Michelin travaille notamment avec la start-up nantaise Nextflow Software, spécialiste de la simulation appliquée à la mécanique des fluides. La jeune pousse a été fondée en 2015 et est issue du laboratoire de recherche de l'École centrale de Nantes.  Michelin utilise l'un de ses logiciels appelés SPH-flow. Il est basé sur la méthode dite des "smoothed particle hydrodynamics", qui représente les écoulements de fluide sous la forme de particules.

 

"Cela nous permet de nous dispenser d'une étape compliquée et lourde que requèrent les autres méthodes : le maillage fluide-structure, détaille Vincent Perrier, CEO de Nextflow Software. Il faut habituellement préciser l'environnement 3D dans lequel on évolue, notamment le volume de fluide. Or une méthode maillée ne peut pas répondre à la simulation d'un environnement complexe comme un pneu qui se déforme, qui est en mouvement, qui est dans un volume d'eau donné."

 

 

Concrètement, en couplant le modèle de pneu solide de Michelin et le modèle de mécanique des fluides de Nextflow, qui s'occupe de l'interaction de l'eau sur la route, il est possible d'effectuer une simulation en seulement une heure alors que cela peut prendre une semaine en faisant un maillage. Et il devient surtout possible de simuler des scénarios beaucoup plus complexes.

 

"La technologie de Nextflow nous permet de vraiment dépasser les limites auxquelles nous étions confrontées auparavant sur la simulation de l'hydroplanage, explicite Yohan Le Chenadec. Nous pouvons par exemple simuler la rugosité des cailloux de la route, ce qui étant impossible jusqu'alors." Cela permet aussi une représentation plus fine du pneumatique, qui prend en compte toute la complexité de ses rainures. Cette meilleure fidélité donne une simulation plus exacte.

 

...Y compris sur un pneu usé

C'est notamment grâce à ces méthodes que Michelin arrive à produire des pneus à la longévité hors pair. "Pour l'hydroplanage, le volume de vide possible pour stocker et évacuer l'eau diminue avec l'usure, rappelle Yohan Le Chenadec. Or nous souhaitons qu'il reste performant malgré cela. On imagine donc des creux cachés, des sillons qui s'ouvrent au fur et à mesure pour que le pneu garde une capacité d'évacuation de l'eau. C'est l'une de nos innovations qui est déjà sur le marché."

 

Evidemment, Michelin continue de réaliser des prototypes physiques pour valider l'exactitude des simulations et pouvoir passer à la production. Mais ce recours au numérique permet de tester plus, mieux et plus en amont, afin de ne réaliser des prototypes que dans les phases finales de la conception. "Il faut savoir que nous avons plus de 400 outils de simulation pour concevoir les pneumatiques, avance Yohan Le Chenadec. L'objectif est de limiter le côté essai-erreur, de faire bon du premier coup." A la clé, des économies et surtout des gains de temps qui permettent d'accélérer la mise sur le marché.

 

C'est une tendance globale dans l'industrie automobile, aussi bien chez les équipementiers que les constructeurs. "Les premières phases de proposition de solutions pneumatiques qu'on adapte à un véhicule commencent à être faites de manière complètement virtuelle, on envoie des maquettes numériques aux constructeurs au lieu d'envoyer des prototypes physiques," révèle Yohan Le Chenadec.

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