Prototypage virtuel

Le prototypage virtuel est une méthode utilisée dans le processus de développement de produits . Il consiste à utiliser des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO), de conception automatisée par ordinateur (CAutoD) et d'ingénierie assistée par ordinateur (IAO) pour valider une conception avant de s'engager à fabriquer un prototype physique . Cela se fait en créant (généralement en 3D) des formes géométriques générées par ordinateur (pièces) et en les combinant dans un « assemblage » et en testant différents mouvements mécaniques, ajustements et fonctions. L'assemblage ou les pièces individuelles peuvent être ouverts dans un logiciel IAO sous forme de jumeaux numériques pour simuler le comportement du produit dans le monde réel.

Le processus de conception et de développement de produits reposait principalement sur l'expérience et le jugement des ingénieurs pour produire un concept initial. Un prototype physique était ensuite construit et testé afin d'évaluer ses performances. Sans aucun moyen d'évaluer ses performances à l'avance, le prototype initial avait très peu de chances de répondre aux attentes. Les ingénieurs devaient généralement repenser le concept initial plusieurs fois pour remédier aux faiblesses révélées lors des tests physiques.

Aujourd’hui, les fabricants sont sous pression pour réduire les délais de mise sur le marché et optimiser les produits pour atteindre des niveaux de performance et de fiabilité plus élevés. Un nombre beaucoup plus élevé de produits sont développés sous la forme de prototypes virtuels dans lesquels des logiciels de simulation d’ingénierie sont utilisés pour prédire les performances avant de construire des prototypes physiques. Les ingénieurs peuvent rapidement explorer les performances de milliers d’alternatives de conception sans investir le temps et l’argent nécessaires à la construction de prototypes physiques. La capacité d’explorer une large gamme d’alternatives de conception conduit à des améliorations des performances et de la qualité de conception. Pourtant, le temps nécessaire pour mettre le produit sur le marché est généralement réduit de manière substantielle car les prototypes virtuels peuvent être produits beaucoup plus rapidement que les prototypes physiques.

Le prototypage de bout en bout prend en compte la manière dont un produit ou un composant est fabriqué et assemblé, et il relie les conséquences de ces processus aux performances. La disponibilité précoce de tels prototypes virtuels physiquement réalistes permet de tester et de confirmer les performances au fur et à mesure que les décisions de conception sont prises, ce qui permet d'accélérer l'activité de conception et d'apporter plus d'informations sur la relation entre la fabrication et les performances que ce qui peut être obtenu en construisant et en testant des prototypes physiques. Les avantages comprennent une réduction des coûts de conception et de fabrication, car le prototypage physique et les tests sont considérablement réduits/éliminés et des processus de fabrication allégés mais robustes sont sélectionnés.

Le cabinet d'études Aberdeen Group rapporte que les fabricants les plus performants, qui font un usage intensif de la simulation dès le début du processus de conception, atteignent les objectifs de chiffre d'affaires, de coût, de date de lancement et de qualité pour 86 % ou plus de leurs produits. Les fabricants les plus performants des produits les plus complexes arrivent sur le marché 158 jours plus tôt avec des coûts de 1,9 million de dollars inférieurs à ceux de tous les autres fabricants. Les fabricants les plus performants des produits les plus simples arrivent sur le marché 21 jours plus tôt avec des coûts de développement de produits de 21 000 dollars inférieurs.

Fisker Automotive a utilisé le prototypage virtuel pour concevoir la structure arrière et d'autres zones de son hybride rechargeable Karma afin de garantir l'intégrité du réservoir de carburant en cas de collision arrière, comme l'exige la certification FMVSS 301. Agilent Technologies a utilisé le prototypage virtuel pour concevoir des systèmes de refroidissement pour la tête d'étalonnage d'un nouvel oscilloscope à grande vitesse . Miele a utilisé le prototypage virtuel pour améliorer le développement de ses machines de lavage-désinfection en simulant leurs caractéristiques opérationnelles au début du cycle de conception . Plusieurs solutions logicielles CAE (par exemple, Working Model et SimWise) offrent la possibilité de vérifier les avantages du prototypage virtuel même pour les étudiants et les petites entreprises, et une collection d'études de cas est disponible depuis 1996.