Grâce à l'environnement de conception intégré Autodesk de Digital Prototyping, NissanMotorsport respecte des délais impossibles

Résumé du projet

Afin de courir le championnat V8 Supercars d'Australie, Nissan a demandé à Kelly Racing (aujourd'hui "Nissan Motorsport", Australie) de concevoir et de créer une version course de sa berline Nissan Altima répondant aux réglementations de la catégorie Car of the Future (COTF). Une fois le contrat signé, il ne restait que huit mois pour construire les quatre véhicules qui devaient prendre le départ en 2013.

"Lorsque nous avons accepté l'offre de Nissan, nous n'avions aucun modèle CAO de la berline ou de son moteur, et nous disposions que de 8 mois pour rendre notre copie" explique Kelly. "Nous avons donc créé le premier véhicule de toute pièce et cela nous a demandé environ 24 000 heures. Nous n'aurions jamais pu relever le défi si nous n'avions pas été en possession des logiciels les plus performants du marché. Sans l'efficacité du Digital Prototyping Autodesk, nous n'aurions pas pu sortir notre premier véhicule."

Le défi

Six à huit mois de conception sont des délais normaux pour les grandes catégories de compétition automobile, mais partir de rien, comme c'était le cas de Nissan Motorsport, relevait du défi. Les concepteurs ont dû créer un véhicule de toute pièce, l'adapter à des réglementations toutes nouvelles et en même temps, modifier le moteur de production Nissan existant, le VK56DE. A première vue, cela ne semblait pas impossible, mais il fallait être sûr qu'une fois construit, le véhicule imaginé par l'équipe de conception serait assez performant sur la piste. Les pièces modélisées devaient également être suffisamment fiables pour que l'on puisse en fabriquer ou en commander assez pour courir toute une saison. En outre, nous n'avions presque aucune possibilité de tester physiquement les pièces ou les véhicules assemblés.

"A cause de ces délais serrés, pratiquement tous les éléments de la voiture ont été conçus à partir d'un premier jet. Nous n'avions pas le temps de passer en revue plusieurs itérations", explique Alex

Somerset, chef concepteur chez Nissan Motorsport. "Ainsi nous avons conçu un véhicule, doté à son lancement, de 80 % de son potentiel. Nous le savons et nous l'acceptons - il est préférable de disposer d'une telle voiture qu'un véhicule à 100 % de son potentiel mais incapable de finir la première course. Nous travaillons depuis au développement de certaines pièces sur lesquelles nous n'avons pas pu nous attarder lors de notre course contre la montre."

La solution

"Nissan Motorsport dispose de 10 licences d'Autodesk Product Design Suite et gère les données avec le logiciel Vault, ce qui permet à notre équipe d'accéder aux conceptions de n'importe où, même de l'atelier" explique Somerset. "Je me souviens d'ailleurs de plusieurs cas où des personnes de l'atelier ont trouvé un moyen plus efficace de fabriquer certaines pièces et ont ainsi participé à l'amélioration de la conception. Ils ont tout simplement modifié le modèle depuis l'atelier, puis ils ont fait réviser et valider leurs modifications par l'ingénieur pour obtenir un processus de fabrication plus performant. Tous nos employés connaissent le logiciel, ils peuvent donc facilement communiquer entre eux.. Dans notre société, nous utilisons les fichiers Inventor de la même manière que des services administratifs s'échangent des fichiers Microsoft Office."

"Nous avons également voulu sortir du schéma classique des environnements papier de fabrication et de conception" explique Somerset.

"Nous désirons que toute l'équipe communique en utilisant les prototypes numériques et que chacun puisse modifier directement le modèle, ceci pour éviter les erreurs susceptibles de se produire lorsqu'on travaille avec de multiples copies papier."

"Pour que cela fonctionne, il faut définir un environnement de conception strict et suivre les bonnes procédures. C'est grâce à ce mécanisme régulateur et à une validation à chaque niveau-clé du processus qu'on obtient les conceptions les plus fiables", estime Somerset.

Le résultat

"Grâce à la disponibilité du logiciel et à son excellente intégration, nous avons pu réduire les incidents et l'impact des erreurs dans le processus de fabrication" explique Somerset. "Ceci est particulièrement critique dans notre processus de conception et fabrication où "faire bon du premier coup" est obligatoire. Nous n'avons pas éliminé toutes les erreurs car c'est impossible dans un domaine qui évolue aussi rapidement mais nous avons réussi à les réduire et à minimiser leur impact grâce à l'utilisation systématique du Digital Prototyping Autodesk dans notre processus. L'un des avantages des logiciels intégrés, c'est que les données sont entrées une seule fois et peuvent ensuite être tranférées vers d'autres processus.

Vous pouvez également très, très vite mettre une pièce à jour, et, grâce au logiciel Vault, il n'y a aucun risque de réviser la mauvaise version d'un composant. Si vous modifiez une pièce, Product Design Suite met à jour automatiquement toutes les instances de cette pièce dans les ensembles et les sous-ensembles. L'utilisation de modèles de pièce obsolètes est impossible. Tout cela est très sécurisant lorsque vous travaillez sous pression."

"Le logiciel de Digital Prototyping Autodesk a occupé une place importante dans le développement du moteur. Il s'agissait d'un travail de longue haleine, pendant lequel nous devions pouvoir rapidement concevoir et passer en revue les composants", explique Kelly. "Le fait que les ingénieurs connaissent tous le logiciel a contribue à notre réussite, puisqu'ils disposent ainsi d'une plate-forme de communication commune et facile d'utilisation. Pendant la phase de développement, il est ainsi possible pour plusieurs personnes de travailler sur la même tâche ou la même pièce. Dans le processus de développement, un seul prototype numérique peut rapidement passer d'une personne à une autre, sans perdre du temps à identifier la personne qui doit accélérer l'étude d'un composant. Nous pouvons nous échanger des fichiers Inventor aussi simplement que d'autres services s'envoient des fichiers Word. Disposer d'une équipe de conception qui va plus vite avec Product Design Suite marque une grande différence dans la manière de définir les tâches prioritaires et d'effectuer plus efficacement les travaux."

"Chaque week-end de compétition, nous avons l'habitude d'apporter une ou plusieurs nouvelles pièces censées améliorer la vitesse et la fiabilité du véhicule", explique Kelly. "La compétition automobile vous impose de faire évoluer constamment votre conception pour gagner en fiabilité ou en performance mais à la différence d'autres secteurs industriels, nous ne disposons que de deux semaines entre chaque course pour fabriquer une nouvelle pièce qui peut parfois se révéler cruciale."

"A la fin d'un de ces week-ends, nous nous sommes rendu compte que le système de lubrification à carter sec n'était pas assez performant", explique Somerset, "nous avons identifié les éléments à améliorer puis nous nous sommes mis au travail".

"Il s'agissait d'une modification plutôt complexe. Nous estimions le temps de re-conception du carter à une semaine, voire une semaine et demie" précise Kelly. Arrivés en fin du processus, nous avons commandé les matériaux et, trois semaines plus tard, nous espérions voir la pièce montée sur la voiture. Nous avons développé un prototype numérique très intéressant, utilisant la simulation "CFD" (Computational Fluid Dynamics, calculs de dynamique des fluides) pour valider le concept. Dans notre domaine, il est rare d'associer la simulation CFD aux carters secs, pourtant l'huile à haute température se présente comme un fluide disposant de caractéristiques utilisables en CFD. Pour nous, cette simulation était le meilleur moyen d'obtenir le débit exact qui devait traverser le moteur. Nous savions qu'un tel débit augmenterait les performances du moteur et en définitive, la vitesse en ligne droite."

"Dans ce cas particulier, la clé du succès a tenu au fait que notre équipe d'ingénieurs était très qualifiée", explique Kelly. "Associez un personnel très compétent à des outils informatiques puissants et vous obtenez en trois semaines une nouvelle pièce, conçue, validée par simulation CFD et usinée."

"Sans cela, il vous faudra jusqu'à trois mois et probablement deux à trois prototypes avant d'arriver à la conception finale de ce nouveau carter. Actuellement, le Digital Prototyping nous permet d'adapter la nouvelle pièce sur la voiture en trois semaines, là où elle y restera probablement trois ans."

"Les outils Autodesk Simulation CFD sont très intéressants, car ils permettent à un utilisateur non-expérimenté d'obtenir le modèle de base et requièrent uniquement l'aide d'un spécialiste en aérodynamique (CFD) pour appliquer les conditions aux limites et interpréter les résultats", explique Somerset. "Quelques minutes vous suffiront pour définir un modèle de base et générer des résultats de déportance."

"La simulation dynamique et l'analyse des contraintes du véhicule complet sont les prochains domaines sur lesquels je désire me concentrer", explique Somerset. "Product Design Suite permet en effet de réaliser ces opérations avec beaucoup de précision. Grâce au calcul de masse et d'inertie directement dans Inventor, nous pouvons obtenir un équilibrage théorique du véhicule bien plus rapidement que nous l'espérions sans l'aide du logiciel. Une fois obtenu cet équilibrage théorique, et grâce au logiciel Autodesk Digital Prototyping, nous pouvons établir plus rapidement une corrélation avec les performances de la voiture en piste. Toutes ces informations corrélées nous permettent de mieux comprendre les conséquences de chaque modification de conception sur l'équilibre de la voiture et nous utilisons ensuite toutes ces connaissances pour mieux prévoir les impacts des modifications sur la piste."