Le logiciel BlowView du CNRC simule les procédés de moulage par soufflage. Meilleur logiciel au monde pour la simulation du thermoformage et du moulage par soufflage, il a été développé afin de faciliter la conception et l'optimisation des composants en thermoplastique.
Trente années durant, le groupe coopératif en recherche-développement (R-D) SIGBLOW du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) a érigé en modèle la manière dont un partenariat réfléchi entre le CNRC et l'industrie mondiale peut donner lieu à une collaboration durable, à des réussites mutuelles et aux retombées qui en découlent.
En 1992, des chercheurs du CNRC identifiaient un besoin industriel et décidaient de miser sur leurs talents uniques en simulation numérique pour créer un groupe de R-D collaboratif qui se concentrerait sur un procédé de fabrication précis : le moulage par soufflage. De concert avec 10 sociétés majeures des secteurs de l'automobile, de l'emballage et de la fabrication de résines, le CNRC donnait ainsi naissance au groupe SIGBLOW (acronyme de Special Interest Group in Blow Molding ou groupe d'intérêt spécial en moulage par soufflage).
Depuis, le SIGBLOW a vu le nombre de ses membres passer à 26 et compte désormais des multinationales comme Ford Motor Company, Coca-Cola, PepsiCo, Graham Packaging, Kautex-Textron et ABC Technologies. La plupart font partie du SIGBLOW depuis maintes années.
Les enjeux industriels qui ont donné naissance au SIGBLOW devaient déboucher sur des moyens novateurs en mesure d'optimiser la réalisation d'articles moulés par soufflage, de réduire la quantité de déchets, d'assurer un meilleur contrôle des coûts de conception et de développement, de rationaliser les procédés de fabrication et de satisfaire aux besoins du marché, malgré leur évolution rapide. Pour y parvenir, le groupe a puisé dans les vastes connaissances scientifiques du CNRC dans les domaines des polymères, de la simulation numérique et du génie. Trente ans ont passé et cette collaboration thématique n'a pas que changé les règles du jeu en fabrication, elle a identifié des applications qui répondront à de nouveaux enjeux telles une réglementation plus rigoureuse en matière d'environnement et la quête de la carboneutralité.
BlowView, le logiciel du SIGBLOW qui simule le moulage par soufflage
Les efforts incessants du SIGBLOW ont culminé avec la réalisation d'un logiciel qui simule le moulage par soufflage : BlowView. Le logiciel complet de simulation 2,5D par éléments finis du CNRC, d'un coût abordable et testé par l'industrie, modélise les techniques les plus avancées du moulage des plastiques par soufflage. Aucun autre logiciel au monde reproduisant cette technique et le thermoformage ne le surpasse. Il a été développé spécifiquement pour concevoir et optimiser les éléments en thermoplastique. À l'heure actuelle, on s'en sert pour créer et perfectionner le réservoir d'essence en plastique de plus de 90 % des automobiles dans le monde.
Anna Bardetti, agente du Conseil de recherches au CNRC, estime que le SIGBLOW doit son succès aux capacités de BlowView, qui n'ont cessé de progresser avec la technologie industrielle du moulage par soufflage. « J'ai travaillé étroitement avec les membres du SIGBLOW pendant trois décennies et je peux vous dire que le logiciel demeure à la fine pointe des techniques de fabrication actuelles », affirme-t-elle.
Façonner la technologie en fonction des besoins de l'industrie
Grâce aux modèles numériques de BlowView, élaborés par le CNRC et très bien validés par l'industrie, le concepteur effectue des simulations sur ordinateur qui reflètent à merveille le moulage par soufflage. Avec le logiciel, l'utilisateur crée puis optimise un article en repérant ses défauts avant qu'en débute la production. On évite ainsi les étapes répétitives et onéreuses, qui gaspillent temps et matériaux, de la méthode par essais et erreurs souvent associée à la conception et à la fabrication.
Largement exploité par une gamme de sociétés membres, un peu partout autour du globe, BlowView confère à l'utilisateur un avantage concurrentiel, car il raccourcit le cycle de développement de jusqu'à 40 % et réduit les coûts de fabrication. Le logiciel l'aide aussi à fabriquer des pièces plus légères et plus solides.
BlowView est le seul outil de modélisation numérique à maîtriser les nouveaux procédés de fabrication comme le moulage par soufflage et extrusion de doubles feuilles (TSEBM) et le moulage par soufflage et succion (SuBM). L'entreprise peut donc produire des pièces écologiques tout en réduisant ses émissions de GES et le gaspillage de matériaux.
« Après avoir modélisé le moulage par soufflage pour l'industrie automobile, nous avons entrepris d'élaborer le premier outil au monde à simuler la technique SuBM, avec laquelle il est possible de fabriquer efficacement des conduits complexes, très sinueux », explique Zohir Benrabah, agent de recherche au CNRC. « Depuis quelques années, on s'intéresse beaucoup à ce procédé, car l'équipement, qui a été perfectionné, et de nouvelles résines techniques permettent de remplacer les pièces métalliques par d'autres, en plastique. Moulées par soufflage, celles-ci sont 30 à 40 % plus légères et coûtent 20 à 25 % moins cher. »
Pour aider l'industrie à se plier aux objectifs internationaux très rigoureux visant la réduction des émissions de gaz à effet de serre, le CNRC a aussi mis au point des modèles pour la technique TSEBM. Employée pour fabriquer les réservoirs à essence en plastique de nouvelle génération, cette méthode novatrice est une première pour l'industrie, et fait littéralement bande à part. En effet, elle économise temps et main-d'œuvre en produisant une pièce sans raccord, avec des dégagements d'hydrocarbures moindres, sans qu'on en sacrifie la solidité, même si elle est plus légère et moins coûteuse.
Trente années de solutions durables à venir
La marche du progrès se poursuivant dans les industries de l'automobile, de l'emballage et de la fabrication de résines, BlowView continue lui aussi de se perfectionner non seulement en simulant les contraintes techniques actuelles, mais aussi en anticipant celles de demain. Le logiciel allègera donc les pressions accrues qui s'exercent sur les constructeurs d'automobiles pour qu'ils réduisent les émissions des réservoirs et la consommation de carburant, ou aidera le secteur de l'emballage à adopter davantage les biopolymères, afin de composer avec les sérieuses contraintes environnementales. On pourra aussi se servir de BlowView pour trouver comment réduire la quantité de matériaux et l'énergie consommée, tout en ajoutant de nouveaux procédés au cycle de fabrication afin de diminuer le nombre de pièces à assembler ou de faciliter l'automatisation.
Une application, par exemple, consiste à mouler par soufflage la chemise des réservoirs d'hydrogène destinés à l'industrie de l'automobile, laquelle a encore plusieurs problèmes à résoudre avant d'arriver à produire des chemises plus grandes et de pouvoir recourir aux nouveaux matériaux techniques. Les progrès réalisés dans ce domaine aideront les constructeurs à atteindre les rigoureux objectifs mondiaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre.
« De nouveaux problèmes nous obligent constamment à composer avec les lois de la physique, à explorer des algorithmes différents et à imaginer des solutions plus efficaces et plus précises », déclare Florin Ilinca, chef de l'équipe de simulation et de modélisation numérique au CNRC. « Avec une longue tradition de technologies, d'activités scientifiques et de chercheurs dont l'efficacité n'a plus à être démontrée, nous sommes persuadés qu'avec l'aide du SIGBLOW, nous continuerons de trouver des solutions inédites pour l'industrie et la population mondiale. »
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