#26Décembre2011

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SOMMAIRE

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Edito : Vers une recherche mutualisée

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Retour sur la journée Multimatériaux

ENERGYWISE et REACH for POLYMERS

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FILM Valorisation FASTHER – OSOTO

L’Usinage à Grande Vitesse en 5 Axes

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Plasturgienet : nouvelle version

PLATINNO : un siteà découvrir

Vers une recherche mutualisée

Depuis 20 ans la France s’est engagée dans la désindustrialisation de son économie, faisant passer le pourcentage d’emplois industriels de 28% en 1990 à 19% aujourd’hui. Les temps changent, on parle de relocalisation, de ré-industrialisation, de renforcement de l’industrie Française.

C’est dans ce contexte de forte mouvance que le PEP intervient pour appuyer les industriels en quête de performance. Conscient que la recherche ne peut plus être gérée comme auparavant compte tenu de la concurrence internationale, c’est vers la création ou la par-ticipation à des plateformes collaboratives que le PEP s’oriente pour renforcer la compé-titivité des entreprises Françaises.

C’est dans ce cadre que le PEP se mobilise en proposant des projets innovants mais surtout des plateformes d’innovation collaboratives permettant de créer de nouvelles filières avec comme objectif la création de nouveaux emplois.

Après le succès démontré de Platinno (Plate-forme d’Innovation pour les outillages) qui a permis, par exemple, de faire déposer des brevets par certains acteurs de Platinno, nous travaillons aujourd’hui au montage d’une plateforme collaborative sur la plastronique (S2P), nous participons au projet d’usine du futur (le projet d’IEED INDEED), programme de recherche dédiée aux écotechnologies et aux énergies décarbonées, sur le programme économie circulaire concernant le recyclage des déchets plastiques issus de l’industrie, et nous envisageons de créer d’autres pla-teformes de recherche mutualisées permet-tant l’intégration de nouvelles fonctions et la création de nouveaux produits. C’est de notre dynamisme, de ce choc de cultures, d’idées et de personnalités que naitront de nouvelles industries, nous en sommes persuadés.

Supplément technique n°26

OPTIMISATION MULTIDISCIPLINAIRE : POUR UNE CONCEPTION RÉUSSIE

Luc UYTTERHAEGHEDirecteur Général du PEP – Centre Technique de la Plasturgie

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NEWSEn direct

VISIONS #26 12 / 2011

Retour sur la journée Multimatériaux

La multi-injection n’est pas nou-velle, Billion a déposé le 1er bre-vet « multi-injection » en 1961 et commercialisé une presse Tri-Matière en 1968. Arburg, dans cette même décennie, se fait reconnaître avec un moule tour-nant pour touches de machines à écrire et téléphone.

50 ans après, cette thématique est encore très attractive et a rassemblé près de 160 profes-sionnels de la plasturgie lors d’une journée technique au PEP – Centre Technique de la Plastur-gie, le 6 octobre dernier.Pas étonnant puisque, selon une étude de Arburg, 1 transforma-

teur sur 5 dit avoir l’intention de s’orienter vers de l’injection mul-ti-matières dans les 5 ans à venir.La multi-injection apparaît comme une solution pour ré-pondre à de nombreuses problé-matiques liées à la réduction des coûts. En effet, elle permet la fa-brication en une seule opération (ou plusieurs au sein d’une même cellule) de pièces complexes réduisant les manipulations et la main d’œuvre inhérents aux pro-cédés d’assemblage standards.La variété de matières, couleurs et additifs disponibles sur le mar-ché permet la réalisation de com-posants à forte valeur ajoutée en termes esthétique, sensoriels et/ou fonctionnels.Les aspects simulation de l’injection multi-matières ont également été évoqués lors de cette journée à travers l’inter-vention de la société SIGMA-SOFT qui utilise une technolo-gie de maillage 3D entièrement automatique sans retravail. ! La

REACH for POLYMERS et ENERGYWISE : une enquête, une boite à outils et des modules en ligne ! Des développements à tester pour la plasturgie européenne

Le programme REACH for POLYMERS, continue de développer sa boite à outils REACH qui vise à aider les acteurs de la filière plasturgie à trouver les réponses aux nombreuses questions que suscite l’application de la directive européenne. Une approche toute nouvelle que vous pouvez consulter en vous enregistrant sur le site : http://www.reachforpolymers.eu

gestion énergétique en plasturgie. Le modèle de fonctionnement de la plateforme sera prochainement validée par le consortium européen d’ici le mois prochain, et permettra aux industriels de pouvoir pleinement profiter de ce développement. La participation à la plateforme permettra aux sociétés intéressées de se lancer dans un programme d’économies et d’utiliser ainsi les nouvelles technologies d’apprentissage. Nous vous encourageons à vous inscrire sur le site du projet afin de vous tenir au courant des avancés du programme :http://www.energywiseplastics.eu/fr

solution SIGMASOFTMulti-Com-posants fait partie intégrante des packages de base. Parmi les nombreuses fonctionnalités pré-sentées on notera : la simulation des moules rotatifs et à tiroir, le moulage transfert, la possibilité de composer plusieurs familles de polymères, la simulation de la soudure entre composants, ther-mique de l’outillage complète, y compris la partie tournante avec historique thermique, le sur-moulage d’insert, la déformation du 1er composant lors de l’injec-tion des suivants, en résumé, un véritable outil métier !Retrouvez les actes de nos conférences sur notre site : www.poleplasturgie.com espace Téléchargements. La Journée Technique a donc été l’occasion de découvrir les innovations tant machines, logiciels, que matières et de faire le point sur cette techno-logie qui a encore tout l’avenir devant elle !

L’enquête initiée au début du programme est de nouveau lancée: il s’agit d’étudier, si depuis 2 ans les mentalités ont changées, si REACH est toujours perçue comme une directive contraignante, qui ne génère que du gaspillage de temps, très ou trop peu de bénéfices.Pour répondre à notre enquête, suivez le lien et laisser vous guider, le questionnaire est court et en différentes langues du consortium : http://jt.poleplasturgie.com/reach/Alors que le projet d’E-Learning ENERGYWISE se termine, les derniers modules en français, anglais, espagnol et allemand sont actuellement en cours de finalisation pour une installation sur la plateforme Moodle (plateforme dédiée e-Learning). Le programme ENERGYWISE a permis de mettre en œuvre le premier cours d’E-Learning concernant la

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VISIONSest une publication du PEP - Centre Technique de la Plasturgie 01117 OyonnaxDistribuée par email en PDFwww.poleplasturgie.cominfo@poleplasturgie.com

Directeur de la publication :Gérard Machurat

Comité de rédaction :Marie-Pierre Béatrix, Claude Doche, Luc Uytterhaeghe, Maud Parat, Fabienne Perrier.

Illustrations :Tous droits réservésRéalisation :Concept Image 2011

Merci à tous ceux qui ont participéà ce numéro !

PLATINNO

Un film pour valoriser les projets FASTHER et OSOTO

de la simulation et de la maitrise des technologies additives pour la réalisation d’empreintes et \ ou éléments de moules conformes. Leader en France en matière de Conformal Cooling, le PEP met à

Dans le cadre de la valorisation des projets FASTHER et OSOTO, un film mettant en avant les com-pétences des sociétés partenaires et du PEP vient d’être édité. Véri-table outil de marketing, ce film permet de mettre en évidence le rôle du PEP - Centre Technique de la Plasturgie, en tant qu’organisme de transfert technologique, tout en soulignant les compétences de celui-ci au niveau de la conception,

votre disposition toute son exper-tise afin de vous accompagner dans vos démarches d’optimisation.

L’Usinage Grande Vitesse en 5 axes continus au PEP

La fonction mécanique d’un moule est la plus importante car elle donne la forme définitive au polymère transformé. Cette fonction est réalisée par deux grandes techniques que sont l’usinage et l’électroérosion. Les technologies d’usinage 3 axes sont bien maîtrisées par les moulistes.

La technologie d’usinage UGV 5 axes continus apparaît comme une technologie de réalisation de moule prometteuse. Certains moulistes l’utilisent déjà avec succès. Cette technologie permet de réduire les temps d’usinage, le nombre de reprises manuelles et d’améliorer la qualité des pièces (absence de raccords de fraises). Néanmoins, cette technologie est

complexe à maitriser et l’investis-sement tant matériel qu’humain est conséquent. Les PME mou-listes hésitent à franchir le pas. Certains, qui en sont équipés, ne l’utilisent pas à bon escient.Le PEP vient d’intégrer au sein de la plateforme Platinno, une ma-chine d’usinage grande vitesse en 5 axes afin de permettre aux moulistes d’utiliser, avec l’assis-tance d’experts, cette technolo-gie. Ce transfert de technologie permettra à la profession de pro-gresser jour après jour, dans la compréhension de son utilisation et donc d’être à même de pouvoir comparer ses performances par rapport aux machines tradition-nelles. Un second objectif est de pouvoir maîtriser la reprise des ébauches de moules réalisées en

fusion laser. Ce point est encore un point bloquant pour la diffu-sion de la technologie fusion la-ser. Pour cela, la technologie UGV 5 axes continus paraît la plus appropriées mais est peu dispo-nible chez les moulistes.La plateforme Platinno permettra de mener des études technolo-giques groupées pour la profes-sion. Les résultats de ces études seront diffusés à la profession par le PEP et le CETIM. Elle permettra également de faire une veille active (technolo-gique, économique, concurren-tielle…) et incitera les industriels à prendre les meilleurs décisions stratégiques.Des activités de ce type en méca-nique existent en France (au CE-TIM principalement) mais aucune n’est «dédiée au moule» et n’est présente au cœur de la Plastics Vallée.Les partenaires : suite à l’étude menée en collaboration avec les partenaires de la plateforme PLATINNO, notamment le CETIM, les choix d’une machine RÖDERS RXP600DSH pour l’UGV 5 axes et de la société DELCAM pour la par-tie CFAO ont été entérinés. Des contrats de confidentialité et de partenariat ont été signés avec ces deux sociétés.

Information : info@poleplasturgie.com

FASTHER est co-financé par l’Union Européenne.L’Europe s’engage en Rhône-Alpes avec le Fonds Européende Développement Régional

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Communication

VISIONS #26 12 / 2011

Le plasturgienet nouveau est arrivé !

Le centre de documentation du PEP, vient de terminer avec succès l’intégration d’une toute nouvelle version de plasturgienet, portail de veille en plasturgie géré et alimen-té par notre équipe de spécialistes. Il s’agit de proposer aujourd’hui à nos abonnés et gratuitement à nos adhérents, un nouvel outil en adéquation avec les nouvelles fonctionnalités qu’offre le web 2.0. Cette remise à neuf du portail per-mettra aux utilisateurs de suivre au jour le jour l’actualité techno-logique de notre filière, tout en pouvant à tout moment retrouver l’information indexée et classée de manière claire et efficace. Si de nombreux systèmes permettent aujourd’hui d’être informé, seul Plasturgienet est une base de connaissance où chaque news,

article, publication peut être re-trouvé de manière simple et intui-tive en un seul clic. La base permet également de mener vos propres recherches documentaires. C’est aujourd’hui un outil indis-pensable alors même que l’infor-mation représente un enjeu straté-gique pour notre filière. Un centre de documentation et la compétence de notre équipe au bout de vos doigts…

Retrouvez le nouveau portailà l’adresse habituel :http://www.plasturgienet.fr

Platinno : un site à découvrir

Depuis déjà 6 mois, la plateforme technologique Platinno dispose de son propre site internet et pro-pose à ses membres un espace pri-vé pour retrouver toute l’actualité de la plateforme. Accélératrice d’innovations pour l’industrie du moule, Platinno a pour voca-tion d’héberger des projets de recherche sur les thématiques du moule à un niveau local, régional et Européen.

En complément des projets de re-cherche et développement, le PEP conduit pour la profession des pro-jets de développement moules et produits. Ces projets, en pleine ex-pansion, permettent aux industriels d’utiliser toutes les compétences en plasturgie du PEP pour conce-voir des nouvelles générations de produits (éco-conception, pas-sage du métal au plastique, design innovant, intégration de fonctions,

Evénements

AGENDADécouvrez dès 2012 les Innov’Days organisés par le PEP

Le recyclage des matériaux polymèresLe 05 Juilletau PEP – Bellignat

Les outillages avancés en plasturgieLe 04 Octobre au PEP – Bellignat

La Plastronique : Inter-connexions électriques et report de composants sur plastique (MID)Le 06 DécembreAu PEP - Bellignat

Retrouvez notre actualité sur notre site :www.poleplasturgie.com

réduction des coûts…). Le site Platinno vient donc appuyer cet esprit col-

laboratif et faire avancer une pro-fession en recherche de différenti-ation. Chaque partenaire Platinno dispose sur le site d’une page pré-sentant ses activités, savoir-faire et innovations technologiques, un bon moyen pour se faire connaitre. Platinno.fr est également une porte d’entrée à la plateforme collabora-tive puisque vous pouvez vous ren-seigner sur les modalités de parti-cipation et contacter les différents responsables. Enfin, un espace privé vous permet de vous tenir informé des actualités du consor-tium et de disposer des bulletins de veille technologique ciblés innova-tions moules.Retrouvez le site Internet Platinno : www.platinno.fr

PLATINNO

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Optimisation multidisciplinaire : pour une conception réussie La compétition économique et industrielle mondiale nécessite de mettre en œuvre des solutions originales pour conserver l’avance technologique et la compétitivité de nos entreprises. L’innovation doit être notamment facilitée par le choix de solutions logicielles performantes conciliant à la fois contraintes techniques et budgétaires.Dans ce contexte, les solutions d’optimisation multidisciplinaire ont pris un essor considérable ces dernières années.Ainsi, de nombreux outils numériques sont arrivés sur le marché, permettant d’optimiser la conception des pièces plastiques, de participer au recalage entre simulation numérique et essais expérimentaux, ou encore d’optimiser des campagnes d’essais. Parallèlement, la prise de conscience collective qui consiste à combiner croissance et développement durable a favorisé le déploiement de ces technologies innovantes : en optimisant le design d’une pièce dans la recherche d’une réduction de masse et de coût, on optimise également son impact environnemental (réduction du besoin en matière première, diminution des coûts d’emballage, de transport, de recyclage, etc.)On peut également noter que toutes les contraintes environnementales ajoutées rendent les solutions innovantes plus difficiles à trouver pour les ingénieurs et techniciens, le domaine de la plasturgie n’échappe pas à la règle.

ModeFrontier au PEP

Parmi les paramètres à optimiser, outre la masse matière, le choix même du matériau est un critère pertinent. On peut ainsi intégrer le catalogue de matériaux comme paramètre à optimiser et laisser le logiciel choisir le matériau, selon des critères économiques ou techniques.C’est le principe même et la puissance innovante des

méthodes d’optimisation : tester et identifier, de manière exhaustive, des solutions non imaginées initialement et traditionnellement.ModeFrontier permet, notamment, de connecter entre eux les logiciels et outils de simulation déjà utilisés dans les bureaux d’études. Ainsi, l’intégration d’un outil d’optimisation dans l’entreprise ne remet pas en cause tous les choix antérieurs. ModeFRONTIER se couple aussi facilement à MOLDFLOW qu’avec un outil de CAO tel que Solidworks ou PRO Engineer ou de calculs de structure comme ANSYS.Les méthodologies étant conservées, la mise en place de l’approche d’optimisation se fait donc très rapidement.Les outils d’optimisation sont également adaptés à la plupart des organisations. Des connections vers les fermes de calcul (clusters) sont disponibles, tout comme des outils permettant d’utiliser des PC individuels. Cette flexibilité est importante à l’heure du « Cloud computing » et du « Software as a service ». Troisièmement, ces plates-formes facilitent les échanges entre collaborateurs, souvent spécialistes d’un domaine, et le chef de produit, qui peut suivre l’évolution de la conception du produit en temps réel avec des indicateurs.ModeFRONTIER permet d’assurer

la sauvegarde et la traçabilité de l’intégralité de l’historique des calculs ou des essais effectués. ModeFRONTIER est utilisé au PEP depuis 2008, pour des études en optimisation de conception de produits, mais aussi en optimisation thermique des outillages.En ce qui concerne la conception produit, les objectifs principaux sont la réduction de la masse de l’objet, la réduction de la déformation et la résistance aux contraintes mécaniques.

L’optimisation multi disciplinaire

La conception de produits est plus que jamais collaborative. Les équipes de concepteurs, bien souvent expert dans une discipline

(fluide, structure, injection) doivent donc disposer à la fois de logiciels qui puissent collaborer entre eux mais aussi d’une plateforme centralisant dans un même espace l’ensemble des types de calculs nécessaire à la conception du produit. On parle alors de conception multidisciplinaire.Une fois cette chaîne de processus de calcul automatisée, une surcouche d’intelligence artificielle est utilisée pour optimiser la conception ou la production en fonction des attentes.

Vers l’optimisation robuste

La conception par les outils de simulation numérique a aidé de nombreuses entreprises à

VISIONS

Figure 1 : Optimisation multidisciplinaire au PEP

Figure 2 : Un exemple d’optimisation multidisciplinaire impliquant une cao pro engineer, un calcul structurel sous Abaqus, un calcul d’injection sous Moldflow et une analyse CFD sous CFX.

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améliorer la conception de leurs pièces plastiques autant que le processus de fabrication. Mais si le prototypage virtuel permet de réduire le cycle de conception et d’améliorer la qualité, de nombreuses questions sur les sorties de chaîne de production peuvent se poser. En effet, en optimisant certains paramètres, il arrive que les produits sortent des lignes de fabrication avec des performances dégradées à cause de l’effet des tolérances de conception.L’optimisation robuste intègre les tolérances et la variabilité du procédé dans le processus d’optimisation. Ceci permet de concevoir avec l’idée que la pire des combinaisons des tolérances génère un produit qui respecte les contraintes et objectifs fixés.

Etude de cas

La modélisation doit trouver le meilleur compromis entre le temps de calcul et l’exploration de l’espace de conception.Le cas d’application présenté est un exemple simple d’optimisation de forme. Il s’agit d’un produit de type « Gobelet » pour lequel il a été décidé de reconcevoir la forme dans le but d’économiser 10 % de masse tout en conservant des propriétés structurelles similaires (tenue en compression et en pincement). Il a été également spécifié de conserver les capacités de contenance.Le processus d’optimisation a nécessité approximativement 200 itérations, sachant qu’une itération nécessitait 20 minutes de temps CPU. Le temps de calcul nécessaire à l’optimisation du produit « Gobelet » a donc été de l’ordre de 3 jours (sans effort de parallélisation particulier). Le domaine de

VISIONS

l’optimisation numérique est fortement couplé au domaine du calcul haute performance. L’optimisation de produit et/ou de procédé complexe nécessite des ressources de calcul évoluées de

type ferme de PCs, cluster sans quoi il est difficile d’explorer largement. La figure 4 rapporte des résultats issus du processus d’optimisation. Chaque cercle représente un design à part entière, autrement dit une forme de gobelet. L’axe des abscisses représente la

déformation de l’objet induit par le procédé de fabrication (injection moulage), l’axe des ordonnées représente, quant à lui, la déformation due à l’effort de compression. La taille des cercles est inversement proportionnelle au poids de l’objet. Il est important d’insister sur le fait que chaque cercle est le résultat d’une simulation du procédé de fabrication et des conditions de fonctionnement du produit.On constate logiquement que les designs les plus légers (cercle de grandes dimensions) sont sujets à des déformations importantes. A l’inverse, les « gobelets » épais montrent naturellement un

comportement plus rigide. L’analyse des résultats issus de l’optimisation permet de déterminer des bons compromis entre poids et déformation. Les figures 5 et 6 rapportent respectivement la forme initiale du gobelet et la forme optimisée

extraite des résultats du processus d’optimisation Mode FRONTIER. La solution optimale identifiée (Figure 6) conduit à un gain de poids de 9% sur le produit.En observant attentivement le profil de la forme optimisée, on constate que le processus d’optimisation a affiné principalement la périphérie du gobelet. La forme du fond du gobelet est quant à elle restée intacte. Ceci est une conséquence du procédé de transformation. L’injection du produit « gobelet » est réalisée au centre du fond. Un amincissement de cette zone induit des pressions d’injection trop importantes et potentiellement un figeage prématuré du front de remplissage. Ce résultat est intéressant dans la mesure où il montre que l’optimisation des propriétés d’un produit ne peut pas se faire sans la prise en compte des procédés de transformation. La conception est un problème global pour lequel les ingénieurs ont besoin d’outils numériques avancés pour chercher et trouver les meilleures solutions

à leurs problèmes. C’est précisément dans ce type de cas de figure que l’on parle aujourd’hui de conception numérique avancée.

Enginsoft FranceEnginsoft France est une PME spécialisée dans le conseil en prototypage virtuel et en simulation numérique. Ses services couvrent la distribution de Flowmaster logiciel spécialisé en modélisation de systèmes thermo-fluides,

ModeFRONTIER : le seul outil indépendant d’optimisation multidisciplinaire, Sculptor : logiciel de déformation de maillages, et Advantedge la solution de modélisation d’usinage. Enginsoft propose ces outils clé en main, grâce à une gamme de formations adaptées, un support technique, ainsi que des études au forfait. Tous ces produits et services sont disponibles pour les entreprises comme pour les universités ainsi que les centres de recherche. Enginsoft France se consacre également à la recherche et au développement, en participant notamment aux projets du pôle de compétitivité Systematic, tel qu’Activopt ou CSDL.Visiter le site internet www.enginsoft-fr

Figure 3 : Exemple d’incertitude sur la variable d’entrée X propagée sur la sortie Y

Figure 4 : Résultats processus d’optimisation

Figure 5 : Produit «gobelet» - Forme initiale

Figure 6 : Produit «gobelet» - Forme optimisée