Les constructeurs de petits moteurs utilisent Simcenter Testlab et Simcenter SCADAS pour atteindre les objectifs opérationnels de leurs produits plus tôt dans leur cycle de développement

En quête d'amélioration continue

Chaque jour, les moteurs sont utilisés pour toutes sortes de tâches. De la construction d'un bâtiment à l'alimentation électrique d'une clinique pendant une panne de réseau, en passant par l'irrigation de champs de riz ou l'entretien des pelouses, les moteurs sont au cœur de toutes les activités.

Briggs & Stratton est un fabricant américain de petits moteurs à combustion interne dont le siège est situé à Milwaukee, dans le Wisconsin. Les moteurs de l'entreprise sont vendus dans plus de 100 pays dans le monde. Les moteurs Briggs & Stratton sont le plus souvent utilisés pour les tondeuses à gazon, les tracteurs tondeuses, les nettoyeurs haute pression, les pompes à eau, les générateurs ainsi que pour diverses applications commerciales, telles que les aérateurs et les truelles à béton.

Pour garder une longueur d'avance sur leurs concurrents et étendre sa part de marché, l'entreprise mise sur son service d'ingénierie pour améliorer en permanence les modèles et développer de nouvelles gammes de moteurs. Son laboratoire NVH spécialisé veille à ce que les niveaux sonores et vibratoires soient les plus optimaux possible et que la durabilité des produits répondent aux attentes de leurs clients.

Atteindre les objectifs opérationnels pendant la phase de développement du produit

Le système d'acquisition de données Simcenter™ SCADAS et le logiciel Simcenter Testlab™ occupent une place centrale dans le travail du laboratoire NVH puisqu'ils fournissent aux ingénieurs et aux techniciens un processus qui leur permet d'atteindre les objectifs relatifs aux produits plus rapidement au cours du cycle de développement. Ce laboratoire est composé d'un petit groupe d'ingénieurs experts dans le domaine du NVH et de la durabilité. Il dispose actuellement de quatre systèmes Simcenter SCADAS : deux d'entre eux sont utilisés pour l'acquisition dans des chambres semi-anéchoïques et les deux autres sont appliqués aux outils de mesure portables en laboratoire et sur le terrain.

La puissance acoustique et la qualité sonore sont calculées à l'aide de Simcenter SCADAS, lequel est installé dans la salle de contrôle. Quant à Simcenter Testlab, il est utilisé pour effectuer le suivi des données et des processus en direct pendant l'enregistrement, ce qui permet de réduire la durée des tests et du post-traitement lors de l'analyse. Les modèles d'essai Simcenter sont créés pour effectuer des mesures sonores et vibratoires sont désormais plus faciles à documenter. Cela améliore les capacités d'essai et garantit des procédures communes à tous les employés du laboratoire NVH.

Brett Birschbach, ingénieur en chef, commente : "Je ne sais pas combien de fois un ingénieur m'a dit que ce logiciel est vraiment facile à utiliser ! Il est bien plus simple que ce que nous utilisions avant, car il est plus flexible."

"Avec Simcenter Testlab, les données sont dans l'arborescence et vous pouvez les déplacer, les visualiser et les comparer facilement avec d'anciens projets", déclare Brett Weed, ingénieur NVH et durabilité.

Allier conception et normes de qualité

Lorsque l'on construit des moteurs, le niveau sonore est une préoccupation majeure. En Europe, par exemple, il existe plusieurs réglementations de certification. Les analyses spectrales, la puissance sonore et les mesures relatives à la qualité sont prises en compte dès le départ. Les ingénieurs NVH examinent les sources de bruit dans leurs produits et ajustent la conception pour correspondre aux normes de qualité.

Dans les installations dédiées aux essais de Briggs & Stratton, la plupart des produits sont testés sur du béton, mais on utilise également de l'herbe artificielle pour les tondeuses à gazon. Les produits sont également testés sur des bancs de charge (horizontaux ou verticaux, avec des vitesses et des charges différentes) pour imiter les conditions de charge sur les applications, ainsi que pour mesurer le son que le l'utilisateur entendra. Des jurys d'évaluation déterminent ensuite quels bruits sont les moins agressifs pour les utilisateurs.

Ces types de mesures leur permettent également de procéder à l'étiquetage du bruit conformément aux directives du marché. L'équipe NVH s'appuie sur des mesures précises pour certifier la qualité des produits. "Notre objectif est de maintenir une qualité sonore et vibratoire optimale pour nos produits, c'est pourquoi nous utilisons les solutions Simcenter", explique M. Birschbach.

Acoustique et Vibrations

Les vibrations du moteur et des applications sont également enregistrées à l'aide de Simcenter afin d'identifier les sources sonores qui en résultent. Elles sont mesurées à l'aide de données de Simcenter SCADAS, sur un banc d'essai dédié au développement et à la vérification du moteur. Simcenter Testlab permet de corréler le son et les vibrations de l'application et d'analyser les données pour les améliorer.

"J'utilise Simcenter pendant toutes les phases d'essai, du début des mesures jusqu'au traitement final", ajoute Brett Weed.

Les vibrations et les déformations sont également mesurées dans des conditions d'utilisation normales sur le terrain. Les vibrations et les déformations sont mesurées à l'aide des outils Simcenter et les enregistrements sont appliqués aux essais accélérés du moteur et du produit terminé. SCADAS XS est un système d'équipement d'acquisition portable adapté à ce type de mesures. Par exemple, il est important de mesurer les vibrations causées par le moteur sur le guidon d'une tondeuse à gazon pour des raisons de sécurité et de confort, et pour s'assurer qu'elles soient conformes aux directives (norme ISO 2631) relatives à l'exposition des individus aux vibrations.

Fournir un produit durable

Le même équipement est utilisé pour les tests de durabilité. Une fois acquises, les données peuvent être converties pour être utilisées sur des tests accélérés avec un excitateur ou un système de test hydraulique. Le laboratoire NVH utilise des jauges de déformation et un spectre de dommages dus à la fatigue pour ses essais accélérés. Les tests modaux sont effectués à l'aide d'un excitateur ou d'un marteau utilisé sur les moteurs et les produits avec les solutions d'essai Simcenter. La configuration modale du marteau et de l'excitateur dans Simcenter Testlab est facile à utiliser et fournit une représentation précise des résultats.

Les outils de traitement proposés par Simcenter permettent aux ingénieurs d'évaluer les réponses du moteur aux vibrations afin de déterminer l'équilibre optimal et identifier les domaines à améliorer au niveau des composants.

Le moteur horizontal 200 Vanguard (VG) de Briggs & Stratton en est un exemple. Le 200 VG est disponible au grand public et est soumis à des normes élevées en termes de fiabilité, de facilité d'utilisation et de confort pour l'opérateur.

Les avantages de la flexibilité

L'adoption du modèle de jetons de licence s'est avérée très bénéfique pour les ingénieurs de Briggs & Stratton chargés des essais NVH et de la recherche et du développement (R&D). Il s'agit d'un modèle flexible qui donne aux utilisateurs un accès à une large bibliothèque de modules de logiciels pour réaliser des tests et des analyses de données. Contrairement aux licences nominatives, avec lesquelles seules les licences spécifiquement achetées peuvent être utilisées, cette option permet aux utilisateurs d'exécuter n'importe quelle combinaison de modules logiciels avec des jetons.

Tous les problèmes sont différents et nécessitent des outils différents. Avec le système de jetons, toutes les solutions sont à votre portée.

"L'une des choses que nous apprécions particulièrement avec Simcenter Testlab est son modèle de licence par jetons", explique M. Birschbach. "Un monde de possibilités s'ouvre à nous. Nous sommes capables d'effectuer les analyses dont nous avons besoin, quand nous en avons besoin. Si nous voulons faire une analyse modale un jour et une prédiction de la durée de vie le lendemain et ensuite analyser la qualité du son, c'est possible ! Je n'ai pas besoin d'acheter des logiciels individuels. La flexibilité est immense, et nous avons un service NVH relativement petit."

Le système de jetons donne la possibilité aux ingénieurs de tester les innovations au fur et à mesure qu'elles se présentent, ce qui leur permet de découvrir de nouvelles techniques.

Le service d'assistance de Siemens a facilité les essais pour les ingénieurs NVH de Briggs & Stratton. Comme l'explique M. Birschbach : "Le support est essentiel pour une entreprise comme la nôtre, et notre expérience avec Siemens a été exceptionnelle. Leur service de support est remarquable. Non seulement vous bénéficiez d'une assistance immédiate si vous appelez, mais si le problème ne peut être résolu tout de suite, vous obtiendrez une solution dans les plus brefs délais. Et pas seulement en cas de problème ; il est également possible d'obtenir des réponses à nos questions et des conseils au téléphone, ce qui nous a été très utile."

Le laboratoire NVH de Briggs & Stratton prévoit d'étendre ses capacités à l'avenir en mettant en œuvre de nouvelles fonctionnalités offertes par le portefeuille Simcenter dans leurs essais pour optimiser encore plus la qualité de leurs produits.