fr.wedoany.com Rapport : Rand Simulation a publié une étude de cas sur le développement de casques, montrant comment la simulation, les matériaux avancés, la fabrication additive et l’intelligence artificielle transforment l’écosystème de conception des équipements de protection. Ce projet est issu de la société de conseil britannique D2H Engineering, mandatée pour développer un casque innovant capable de résister à des chocs violents tout en répondant aux exigences aérodynamiques. Rand Simulation a utilisé le logiciel LS-DYNA, particulièrement adapté à la simulation de matériaux non linéaires et d’impacts à haute énergie.
Jason Pfeiffer, vice-président de Rand Simulation, a indiqué que l’équipe a intégré Turner Jennings, expert interne en LS-DYNA, qui possède un bagage académique dans l’optimisation de la conception des casques de protection. Durant ses recherches doctorales et postdoctorales, Jennings s’est concentré sur l’influence de l’ajustement, du confort et des différences de forme de tête sur les résultats des blessures. Il explique que porter le même casque sur différentes têtes et appliquer le même impact produit des résultats légèrement différents, et que la simulation lui a permis de quantifier ces écarts pour les appliquer à des défis réels. Pfeiffer ajoute que l’esthétique et la tradition façonnent également les attentes des utilisateurs : « Vous n’avez pas besoin de porter un casque de style super sportif lorsque vous roulez à moto, contrairement à une descente à 160 km/h. »
Les avantages de cet écosystème de conception incluent : la reproduction de tests réels via Ansys LS-DYNA, permettant à D2H Advanced Technologies d’aider ses clients à commercialiser efficacement des casques innovants ; la réalisation d’analyses et de simulations haut de gamme avant les tests physiques, réduisant les coûts de développement ; et la capacité de simulation rapide, permettant à l’entreprise de livrer des projets complexes avec des délais plus courts. Jennings souligne que chaque sport a ses propres normes de test, caractéristiques d’impact et critères d’acceptation ; par exemple, un casque de ski de descente diffère totalement d’un casque de moto en termes d’équilibre entre protection, aérodynamisme et vision périphérique.
L’innovation matérielle est un autre moteur majeur. Les mousses et composites modernes présentent un comportement hautement non linéaire, et Pfeiffer indique que LS-DYNA dispose des modèles de matériaux nécessaires pour simuler correctement ces matériaux de pointe. L’impression 3D n’est plus une technologie expérimentale dans les applications haut de gamme des casques ; les fabricants commencent à imprimer des treillis de mousse personnalisés avec des propriétés matérielles précisément ajustées. Prenant l’exemple de Beehive, un client fabriquant des pièces de moteurs à réaction imprimées en 3D, en intégrant directement la simulation dans le processus d’impression, ils ont réduit des assemblages de milliers de pièces à quelques-unes.
L’utilisation de l’intelligence artificielle est également cruciale. Synopsys (anciennement Ansys) développe des outils de simulation pilotés par l’IA depuis près d’une décennie. En dynamique des fluides computationnelle, l’IA peut prédire les résultats aérodynamiques à partir de données historiques, sans nécessiter de résolution numérique complète. Pfeiffer déclare : « Vous pouvez apporter des modifications de conception et obtenir des résultats très précis sans exécuter le modèle complet. » Il estime que l’affirmation selon laquelle l’IA peut permettre aux ingénieurs d’atteindre environ 80 % du travail est exacte. L’IA peut accélérer considérablement l’exploration précoce, mais les 20 % restants, impliquant le jugement d’ingénierie, dépendent encore des humains. Pfeiffer ajoute : « C’est dans ces 20 % finaux que vous bâtissez votre réputation. »
La conception de casques ne se limite plus aux matériaux et aux tests d’impact ; il s’agit d’intégrer la simulation, la fabrication additive et l’IA dans un flux de travail unifié. L’équipe de Rand Simulation partage cet avis et souligne que cette fusion ne fera que s’accélérer.
