Utilisation de la simulation pour réduire de 90 % la durée des essais d'optimisation aérodynamique des motos

Convertir les amateurs de tradition à l'électrique

Bien que la transition vers les voitures électriques soit bien engagée, les motos électriques sont à la traîne. Ce n'est pas surprenant étant donné que ces produits attirent deux types de clients différents. La plupart des voitures servent à se rendre d'un point A à un point B avec confort et sécurité, tandis que l'utilisation d'une moto relève plus souvent de la passion. Les motards recherchent la vitesse, les sensations et l'expérience globale de chaque sortie.

Energica vise à accélérer la transition avec sa gamme de motos hautes performances entièrement électriques. "Pour les amateurs de motos à essence, l'accent est mis sur le bruit et l'odeur", explique Giampiero Testoni, directeur de la technologie (CTO) d'Energica. "Mais le changement climatique est une menace réelle que personne ne peut ignorer. Nous avons voulu encourager la nouvelle génération d'amateurs de motos électriques en leur offrant le même niveau de performance, sans pollution."

Optimiser le développement aérodynamique

Le développement d'une moto haute performance nécessite non seulement un groupe motopropulseur efficace, mais aussi une aérodynamique très raffinée. Lorsqu'Energica a commencé à développer des motos électriques, tous les tests aérodynamiques ont eu lieu dans des souffleries. Il s'agissait d'une excellente évaluation du rendement, mais il s'agissait d'un exercice coûteux et long.

M. Testoni explique que l'entreprise avait besoin de trouver une solution alternative pour continuer à se développer. "Le délai de mise sur le marché est crucial", explique-il. "Nous devons souvent réserver les souffleries un an à l'avance et espérer que tout est prêt pour les tests à ce moment-là. Le coût est également un facteur, mais le plus important était d'accélérer l'optimisation aérodynamique afin que nous puissions terminer le produit final plus tôt. Le marché des véhicules électriques progresse beaucoup plus rapidement que celui des véhicules thermiques, à l'instar du marché de l'électronique grand public. Si nous ne parvenons pas à réduire notre temps de développement autant que possible, nous serons laissés pour compte."

Pour accélérer le développement aérodynamique, Energica s'est tournée vers les logiciels Simcenter FLOEFD™ et Simcenter™ STAR-CCM+ ™ de Siemens Digital Industries Software. Simcenter fait partie de la plateforme Siemens Xcelerator, qui comprend des logiciels, du matériel et des services.

"La principale raison pour laquelle nous avons choisi Simcenter était que nous savions dès le départ qu'il disposait d'une suite complète d'outils interconnectés", explique M. Testoni. "Si vous avez différents produits pour l'électronique, la mécanique, les NVH et la simulation 1D, rassembler tous les résultats devient rapidement complexe. Le portefeuille Simcenter rend cela beaucoup plus simple, ce qui nous a beaucoup séduits. De plus, le fait de pouvoir commencer avec un ou deux outils Simcenter, puis d'en ajouter progressivement d'autres, a été très utile au fur et à mesure de l'évolution de nos processus de développement.

Optimiser le confort avec Simcenter FLOEFD

Les modèles de motos d'Energica sont conçus pour différents utilisateurs. L'Energica EsseEsse9+ est principalement axée sur le confort du conducteur. La compréhension de la manière dont l'air affecte la poitrine du conducteur est donc essentielle à l'optimisation aérodynamique.

Pour cela, M. Testoni a utilisé Simcenter FLOEFD pour simuler l'effet des courants d'air sur un modèle complet de la moto, avec tous les composants individuels. "Simcenter FLOEFD est facile à utiliser et s'intègre parfaitement à la CAO 3D, ce qui permet une analyse CFD rapide et précise des modèles à géométrie complexe", explique M. Testoni. "Nous avons immédiatement pu voir comment l'air affectait le conducteur et expérimenter des modifications de conception pour minimiser cela."

Bien que le confort soit la priorité de ce modèle, les performances n'en restent pas moins importantes. L'équipe doit donc s'assurer que ces modifications ne ralentissent pas significativement la moto. Elle a ajouté un carénage avant, un pare-brise plus haut et des protège-mains pour réduire l'impact et la vitesse du flux d'air. Cela a amélioré le confort du motard, mais a également créé des turbulences près de sa poitrine. Pour atténuer cela, l'équipe a apporté d'autres modifications en abaissant les côtés du pare-brise et en ajoutant un conduit d'air au carénage avant pour réduire la traînée. Dans l'ensemble, la surface avant de la moto a été augmentée de 3,7 % et les simulations ont montré que cela améliorerait considérablement le confort du pilote. Malgré cela, le coefficient de traînée avant (Cx) n'a augmenté que de 0,6 %, ce qui signifie que la moto peut toujours atteindre les vitesses de pointe attendues.

Utilisation de Simcenter STAR-CCM+ pour optimiser la vitesse

La moto de course MotoE Ego Corsa est conçue pour privilégier la performance. Pour améliorer la vitesse et l'efficacité de pointe, il était important de comprendre exactement comment la conception influençait la traînée. Pour que la simulation soit efficace, il devait y avoir une corrélation directe entre ses données et celles provenant d'essais en soufflerie. Energica a donc utilisé Simcenter STAR-CCM+ pour la simulation afin de recréer la soufflerie et de reproduire des tests dans le monde réel.

"Une fois que nous avons été convaincus que Simcenter STAR-CCM+ reproduisait fidèlement la soufflerie, nous avons pu tester toutes nos modifications de conception avec la simulation", explique M. Testoni. "Cela signifie que nous n'avons pas eu à attendre des mois pour passer du temps en soufflerie et que la configuration des tests a été beaucoup plus rapide et plus facile. Nous avons pu essayer beaucoup plus d'itérations en moins de temps, ce qui nous a permis d'atteindre un véritable design aérodynamique haute performance qui maximisait la vitesse et l'efficacité de pointe."

Réduire de manière significative le temps et les coûts de développement

L'utilisation de Simcenter FLOEFD et Simcenter STAR-CCM+ a permis à Energica de réduire le temps et les coûts de développement. "Maintenant que nous disposons de la configuration complète de l'environnement de simulation, nous n'avons plus besoin de la soufflerie pendant le développement aérodynamique", explique M. Testoni. "Nous ne l'utilisons que pour la validation finale de la moto complète. L'utilisation de Simcenter FLOEFD et Simcenter STAR-CCM+ a permis de réaliser nos tests 10 fois plus rapidement et les coûts sont environ cinq fois moins importants, car nous n'avons pas besoin de construire des prototypes, de réserver des souffleries et de passer des jours d'ingénierie à mettre en place des tests."

M. Testoni a apprécié l'expertise fournie par Siemens pour la configuration initiale de Simcenter FLOEFD et Simcenter STAR-CCM+ et son soutien continu. "La formation était excellente", rapporte-t-il. "Plus important encore, nous avons été formés par des ingénieurs qui ont utilisé ces produits dans le monde réel. Ils ne se contentent pas d'expliquer des théories, ils ont eux-mêmes fait l'expérience et se sont heurtés aux mêmes problèmes que nous."

Au-delà des motos

Dans le but d'intégrer davantage d'outils de Siemens Xcelerator, Energica a récemment renouvelé son partenariat avec Siemens pour trois ans. "La simulation est désormais un élément fondamental du processus de développement d'Energica", déclare M. Testoni. "Nous sommes ravis de continuer à travailler avec Siemens pour mettre en œuvre d'autres outils qui font partie de Siemens Xcelerator, tels que Simcenter Amesim et NX, afin d'améliorer nos produits."

Cela aidera également Energica à se développer au-delà des motos : "L'adoption d'un plus grand nombre d'outils de la gamme Siemens Xcelerator sera cruciale pour notre nouvelle unité commerciale, Energica Inside", déclare M. Testoni. "Elle est conçue pour apporter notre expérience et notre technologie à différents marchés tels que les batteries et les groupes motopropulseurs pour les tracteurs électriques, les kartings, les petits avions et les bateaux. En gagnant du temps et de l'argent avec la simulation, nous sommes en mesure de mettre sur le marché de meilleurs produits plus rapidement et de satisfaire la demande des clients."