Autodesk Fusion 360 freine le poids, avec une économie de 32 %

Autodesk a démontré le potentiel de son produit Fusion 360 pour affiner la conception des pièces en collaboration avec Stewart-Haas Racing de Nascar pour produire une pédale de frein raffinée à la fois plus solide et plus légère qu’une pédale conventionnelle.

Les partenaires ont en outre utilisé la fabrication additive Renishaw pour produire la pièce optimisée au cours d’un processus qui a duré deux mois du début à la fin. En cours de route, les ingénieurs ont considérablement amélioré les techniques utilisées, ouvrant la voie à des projets encore plus rapides à l’avenir.

Autodesk décrit Fusion 360 comme le premier outil de CAO, FAO et CAE 3D qui connecte l’ensemble du processus de développement de produits dans une plate-forme cloud. L’équipe de recherche de la société a utilisé ses caractéristiques de conception itératives pour affiner la conception organique optimisée d’une pédale de frein pour le stock-car Stewart-Haas grâce à des simulations avant la fabrication de la pédale.

La pédale de frein existante n’était pas très lourde, ce n’est donc pas comme si c’était un fruit à portée de main pour une énorme amélioration des performances. Mais cela a fourni un test acharné pour les techniques d’ingénierie et de fabrication qui peuvent donner à l’équipe un avantage à l’avenir.

« C’est plus léger, c’est plus rigide, le délai d’exécution est beaucoup plus rapide, il y a toutes sortes de choses positives », a expliqué Mike Grau, qui dirige l’équipe de recherche d’Autodesk. Le choix de créer une pédale de frein représentait un cas d’utilisation difficile en raison des charges élevées et du caractère inacceptable de la défaillance d’une pièce.

« Nous voulons vraiment passer au niveau supérieur et utiliser une pédale de frein, car il n’y a pas de facteur de sécurité en cas de défaillance sur cette pédale », a observé Grau. « Alors, peu importe ce qui arrive, ça ne peut pas casser. »

La force de la pédale est si importante qu’elle a été testée à 3 000 livres, ce qui était la limite du montage de test, selon Walter Mitchell, responsable de l’intégration technique, Stewart-Haas Racing. « Nous l’avons amené à la limite de charge du montage d’essai de plus de 3 000 livres », a déclaré. « La pédale n’a pas failli. Nous avons pu obtenir une réduction de poids de 32 % et une augmentation de la rigidité de 50 % grâce à la conception optimisée issue de Fusion 360. »

« C’était vraiment quelque chose à affronter », s’est émerveillé Grau. La pièce a réussi grâce à la conception générative par simulation, a-t-il expliqué. « Nous ne voulions pas valider une pièce physique après son impression car cela ne vous donne qu’une seule chance. Nous avons dû valider en amont par simulation.

La simulation est plus difficile lorsque le produit final est fabriqué de manière additive et a des structures internes très complexes. « Dans le passé, avec les technologies additives, vous vous posiez le problème : ‘Comment créez-vous la conception de la simulation ?’ », a déclaré Grau. « Vous avez toutes ces structures en treillis complexes et ces structures creuses. Comment créer une conception d’assemblage ? Comment créer un modèle de simulation d’assemblage ? C’était un gros problème. Et c’était le seul objectif de la technologie que nous avons développée qui pouvait fournir une conception CAO qui inclut la technologie de treillis, mais également une conception de simulation. »

La solution était de minimiser les éléments nécessaires dans le modèle à un nombre gérable. « Nous sommes arrivés à un niveau où nous avons finalement réduit le nombre d’éléments que vous devez utiliser pour la représentation du réseau de millions d’éléments à des dizaines de milliers », a déclaré Grau. « Cela nous a permis d’exécuter les processus itératifs de simulation d’assemblage. »

Cela a également permis à l’équipe de donner au pilote Cole Custer deux pédales différentes pour ses voitures. Les équipes Nascar utilisent des moteurs de 750 chevaux sur la plupart des pistes et des moteurs restreints de 550 chevaux sur les superspeedways de Daytona et Talladega, et Custer préfère une pédale différente pour les deux moteurs différents.

Une fois la conception finalisée, elle a été envoyée à Renishaw pour être imprimée en 3D à partir de titane sur son imprimante laser à fusion sur lit de poudre RenAM 500Q. La pièce résultante n’avait besoin que d’un sablage pour nettoyer sa surface et être prête à être boulonnée dans la voiture, a rapporté Grau.

Maintenant, Stewart-Haas Racing a une pédale de frein légèrement meilleure. Mais Autodesk dispose d’un outil prêt à aider à produire beaucoup plus de pièces à l’avenir pour Stewart-Haas et d’autres clients. « Il y a deux ans, personne dans l’industrie n’était capable de créer de belles structures de treillis CAO organiques », a déclaré Grau. « Tout le monde regardait des représentations volumétriques ou des représentations de maillage SDL. Aucun des leaders de l’industrie ne pouvait les utiliser pour quoi que ce soit. Nous avons donc été les premiers à nous lancer là-dedans. »

L’équipe de recherche d’Autodesk s’est beaucoup améliorée au fil du temps. « Il nous a fallu une journée pour créer une cellule unitaire », a déclaré Grau au début du projet. « Deux semaines plus tard, nous avons pu créer 30 cellules unitaires en 30 minutes, mais l’ordinateur a planté plusieurs fois. Six mois plus tard, nous pouvions créer tout un réseau de conception en quelques minutes. Les progrès que nous réalisons sont presque exponentiels si vous regardez d’où nous venons et ce que nous faisons.

« Le fait de pouvoir utiliser à la fois la conception générative d’Autodesk et les capacités d’impression sur métal de Renishaw déverrouillera des portes qui n’étaient pas disponibles auparavant avec les méthodes de fabrication traditionnelles », a noté Mitchell de Stewart-Haas.