L’utilisation de la technologie Digital Twin pour la fabrication, en particulier pour la fabrication additive avec impression 3D, fait l’objet d’un buzz considérable ces jours-ci. Par définition, un Digital Twin est la représentation numérique et virtuelle d’un objet physique. Dans la nature, les jumeaux naissent en même temps, alors que dans la conception, un jumeau engendre essentiellement l’autre.
Les premiers jumeaux numériques ont été utilisés pour créer le jumeau numérique/virtuel en tant que version descriptive de l’objet physique existant. Aujourd’hui, l’accent est mis sur la modélisation du produit complet et de tous les processus dans le domaine numérique d’abord, puis sur son utilisation comme base de fabrication.

Ce changement signifie que le jumeau numérique est passé d’une description de l’objet physique à une représentation dynamique de chaque intention de conception, guidant la fabrication de l’objet. La forme est numérique, les matériaux sont numériques, les fonctions et les contraintes sont numériques. L’industrie ayant de plus en plus recours à la fabrication additive, l’accent est mis sur l’utilisation de jumeaux numériques. La valeur de la représentation dynamique s’étend jusqu’à l’imprimante 3D sans être réduite à un dessin ou une nomenclature pour une révision et une exécution manuelles.

Trois tâches du processus de conception

Le passage à des jumeaux numériques fait partie d’une histoire plus vaste dans le domaine de la fabrication, de la transformation numérique. Cette transformation est un processus évolutif et continu d’ajout de compétences numériques pour transformer les flux de travail et les modèles commerciaux existants.

Le Dr Michael Grieves (Florida Institute of Technology), éminent chercheur en développement de produits, est considéré comme le père du concept de jumeaux numériques. Grieves a identifié trois tâches communes mais essentielles qui peuvent être exploitées avec plus de succès grâce à la technologie de jumelage numérique. Il les appelle les trois C : conceptualisation, comparaison et collaboration. La façon dont les produits sont conceptualisés, dont les idées de conception sont comparées et dont les équipes de conception collaborent devra être réexaminée et réinterprétée dans le cadre de la transformation numérique.

La conceptualisation est l’acte de formation et d’interprétation d’un concept. Les humains ne traitent pas les données ligne par ligne comme les ordinateurs interprètent les logiciels, nous plaçons l’information dans un contexte significatif. C’est pourquoi nous utilisons la rédaction et la modélisation plutôt que des listes. Le modèle CAO améliore la capacité à conceptualiser la géométrie d’un produit, tandis que le jumeau numérique améliore la capacité à conceptualiser tous les aspects du produit. Il apporte une compréhension immédiate de la forme et du processus, et permet une assimilation rapide des informations sur le produit par le groupe. Le Dr. Grieves note : “Avec le jumeau numérique pour construire une perspective commune, nous pouvons voir directement et simultanément les informations physiques et virtuelles du produit”.

La comparaison est un outil intellectuel puissant. Si la seule façon d’évaluer un produit est de créer un prototype physique, les ingénieurs doivent alors tester, mesurer, enregistrer les données et les comparer manuellement avec les spécifications de conception. Selon le Dr Grieves, un modèle numérique jumelé signifie que les ingénieurs peuvent “visualiser la caractéristique idéale, [et] le corridor de tolérance autour de cette mesure idéale”. Lorsque l’utilisation du jumeau numérique est étendue à la fabrication, la comparaison de la production avec le jumeau numérique devient un processus automatisé.

La conceptualisation et la comparaison peuvent être considérées comme des activités individuelles. La collaboration amplifie les deux au sein du groupe de travail pour le plus grand bien de la fabrication. “La chose la plus puissante que font les humains est de collaborer les uns avec les autres”, note le Dr Grieves, “afin d’apporter plus d’intelligence, plus de variabilité des perspectives, et une meilleure résolution des problèmes et de l’innovation aux situations”.

La collaboration n’existe pas seulement dans le département d’ingénierie et dans l’usine. L’utilisation d’un jumeau numérique avec les partenaires de la chaîne d’approvisionnement permet d’avoir une vision centrée sur le produit. Le Dr Grieves note que le partage d’informations par voie numérique améliore la communication : “L’information est très granulaire, ce qui signifie que nous n’avons pas besoin de partager tout ou rien comme nous le faisons avec les choses physiques ; nous pouvons partager des éléments d’information spécifiques avec les fournisseurs afin qu’ils puissent accomplir leurs tâches de manière plus efficace et efficiente”.

Le Dr Grieves estime que la plus grande valeur des jumeaux numériques réside dans leur capacité à remplacer les ressources physiques que sont le temps, l’énergie et les matériaux par des informations. “Comme nous vivons dans une société capitaliste, nous traduisons les ressources physiques de temps, d’énergie et de matériel en coût monétaire”. En rendant le numérique, il n’est plus nécessaire d’examiner physiquement le temps, l’énergie et la matière, et les coûts totaux d’ingénierie et de fabrication sont réduits.

Note de l’éditeur : découvrez plus sur la transformation numérique dans la fabrication et comment elle alimente l’usine du futur.

Source : “Ce post original est paru sur Navigate the Future, le blog de Dassault Systèmes North America”