Grues sur chenilles à haut rendement, grues hydrauliques sur chenilles, équipements de génie civil pour fondations profondes
Liebherr-Werk Nenzing s'appuie sur Ansys et CADFEM
Liebherr-Werk Nenzing GmbH continue d'établir les standards en matière de grues sur chenilles, de grues hydrauliques sur chenilles et de divers types d'équipements de génie civil pour fondations profondes. Les simulations avec Ansys sont fermement ancrées dans le développement des produits et seront encore intensifiées. Parce qu'il y a encore beaucoup à faire, la numérisation, l'électrification et le thème de la durabilité ont fait leur apparition dans le domaine de l'ingénierie des fondations profondes.
Liebherr-Werk Nenzing : l'innovation dans les machines de construction
Dans le Vorarlberg, à l'extrême ouest de l'Autriche, se trouve la ville de Nenzing. Depuis 1976, cette ville est le siège du leader mondial de l'innovation dans le domaine des machines de construction. On ne devient pas un leader de l'innovation instantanément. C’est plutôt un défi permanent. Liebherr-Werk Nenzing GmbH relève ce défi et continue d'attirer l'attention, avec de nouveaux produits, des récompenses et des records mondiaux.
Les ingénieurs de Liebherr-Werk Nenzing se préoccupent depuis longtemps du chantier de l'avenir, sur lequel on emploiera des produits numériques, silencieux et respectueux de l'environnement. Liebherr propose déjà aujourd'hui les premières machines de construction alimentées par batterie au monde, dans sa série "unplugged". En outre, de nouvelles solutions informatiques et de nouveaux systèmes d'assistance sont nécessaires pour rendre les processus du système global du chantier plus efficaces. Avec des logiciels pour la planification virtuelle des opérations de grue ou des simulateurs de formation innovants pour plus de sécurité, Liebherr donne également le ton dans ces domaines.
Pionniers de la simulation dans les petites et moyennes entreprises
Les simulations basées sur des prototypes virtuels de nouveaux produits n'étaient pas une évidence dans les années 1980. Surtout pour les PME. À Nenzing, elles faisaient déjà partie du répertoire des ingénieurs de Liebherr à l'époque - un énorme avantage en termes de développement. "L'immense potentiel de la technologie de simulation, à savoir pouvoir cartographier, évaluer et améliorer avec précision les conditions de charge grâce à un ordinateur, a ici été reconnu très tôt", explique non sans fierté Bertram Peer, chef du département de l'analyse structurelle. "Dès le début, c’est le logiciel Ansys qui a été principalement utilisé. Et CADFEM, qui était alors une "jeune pousse", était déjà à bord en tant que partenaire pour le conseil, la formation et l'assistance téléphonique", ajoute Peer.
Simulation – De l’idéation au banc de test
Bertram Peer fait partie de l'équipe actuelle de Nenzing qui comprend plus de 40 ingénieurs qui utilisent les produits Ansys dans presque tous les domaines du développement de produits pour l'analyse de problèmes physiques les plus variés. Les simulations Ansys accompagnent l'ensemble du processus de développement :
- De l'identification des premières idées de produits ...
- ... à leur développement précis en un prototype numérique détaillé ...
- ... jusqu'à la vérification du produit fini ...
- ... qui s'effectue en étroite collaboration avec les ingénieurs d'essai sur le banc d'essai.
Systématiquement, jusqu’à l'aiguille dans la botte de foin
Le point de départ de tout développement est l'élaboration de la conception des composants de base. Au lieu de calculs analytiques approximatifs, Liebherr s'appuie sur des outils de simulation alimentés par des données de mesure et des valeurs empiriques. Après tout, il s'agit de machines complexes où d'innombrables configurations, conditions limites et cas de charge doivent être pris en compte. "Dans le cas de la LR 1400 SX, notre dernière grue sur chenilles d'une capacité de charge maximale de 400 tonnes, il y avait plusieurs milliers de configurations potentielles au départ, chacune avec 35 cas de charge", explique Bertram Peer, responsable du département d'ingénierie structurelle. Il poursuit : "Je ne peux pas imaginer une analyse axée sur les objectifs sans le soutien de la simulation." Et c'est loin d'être une simple question de détails.
Une fois que les dimensions essentielles des composants et les cas de charge sont disponibles, l'examen détaillé des options les plus prometteuses commence. Viennent ensuite l'importation de la géométrie depuis le système de CAO Creo, la préparation orientée simulation et le maillage des modèles avec Ansys DesignModeler, Ansys SpaceClaim et Ansys Mechanical.
Vient ensuite la simulation proprement dite dans le programme standard Ansys Mechanical ou dans Mechanical APDL, une variante enrichie de valeurs empiriques et individualisée par et pour Liebherr. Des modules étroitement imbriqués garantissent une qualité élevée et une faible propension aux erreurs dans le traitement des données, ainsi que des algorithmes de contact robustes pour la modélisation exacte de mécanismes et de connexions complexes. Une force particulière d'Ansys est également utilisée pour les phénomènes non linéaires, que ce soit dans la géométrie de la construction de la flèche mince ou dans le comportement des matériaux. Par exemple, lors de la protection contre les surcharges.
Examen détaillé des composants importants pour la sécurité
La sécurité des machines est une priorité absolue. Les exigences élevées auxquelles les machines de construction doivent répondre pour être homologuées et les demandes de qualité des clients de Liebherr signifient que la mise en œuvre conservatrice des normes et directives actuelles ne suffit souvent pas.
Les ingénieurs de Liebherr vont donc un peu plus loin : afin d'exclure tout risque, les zones des composants soumises à des contraintes particulièrement élevées sont contrôlées à l'aide de modèles extrêmement détaillés, tenant compte de tous les effets non linéaires imaginables.
Au-delà de la mécanique des structures
En plus de la mécanique des structures, d'autres disciplines de simulation sont utilisées pendant le développement du prototype numérique. Les simulations de dynamique des fluides numériques (CFD) sont utilisées, entre autres, pour analyser et optimiser l'équilibre thermique des machines. Contexte : En raison de la conception compacte et de la puissance installée élevée, chaque détail est important en ce qui concerne le flux d'air froid. Grâce à la CFD, les développeurs ont un aperçu précis des systèmes et peuvent les concevoir de manière à obtenir une efficacité maximale des machines avec une consommation de carburant minimale.
L'électrification des machines de construction est un grand sujet. Liebherr-Werk Nenzing GmbH a posé un jalon en 2019 en lançant la LB 16 unplugged, la première foreuse à batterie au monde. Elle a été suivie peu de temps après par la LR 1250.1, la première grue sur chenilles électrique.
Dans le fonctionnement d'une batterie, le refroidissement est primordiale - et est traité avec la CFD. Les simulations d'écoulement avec Ansys Fluent ont permis de déterminer l'emplacement idéal du groupe de refroidissement, en tenant compte de tous les composants à l'intérieur de la machine. D'autres domaines d'application de la CFD sont l'analyse de la charge exercée par le vent sur les machines, l'optimisation du flux d'air de la climatisation de la cabine et la conception du système d'échappement des machines équipées de moteurs à combustion.
Plus silencieux dans et autour du véhicule grâce à la simulation acoustique
L'acoustique est une autre question qui a pris une importance considérable pour les machines de construction. L'explication est simple : le bruit des chantiers de construction, en particulier dans les zones urbaines, n'est plus accepté par le public qui s’en plaint. Ces émissions sonores sont soumises à des règles de plus en plus rigides.
L’intention de Liebherr est de minimiser la pollution sonore des machines, tant pour le voisinage, les opérateurs et les ouvriers qui se trouvent à l'intérieur ou à proximité immédiate de ces machines.
Aujourd'hui, les ingénieurs de Liebherr utilisent des simulations acoustiques des machines pour évaluer systématiquement les différentes mesures et leur efficacité pour réduire les émissions acoustiques pendant le développement des prototypes numériques.
“Early adopter” and visionary
"Les produits Ansys font partie intégrante de nos processus de développement et CADFEM nous soutient en tant que partenaire fiable depuis des décennies". Ainsi résume Bertram Peer la Success Story de la simulation chez Liebherr avec Ansys et CADFEM. Et cela continue.
Les responsables de Liebherr suivent de très près l'évolution de la technologie de simulation. Ils sont même impliqués - au moins indirectement - dans son expansion dynamique, dans la mesure où les souhaits et les idées sont souvent portés à l'attention d'Ansys et de son partenaire CADFEM pour être discutés. L'énorme processus de transformation numérique de l'économie constitue une accélération de l’utilisation d’outils de développement numériques, tels qu'Ansys, avec toutes ses possibilités de simulation. Les domaines d'application classiques sont élargis, et de nouveaux domaines, y compris des niches, sont couverts par des outils de simulation innovants. Les possibilités actuelles et futures de la simulation sont bien connues chez Liebherr et sont évaluées en permanence.
Nenzing est prête pour l'avenir numérique.
Liebherr-Werk Nenzing GmbH
Bertram Peer
www.liebherr.com
Auteur: Alexander Kunz, CADFEM
Images: © Liebherr
Publié : Juin 2022
