Plus de simulation, plus d'innovation
Discrètes et indispensables : les centrales hydrauliques assurent la transmission fiable de forces importantes. La société HAWE Hydraulik SE d'Aschheim, près de Munich, s'impose dans la concurrence mondiale avec des solutions d'avant-garde "made in Germany". L'une des clés de cette réussite est l'utilisation intensive de la technologie de simulation.
Les ingénieurs de HAWE utilisent des simulations complètes pour explorer systématiquement le potentiel d'optimisation des blocs d'alimentation, même là où l'on ne s'y attend pas dans le secteur hydraulique..
"Qu'il s'agisse d'un nouveau développement ou d'un développement ultérieur, notre objectif est d'obtenir un seul prototype avant que le produit ne soit fabriqué en série", souligne Stefan Macho, responsable de la simulation R&D, qui incite à l'utilisation de la simulation dans le domaine du développement de HAWE Hydraulik SE depuis plus de dix ans. Avec succès : Les solutions HAWE sont prêtes pour le marché plus rapidement et de manière plus rentable, sans compromis sur la qualité. Les prototypes virtuels, qui sont modélisés, analysés et optimisés (ou simulés) à l'écran, contiennent tous les détails. La possibilité de les modifier rapidement et avec souplesse donne aux développeurs toute latitude pour adopter des approches nouvelles et innovantes.
Maîtriser la complexité
Les groupes hydrauliques sont loin d'être des produits simples. En fait, l'interaction fiable et intelligente des effets mécaniques, de la dynamique des fluides, de l'acoustique et du contrôle est obligatoire. Il faut non seulement gérer chaque domaine physique, mais aussi reconnaître, évaluer et coordonner les interactions entre eux. Cela est possible grâce à des outils numériques utilisant la simulation. Les prototypes sur le banc d'essai atteignent rapidement leurs limites. Chez HAWE, ces tests ne sont effectués que pour la validation finale du produit développé numériquement.
Avec la simulation, la complexité devient une opportunité d'amélioration, de réalisation de nouvelles approches et d'innovation. Des détails minimes mais importants sont découverts, les corrélations deviennent transparentes, les idées sont rapidement testées, même dans des domaines qui ne sont pas abordés par un processus de développement classique.
HAWE Hydraulik pour les exigences les plus élevées
Traditionnellement, les composants et systèmes de HAWE se caractérisent par leur construction en acier, adaptée à des pressions extrêmement élevées (jusqu'à 800 bars) et une conception très compacte. Ces caractéristiques sont obtenues grâce à un niveau élevé d'intégration verticale, qui garantit notamment des produits pratiquement étanches. Structurés selon un principe modulaire global, les composants hydrauliques HAWE peuvent être utilisés dans les scénarios d'application les plus divers.
Le bloc d'alimentation compact de type InKA optimisé
Le groupe hydraulique compact InKA se caractérise par sa conception modulaire. Cela permet de réaliser rapidement et facilement différents volumes d'utilisation et débits. L'exemple de ce nouveau développement montre la contribution de diverses applications de simulation.
L'InKA est compact, robuste et nettement plus silencieux que les produits comparables, notamment parce que de nombreux composants porteurs ont été calculés et optimisés pendant la phase de développement. Stefan Macho ajoute : "Un tel développement dans un laps de temps restreint est un défi particulier, compte tenu des exigences élevées imposées à l'unité. Compte tenu de sa polyvalence et de sa modularité, cela inclut le comportement thermique, la compacité et l'étanchéité, la réduction du bruit et la fiabilité, sans oublier un design attrayant mais soucieux des coûts."
Mécanique et matériaux
Pour atteindre ces objectifs, les distributions de contraintes dans les plaques d'extrémité et dans le canal de collecte de la pression ont été analysées à l'aide d'Ansys Mechanical et optimisées en déterminant le meilleur matériau possible pour la plage de pression spécifiée.
Compacité grâce au joint plat
La possibilité d'une pression de surface sur les joints a également été analysée et conçue de manière optimale. En effet, InKA a été le premier dans cette catégorie à être équipé d'un joint plat, ce qui facilite sa conception compacte. Pour ce faire, une pression de surface fiable a dû être appliquée dans chaque zone. Si la pression de surface tombe en dessous du niveau critique, des fuites se produisent et l'huile s'échappe.
Réduction des émissions sonores
InKA propose également des caractéristiques qui sont souvent négligées lors du développement du bloc d'alimentation, mais qui sont appréciées par le client. Un potentiel de réduction des bruits de structure et de distribution plus efficace de la température a été identifié dans les géométries de raidissement modifiées et également réalisé à l'aide d'Ansys Mechanical. Résultat : InKA est environ 7 dB plus silencieux que les blocs d'alimentation précédents de la marque HAWE dans sa classe de performance.
Un comportement thermique sous contrôle
Après l'apparition de couches de température irréalisables dans le bloc d'alimentation pendant le processus de recirculation de l'huile, leur formation a pu être identifiée à l'aide d'une analyse détaillée assistée par simulation avec Ansys Fluent et des mesures appropriées ont pu être prises pour aboutir à un mélange. Le comportement thermique de l'ensemble du bloc d'alimentation est examiné à l'aide d'un modèle de réseau par simulation de système, en tenant compte de différents cycles de charge définis.
L'innovation comme approche fondamentale
Toutes les optimisations mentionnées (et non mentionnées) font partie du système global InKA. "En fin de compte, on se rend compte que la simulation peut faire plus, ce qui signifie que les domaines doivent se rapprocher pour obtenir encore plus d'avantages des domaines individuels", explique Stefan Macho. En résumé, chaque variante optimisée ne peut être mise en œuvre qu'après avoir fait ses preuves en interaction avec les autres composants et processus physiques du système de produit complet. La gestion de ces interactions est pratiquement impossible sans une technologie de simulation fiable.
Le développement ciblé du groupe hydraulique de type InKA est un exemple de l'engagement en faveur de l'innovation qui fait partie des principes d'entreprise de HAWE. L'utilisation des technologies de simulation en est l'une des clés, et le partenariat étroit avec les spécialistes de CADFEM souligne la volonté de HAWE d'être toujours à la pointe de la technologie et de la méthodologie. Car l'innovation ne concerne pas seulement les produits, mais l'ensemble des processus et des systèmes de HAWE.
HAWE Hydraulik et CADFEM
Pour l'introduction et le développement de la simulation, HAWE Hydraulik s'appuie sur le soutien partenarial de CADFEM Germany GmbH. Cela va du conseil et de l'acquisition du logiciel Ansys nécessaire à la configuration et à l'installation des solutions matérielles appropriées, en passant par l'assistance aux utilisateurs, la formation et le perfectionnement. Parce que ce système fonctionne, HAWE est toujours disponible en tant que client de référence.
