Les plans d’expériences numériques en fonderie

La digitalisation des processus des entreprises occupe une place grandissante. Cette tendance de fond touche aussi la recherche et les outils de production. CTIF a développé une méthodologie spécifique pour la réalisation de plan d’expérience numérique qui comprend quatre étapes clefs.

En effet, s’il y a encore quelques années, on déployait des plans d’expériences réels (méthode Taguchi ou assimilée) pour étudier l’impact de multiples paramètres sur la qualité des pièces fabriquées, aujourd’hui, les plans d’expériences numériques se développent, permettant d’étudier différemment, plus vite et à moindre coût.
On vous explique comment.

Quand utiliser un plan d’expériences numériques ?

Un plan d’expériences numériques peut être utile en phase R&D pour déterminer les paramètres qui permettent d’atteindre un critère comme une caractéristique pièce (mécanique, …). Mais aussi en phase de production ou de mise au point pour résoudre des problèmes de non qualité (retassure, malvenues, …) ou étudier la robustesse des paramètres de production (quel intervalle de variation des paramètres de production est acceptable pour ne pas impacter la qualité ?).

Quels critères peuvent être étudiés par un plan d’expériences ?

Le critère à étudier doit être modélisable en simulation numérique. Autrement dit, il faut connaître le modèle physique reliant le critère à étudier aux résultats usuellement fournis par les logiciels de simulation.
On peut ainsi par exemple étudier le DAS (aluminium), la dureté, l’allongement etc… ou plus classiquement, les retassures, les températures etc…

Quels paramètres peuvent être pris en compte ?

Un grand nombre de paramètres peuvent être intégrés dans un plan d’expérience. Citons la composition chimique de l’alliage (% de Carbone, % de Silicium, …), la température de coulée, le type de sable, la géométrie d’un système de coulée ou de masselotage, etc…
Les conditions limites (paramètres non géométriques comme la température par exemple) peuvent être modifiées à volonté très facilement. Les paramètres géométriques sont toutefois un peu plus complexes à faire varier et à étudier car ils nécessitent idéalement d’anticiper et d’intégrer tous les cas de figure dans un maillage unique.

Les quatre étapes de la méthodologie CTIF 

CTIF a développé une méthodologie spécifique qui comprend des étapes clefs :

• L’identification du ou des critères à analyser, des éventuelles réponses attendues et du périmètre des paramètres à étudier. L’expérience de CTIF en fonderie nous permet d’être force de proposition et donc de vous aider dans ces définitions le cas échéant.
• La préparation des batch de calculs automatisés permettant de calculer et d’extraire les résultats en parallèle d’un grand nombre de simulations sous QuikCAST.
• L’exploitation statistique des résultats qu’ils soient non seulement discrets mais aussi continus en ayant recours à des technologies spécifiques.
• La mise en évidence des paramètres significatifs, de leurs interactions possibles, des meilleurs réglages des paramètres du plan, voire même des lois de comportement si les résultats le permettent.

Les retours d’expériences de CTIF

CTIF a déjà mené de nombreux plans d’expériences numériques pour divers clients fondeurs ou donneurs d’ordre (automobile, aéronautique …) dans des process et des métallurgies de fonderie très variés. On peut citer les sociétés suivantes : Cornille Havard,  Snecma, Fiday Gestion, PSA, Renault ou SAFEM.

De nombreux avantages

En résumé, le plan d’expériences numériques présente de nombreux avantages par rapport aux essais réels :

• Tester numériquement l’impact des évolutions d’un grand nombre de paramètres sur la qualité des pièces,
• Tester chaque paramètre de manière indépendante (isoler ce que l’on veut tester) et/ou les interactions entre paramètres choisis,
• Limitation des essais réels coûteux,
• Réalisation des tests en dehors de la chaîne de production,
• Méthodologie éprouvée et efficace développée par CTIF (délai court au regard du nombre de tests réalisés).

CTIF vous propose des prestations pour vous accompagner dans la mise en place de plans d’expériences numériques :

• conception de pièces de fonderie