Utiliser la simulation pour concevoir une voiture de course entièrement électrique pour les 24 Heures du Mans afin de promouvoir la durabilité

En route vers les 24 Heures du Mans en voiture électrique

Dans un monde où la durabilité est au centre des préoccupations, de plus en plus d'écuries envisagent des alternatives électriques.
La question est la suivante : qu'arriverait-il au Mans si nous pouvions participer à des courses d'endurance, en mode électrique ?
Que se passerait-il si nous pouvions recharger notre voiture de course dans le même laps de temps qu'il nous faudrait pour faire le plein d'essence ou de gazole ? C'est ce qu'a fait l'équipe d'étudiants InMotion, en partenariat avec l'Université technique d'Eindhoven aux Pays-Bas.

Basée sur le campus automobile de Helmond, InMotion peaufine actuellement sa dernière voiture, la Revolution. La Revolution est une voiture entièrement électrique, destinée aux 24 Heures du Mans, qui met en valeur sa technologie innovante de charge rapide en 12 minutes et ses batteries de nouvelle génération.

"Nous essayons vraiment d'innover du côté de la mobilité", déclare Martijn Scholtus, responsable des comptes chez InMotion. "Nous pensons que la charge rapide est beaucoup trop lente à ce stade et pourrait être une raison pour laquelle les gens ne conduisent pas en électrique. Avec la Revolution, nous voulons rendre le temps de charge aussi rapide que possible. Elle se charge en 12 minutes. C'est une grande avancée. Et c'est une voiture de course du Mans."

"La course des 24 Heures du Mans est la plus prestigieuse. Toute notre équipe rêve d'y courir avec cette technologie. Si cela fonctionne aux 24 Heures du Mans, cela fonctionnera partout."

Une décennie d'innovation gagnante

L'équipe InMotion, gérée comme une fondation qui renouvelle ses étudiants chaque année, pratique l'innovation continue. D'anciens membres expérimentés se réunissent chaque semaine avec l'équipe actuelle pour partager des informations et l'aider à résoudre des problèmes techniques.

InMotion a construit quatre voitures de course innovantes successives, dont l'Ignition au bioéthanol (l'e-Formule 3 étudiante la plus rapide), la Fusion, la Vision (un concept de voiture électrique plus aérodynamique) et la Revolution (une véritable innovation avec son temps de charge électrique de 12 minutes, ce qui est plus rapide qu'une e-Porsche ou même une Tesla).

"Dix ans d'équipe d'étudiants, c'est assez incroyable", déclare Ewout Timmermans, chef d'équipe d'InMotion. "C'est ce qui rend InMotion si spéciale. Les personnes qui ont fondé l'entreprise il y a dix ans font toujours partie du conseil de surveillance. Les gens qui ont construit la première voiture de course électrique, la Fusion, nous apportent toujours leurs connaissances pour la Revolution. C'est unique. Le but est d'aller de l'avant, de progresser et de garder une continuité dans l'équipe."

Utiliser les solutions Siemens pour acquérir de l'expérience professionnelle

L'un des principaux objectifs d'InMotion l'année dernière était de professionnaliser l'équipe. Les étudiants ont voulu passer à la vitesse supérieure et commencer à travailler comme une véritable écurie. InMotion s'est tournée vers Siemens Digital Industries Software pour l'aider à faire de ce projet une réalité.

"Siemens est un partenaire clé pour y parvenir, car il nous fournit tous les logiciels nécessaires à la conception, à la construction et à l'ingénierie de la voiture", ajoute Frans Timmermans.

"Il faut travailler avec de très bons logiciels. Siemens fournit également cette même suite logicielle à des écuries de Formule 1. InMotion travaille donc avec le même logiciel que les écuries professionnelles, ce qui nous permet vraiment de repousser nos limites en matière de conception. Par conséquent, nous avons dans le garage une voiture de course incroyable qui est une énorme pièce d'ingénierie. C'est vraiment unique."

L'objectif étant d'emmener une voiture de course électrique au Mans et d'avoir une équipe de course hautement professionnelle, les étudiants utilisent les mêmes outils logiciels Siemens que les principales écuries de F1.

Un état d'esprit innovant

L'équipe a construit un jumeau numérique complet de la Revolution et de ses systèmes à l'aide du logiciel NX™, pour le travail de conception assistée par ordinateur (CAO) détaillée, et de divers outils logiciels Simcenter™, tels que le logiciel Simcenter STAR-CCM+™ et le logiciel Simcenter 3D, pour les tâches d'ingénierie avancées. Compte tenu de l'état d'esprit novateur de l'équipe, il n'est pas surprenant qu'InMotion ait été l'une des premières équipes d'étudiants à intégrer pleinement le logiciel Teamcenter® dans le processus afin d'exploiter les bonnes données de la continuité numérique de la Revolution. Teamcenter, NX et Simcenter font partie de la plateforme commerciale Siemens Xcelerator, qui comprend des logiciels, du matériel et des services. Avec des téraoctets de données qui circulent, l'utilisation de Teamcenter aide les différents étudiants ingénieurs à se concentrer sur les données qui comptent tout en travaillant simultanément sur des aspects complexes du jumeau numérique. Teamcenter joue un rôle clé dans la rationalisation du processus en reliant de manière transparente les processus avancés de simulation, de gestion des données et de test dans la continuité numérique.

"Les gens pensent que nous commençons simplement par concevoir quelque chose, ce qui est faux. Nous avons conçu la Revolution en équipe et ce processus s'accompagne de beaucoup d'exigences, de préférences, d'idées et de contraintes", explique Thomas Kuijpers, responsable technique d'InMotion.

Les avantages d'un jumeau numérique complet

À partir des données et des critères de conception, les ingénieurs d'InMotion ont utilisé l'approche classique du cycle en V, traditionnellement utilisée par la plupart des fabricants d'équipement d'origine (OEM) automobiles, pour itérer le développement de la conception. Après des mois de conception et d'analyse, l'équipe a élaboré le plan de la Revolution.

"Lorsque vous voulez concevoir un produit comme la Revolution, vous devez disposer d'une base solide sur laquelle travailler", explique M. Kuijpers. "C'est ce que nous faisons avec les outils Siemens, par exemple la modélisation 3D avec Siemens NX. Nous créons un modèle et nous le testons d'abord dans un environnement numérique afin d'être sûrs que nous ne rencontrerons pas de problèmes étranges une fois que nous commencerons à construire le produit final dans la réalité."

L'un des principaux défis auxquels l'équipe d'ingénieurs a été confrontée était la taille de l'assemblage de la Revolution et le nombre d'ingénieurs spécialisés travaillant sur différentes zones du modèle.

"Comme nous avons une équipe d'ingénieurs assez grande, il est important que nous puissions déléguer des tâches à différents ingénieurs", explique M. Kuijpers. "L'utilisation de Teamcenter nous permet de travailler ensemble sur le même assemblage, en même temps, et d'apporter nos propres itérations à la conception, le tout sans risquer d'écraser le travail de l'autre ou d'avoir à décomposer l'assemblage."

Tirer parti de la continuité numérique

Travailler dans une continuité numérique avec un jumeau numérique était un concept nouveau pour certains ingénieurs de l'équipe. Les tactiques de la vieille école, comme le prototypage et le dépannage à la volée, appartiennent au passé pour la nouvelle génération d'ingénieurs InMotion.

"Je pense que pour la plupart des ingénieurs, cela a été une véritable révélation que de pouvoir travailler dans le détail et de pouvoir représenter avec autant de précision les performances de conception et d'ingénierie avancées dans un monde virtuel", explique M. Kuijpers.

L'équipe reconnaît rapidement que mettre tout le monde au fait avec toutes les solutions Siemens est loin d'être une expérience standard. Elle a bénéficié de l'aide d'Emixa Industry Solutions, un partenaire Platinum Smart Expert de Siemens, basé à Best, aux Pays-Bas.

"Les consultants d'Emixa Industry Solutions ont toujours été rapides pour répondre et nous orienter dans la bonne direction lorsque nous étions bloqués", explique M. Kuijpers. "Un autre atout de Siemens, en particulier pour les étudiants, est la Siemens Xcelerator Academy. La plupart d'entre nous avait déjà suivi des cours en ligne avec l'université, mais une fois que nous avons commencé à travailler en tant que nouvelle équipe, nous avons eu un accès plus important au matériel et à des tutoriels spécifiques. Cela nous a été très utile."

"J'ai beaucoup utilisé NX et Simcenter pour l'analyse de résistance", explique Chiel Boons, ingénieur des blocs de batteries d'InMotion. "Surtout lors de la conception de pièces robustes, comme le châssis tubulaire qui abrite tous les composants, l'ensemble du groupe motopropulseur électrique, la suspension arrière et les ailerons arrière.
Tout doit s'adapter et être solide pour supporter les charges des roues. Pour concevoir cela, vous pouvez passer immédiatement du modèle dans NX à Simcenter pour effectuer un test d'analyse de résistance. Vous pouvez appliquer les charges et les contraintes pour voir si le châssis tiendra la route, où vous aurez besoin de renforts de conception ou où vous pourriez éliminer de la matière."

"Grâce à cette interconnexion des outils Siemens, vous avez la certitude que votre conception sera adaptée au véhicule et qu'elle fonctionnera comme il se doit." Il ajoute : "C'est tellement agréable de ne pas avoir à effectuer de modifications et d'avoir tout qui fonctionne".

Avec certains des aspects les plus avancés de la plateforme commerciale Siemens Xcelerator en place, les équipes InMotion actuelle et futures peuvent compter sur une base d'ingénierie solide pour réussir dans l'écosystème de la course électrique et, espérons-le, bientôt au Mans.