La moitié des coûts les plus importants, liés aux tests expérimentaux, sont économisés

Stop : Une destruction créative complète

EW-EURODRIVE utilise la simulation d'Ansys depuis près de 30 ans en bénéficiant des conseils et des connaissances en ingénierie de CADFEM (Ansys Elite Channel Partner). Il y a encore 7 ans, EW-EURODRIVE utilisait essentiellement l'analyse FEM pour vérifier ses propres méthodes de calcul. Il n’y alors avait que peu de moyens de modéliser les processus dynamiques et les opérations transitoires comme le comportement du système ou les vibrations de torsion - qui ont tous un impact sur le groupe motopropulseur.

Par ailleurs, le marché mondial est devenu plus exigeant et plus exigu avec de nouvelles entreprises, augmentant la concurrence et proposant des répliques à un prix inférieur. Pour garder sa position de leader mondial, SEW-EURODRIVE met continuellement en avant son expertise étendue dans le domaine de la conception et continue de se déployer à l'international. Sur ses marchés principaux, l'entreprise voit encore de bonnes opportunités de marché, notamment dans le secteur des technologies d'automatisation, mais a besoin d’outils performants pour aider l'équipe à développer des offres plus compétitives.

"Nous nous sommes enlisés dans la conception et nous avons donc décidé, il y a 7 ans, de procéder à une destruction créative complète", explique le Dr Jörg Hermes, directeur général de Innovation Mechanics. "Pour ce faire, nous avons mis en place des équipes d'ingénieurs interdisciplinaires, comprenant entre autres, des experts en des tribologie, en matériaux, des chimistes et des spécialistes en mécanique des fluides. Nous nous sommes permis ce luxe car nous étions convaincus que c'était la seule façon de faire progresser efficacement la technologie. Nous nous sommes complètement repositionnés avec l'objectif de remplacer 50 % de nos tests sur banc d'essai par la simulation dans les 5 prochaines années afin réduire les coûts et le temps de développement, et augmenter considérablement le niveau de la technologie dans le même temps".

Objectif : Rendre la simulation plus efficace

Markus Lutz, qui travaillait à l'époque pour SEW-EURODRIVE depuis six ans (depuis 2007), alors ingénieur en vibrations et acoustique dans le domaine du développement des réducteurs, a accepté le défi et est devenu l'un des meilleurs experts en simulation de la société.

"Je savais que nous devions être capables de modéliser les processus dynamiques afin de pouvoir utiliser efficacement la simulation. J'ai commencé avec des outils unidimensionnels pour simuler les vibrations de torsion et j'ai rapidement réalisé que nous avions besoin d'un véritable système de simulation à corps multiples dans lequel nous pourrions représenter tous les degrés de liberté", explique M. Lutz. "Cela nous a finalement permis de simuler un système d'entraînement complet. Mais seuls les corps rigides pouvaient encore être cartographiés. Cela signifiait que nous avions besoin d'une simulation multi-corps flexible pour pouvoir également prendre en compte les déformations des boîtiers, des arbres ou des applications des clients ".

Et c'est parti ! Simulation par conviction

SEW-EURODRIVE a travaillé en étroite collaboration avec CADFEM pour surmonter ce défi, et a finalement choisi Ansys pour préparer des corps flexibles créés en CAO pour la simulation et les utiliser dans la simulation multi-corps.  "C'était un saut quantique pour le niveau de détail qui pouvait être modélisés", poursuit M. Lutz. "Nous avons alors pu soudainement étudier les roulements individuels, la répartition spécifique de la pression avec tous ses effets tels que l'ajustement, la température, la conformité du boîtier et les effets de bande dans les roulements. Cela nous a permis de mieux prévoir la durée de vie des pièces individuelles, mais aussi des systèmes, et de déterminer avec précision, par exemple, les précharges des roulements pour le montage ou la rigidité au basculement". 

Dans l'ensemble, nous avons pu réduire de moitié le coût de nos tests, mais le temps que nous gagnons est encore plus précieux", explique le Dr Jörg Hermes. "Il est si important que nous trouvons qu'il est presque impossible de le quantifier. Par exemple, nous avions souvent besoin de plus de 6 mois pour la planification, la construction et la mise en service d'un banc d'essai de réducteur d'une puissance de 500 kilowatts. La simulation nous fournit des résultats en deux semaines. Outre le logiciel de simulation Ansys, le partenariat de longue date avec CADFEM et son expertise unique sur Ansys et la simulation ont été déterminants pour la réussite du projet. Nous bénéficions également des formations, de l’assistance téléphonique, des mises à jour et des discussions informelles avec l’équipe de CADFEM lors de leur conférence annuelle sur la simulation". 

"Bien que nous fassions encore des tests sur banc d'essai, la simulation nous a permis de les rendre plus ciblés, moins longs et moins coûteux ; en particulier pour des applications comme la validation de matériaux ou de pièces individuelles", ajoute Markus Lutz. "Avec la simulation, la validation physique n'est plus un processus itératif coûteux ; dans 99% des cas, nous n'avons besoin que d'une seule validation pour un système". 

Attentes dépassées

En utilisant le logiciel de simulation Ansys, SEW-EURODRIVE a pu augmenter de 30% en moyenne les performances de pièces individuelles comme les porte-satellites d'un réducteur de précision ou la résistance du boîtier d'un agitateur industriel.

"La simulation Ansys a également joué un rôle majeur dans le développement de notre série de produits X.e et nous avons pu transférer ces réducteurs industriels à la nouvelle génération", poursuit M. Lutz. "Nous avons utilisé la simulation multi-corps flexible pour calculer avec précision la déformation de toutes les pièces et du carter et des roulements du réducteur industriel. Cela nous a permis de développer une conception exacte de la micro-géométrie du réducteur qui a conduit à une augmentation de la capacité de charge de la denture et à une réduction du bruit. La simulation fluidique nous a également permis d'améliorer l'écoulement de l'huile et le mouillage de l'intérieur. Elle a également permis d'améliorer les performances de limite thermique et de réduire le niveau d'huile dans le réducteur".

L'intérêt de la simulation est également démontré à un autre niveau, jusqu'alors inattendu. La possibilité de calculer rapidement les performances de différentes combinaisons du grand nombre de pièces individuelles d'un système à l'aide de la simulation et de jumeaux numériques ouvre des options entièrement nouvelles pour le service des ventes et génère une valeur ajoutée. De nombreux clients importants exigent désormais activement la simulation dans leurs entretiens de conseil.

À propos de SEW

La société SEW-EURODRIVE a été fondée en 1931 et est à la pointe de la technologie d'entraînement depuis près de 90 ans. Aujourd'hui, l'entreprise se positionne sur ce produit, avec un système modulaire à la base de son succès, - Les processus avec la coordination précise du conseil, du produit, du délai de livraison, de la formation et du service après-vente – Le future avec des connaissances spécifiques inhérentes aux différents domaines et à chaque produit.  Ceci s’applique au moteur, au réducteur et aux composants électroniques qui entraînent des bandes transporteuses, aux systèmes de transport mobiles, aux grues, aux usines d'embouteillage, et aux innombrables autres applications et lignes de production - Dans les secteurs automobiles, agro-alimentaires ou l'industrie du ciment. L'entreprise familiale emploie plus de 18 000 personnes dans le monde entier et réalise un chiffre d'affaires annuel de plus de 3,3 milliards d'euros. Son siège social se trouve à Bruchsal, près de Karlsruhe, en Allemagne.