Mettre en œuvre des solutions Simcenter de bout en bout pour l'ingénierie de durabilité basée sur les tests

Mettre au point des véhicules en fonction des besoins locaux

En 2017, Nissan a connu une année record avec 5 820 000 voitures vendues dans le monde. Cette année-là, l'alliance Renault-Nissan s'est hissée au rang de numéro un mondial des ventes de voitures particulières, devançant Volkswagen.

La notoriété et la reconnaissance de la marque Nissan sont à leur apogée. D'après le YouGov BrandIndex, qui mesure l'opinion publique sur des milliers de marques en Europe, Nissan occupe la cinquième place (parmi 38 constructeurs) dans le classement des marques automobiles les plus appréciées au Royaume-Uni.

Pour continuer à améliorer la perception de la marque, ainsi que le classement de la qualité, Nissan fixe des normes élevées en ce qui concerne la qualité et la fiabilité de l'ingénierie. Il est essentiel de comprendre et de répondre aux besoins et aux exigences de ses clients locaux. Le rôle du Centre technique européen de Nissan (NTCE) est de soutenir la réputation de Nissan et de veiller à ce que les attributs de performance des nouveaux modèles et concepts de véhicules répondent aux attentes des consommateurs européens. Le Centre technique européen de Nissan d'Espagne (NTCE-S) est un centre d'excellence pour la conception et le développement de véhicules fabriqués dans les usines européennes de Nissan, se concentrant sur des activités clés telles que le développement de groupes motopropulseurs, l'ingénierie et les tests de véhicules utilitaires légers.

Nissan s'engage à offrir à ses clients européens les normes de qualité et de fiabilité les plus élevées. C'est l'une des raisons pour lesquelles NTCE-S a investi dans les solutions logicielles Simcenter™ de Siemens Digital Industries Software pour l'ingénierie de durabilité basée sur des tests, afin d'élever ses capacités d'ingénierie à un niveau supérieur.

La durabilité est essentielle

Le rôle principal du département fonction et durabilité du NTCE-S est de valider les performances fonctionnelles des composants d'un moteur tout au long du cycle de vie du véhicule. Pour évaluer les performances, l'équipe effectue des tests approfondis sur les composants installés sur le dynamomètre moteur du NTCE. Elle évalue également les performances du composant dans une configuration d'assemblage complet, où le véhicule complet est positionné sur le banc de test. Enfin, l'équipe soumet les voitures particulières et les véhicules utilitaires légers (par exemple, le segment pick-up) à des tests en fatigue, soit sur le banc de test, soit sur la piste de test.

Un grand nombre des tests effectués par l'équipe chargée de la fonction et de la durabilité sont des tests de durabilité. La durabilité constitue un critère de performance essentiel pour les voitures particulières et les véhicules utilitaires légers. Dans le segment de marché des véhicules utilitaires légers, les consommateurs sont enclins à choisir une marque dont ils sont sûrs qu'elle répondra à leurs besoins quotidiens.

"La durabilité est extrêmement importante", déclare Arturo Barreu, ingénieur chargé des tests de durabilité du groupe motopropulseur, du département chargé de la fonction et de la durabilité du NTCE-S. "En Europe, cet attribut est étroitement associé à la perception de la qualité. La demande de qualité augmentant, nous devons confirmer la durabilité de nos véhicules. Les consommateurs s'attendent à ce que les véhicules ne tombent pas en panne au bout d'un an, mais au bout de 20 ans."

D'autres attributs tels que la conduite et le confort à l'intérieur du véhicule, la puissance du moteur et le rendement énergétique sont également importants dans la conception. Le rôle d'un ingénieur en durabilité est devenu plus complexe car les équipes d'ingénieurs en durabilité doivent prendre en compte davantage de paramètres lorsqu'elles conçoivent et testent les composants, les sous-systèmes et les systèmes complets des véhicules de la prochaine génération.

Rationalisation des processus

L'une des mesures prises par l'équipe pour améliorer l'ingénierie de la durabilité a été d'investir dans des solutions du portefeuille Simcenter. Avec son portefeuille, Siemens Digital Industries Software contribue à rationaliser le processus d'ingénierie en offrant une solution de bout en bout pour l'ingénierie de durabilité basée sur les tests.

Une campagne complète de tests de durabilité comprend des mesures sur le banc moteur, suivies de mesures sur le banc à rouleaux, après quoi l'équipe chargée des tests se rend sur la piste de test. Comme les ingénieurs doivent déplacer l'équipement de test d'un endroit à l'autre et instrumenter l'élément testé à nouveau, ils apprécient la portabilité et la flexibilité du matériel Simcenter™ SCADAS.

"Nous utilisons Simcenter SCADAS pour toutes nos tâches d'acquisition de données", explique M. Barreu. "Il s'agit d'un système portable très compact. Il est également polyvalent et s'adapte à nos besoins. Il permet d'acquérir différents types de données, telles que l'accélération ou la déformation, en utilisant le même équipement. Nos systèmes d'acquisition de données Simcenter SCADAS totalisent plus de 100 canaux, que nous pouvons facilement transporter du banc moteur au banc à rouleaux et à la piste de test, et inversement."

Au-delà de l'acquisition de données, l'équipe a rationalisé son processus d'ingénierie de durabilité en s'appuyant sur le logiciel Simcenter Testlab™ pour l'analyse des charges et de la fatigue. Le logiciel prend en charge efficacement toutes les étapes d'une campagne de tests, de l'acquisition des données à la classification de la charge et à la prédiction de la durée de vie. De plus, il est intégré à une plateforme dédiée à l'ingénierie des performances basée sur des tests multiphysiques. À ce titre, il facilite l'équilibrage entre divers attributs de performance tels que l'acoustique, le confort et la durabilité, tout en favorisant la légèreté et l'économie de carburant, pour une meilleure qualité et fiabilité globales perçues.

La principale responsabilité du département chargé de la fonction et de la durabilité est de tester et de valider les performances fonctionnelles des composants liés au moteur. Les ingénieurs acquièrent, analysent et comparent les données de tests d'un grand nombre de composants et de sous-systèmes du moteur. Ils associent les résultats d'analyses de durabilité – comme le temps passé à chaque niveau, le comptage rainflow, le comptage par paires d'étendues, le franchissement de seuil et la prédiction de durée de vie en fatigue – aux résultats classiques d'analyses NVH (bruit, vibrations et secousses), qui peuvent comprendre des spectres de maintien de crête, des coupes d'ordres, des cartographies couleur, et bien d'autres éléments. Toutes les données relatives à la durabilité et aux NVH sont acquises à l'aide du même matériel Simcenter SCADAS, et l'analyse est effectuée dans un seul environnement logiciel, ce qui rend le processus très efficace pour l'équipe d'ingénieurs.

"Le principal défi auquel nous sommes confrontés est la consolidation de nos connaissances", déclare M. Barreu. "Nous devons tester plus de composants que jamais auparavant. Ces composants sont également de nature différente. Nous testons de plus en plus de composants électroniques et de moins en moins de pièces mécaniques. La collaboration avec Siemens est essentielle pour s'adapter à ces changements et valider ces nouveaux composants."

Pour la validation du composant sur le banc de test, l'équipe utilise Simcenter Testlab pour synthétiser un profil équivalent en termes de dommages et émuler ainsi les événements dommageables rencontrés lors des mesures sur la piste de test du banc. Ce processus très efficace accélère considérablement les tests en simulant de manière réaliste les dommages subis par le composant pendant la durée de vie opérationnelle du véhicule.

Les ingénieurs du NTCE ont constaté que Simcenter Testlab offre une grande stabilité, indépendamment du nombre de canaux, ce qui leur permet de configurer facilement des analyses en ligne. La solution permet également un post-traitement des données rapide et sans erreur grâce à la fonctionnalité Process Designer et offre des rapports clairs et immédiats.

"Simcenter Testlab est notre outil de prédilection pour la validation de la durabilité", explique M. Barreu. "Il est facile à configurer et nous permet d'automatiser le traitement. C'est également un très bon logiciel pour l'établissement rapide de rapports et le partage de données avec nos collègues."

Les résultats des tests produisent des données fiables qui peuvent être manipulées à l'infini pour fournir des informations techniques approfondies sur le comportement en fatigue des composants. Ces données permettent de définir d'autres tests ou d'alimenter les modèles de simulation avec des informations fiables et validées.

"Simcenter Testlab offre une solution intégrée de bout en bout pour l'acquisition et le traitement des données de charge", déclare Guillermo Gonzalez, ingénieur senior en charge des fonctions et de la durabilité, NTCE. "La solution accélère le partage des informations critiques en matière de durabilité pendant la phase de préparation des campagnes de banc de test ou des simulations précises. Elle est plus rapide, plus facile à utiliser et plus robuste."