Université de Sherbrooke - À la fine pointe de la conception assistée par ordinateur

«Notre rôle consiste à développer des outils et des instruments de conception assistée par ordinateur. L'idée est d'accroître la qualité des produits afin de les rendre plus précis, plus faciles à utiliser, et ainsi de réduire le temps de conception.» Alain Desrochers est titulaire de la Chaire Bombardier de modélisation et conception de systèmes mécaniques et structures complexes.

Depuis plusieurs années, la conception assistée par ordinateur est la norme dans de nombreuses industries, en particulier dans la grande industrie manufacturière. Mais on aurait tort de croire que cette technique de conception, qui fait maintenant partie de nos habitudes manufacturières, n'intéresse plus les chercheurs universitaires.

Bien au contraire. À preuve: la Chaire Bombardier de modélisation et conception de systèmes mécaniques et structures complexes. Son titulaire est Alain Desrochers, professeur en génie mécanique à l'Université de Sherbrooke, où loge cette chaire. «Notre rôle consiste à développer des outils et des instruments de conception assistée par ordinateur. L'idée est d'accroître la qualité des produits afin de les rendre plus précis, plus faciles à utiliser, et ainsi de réduire le temps de conception», dit-il.

Fondée en janvier 1999, la chaire Bombardier est financée en grande partie par une dotation de la Fondation J.-A. Bombardier. Bon an mal an, environ une dizaine d'étudiants à la maîtrise et au doctorat participent aux travaux de recherche.

Objectifs

Les travaux de recherche menés par Alain Desrochers et son équipe consistent à concevoir des modèles en trois dimensions sur ordinateur. Ces modèles servent à simuler et, par conséquent, à étudier le comportement de systèmes mécaniques et de systèmes complexes sous diverses contraintes. On peut ainsi simuler la résistance, la longévité, le vieillissement et connaître les forces, les sollicitations, les charges que subiront ces pièces ou systèmes mécaniques selon différents contextes.

Cela permet de vérifier de façon virtuelle la qualité du produit avant même la fabrication d'un prototype. «Un des avantages de ces modèles informatiques, c'est qu'on peut effectuer plusieurs simulations dans une même journée», dit M. Desrochers. Cette conception assistée par ordinateur permet de recueillir plus facilement une foule de données précises, réduisant ainsi l'incertitude et permettant la fabrication d'un produit mieux adapté aux besoins réels. «Par exemple, en étudiant par simulation le comportement dynamique d'un amortisseur d'automobile, on est en mesure de mieux choisir le type de ressort.»

Selon Alain Desrochers, les besoins en conception assistée par ordinateur varient selon le type d'industrie. «Les industries en sont à différents degrés de maturité quant à la conception assistée par ordinateur. En aéronautique, c'est déjà bien implanté. On ne peut tout de même pas faire écraser un avion pour l'étudier, alors la modélisation s'est imposée. Mais dans la fabrication d'autres produits, comme les motoneiges et autres véhicules récréatifs, la conception par ordinateur est moins poussée et les conditions d'usage de ces véhicules sont souvent mal évaluées.»

Niveaux

Les travaux de recherche de cette chaire Bombardier tiennent donc compte des divers besoins des industries. On peut diviser cette recherche, selon Alain Desrochers, en trois niveaux.

Le premier niveau, le plus avant-gardiste, consiste à développer de nouveaux outils de modélisation appliqués à une nouvelle théorie. Par exemple, une recherche à laquelle travaille M. Desrochers consiste à calculer les tolérances mécaniques lors de l'assemblage d'un produit. Il faut comprendre que les pièces d'un système mécanique quelconque ne sont pas toutes fabriquées exactement de la même dimension. Une petite variante existe, que l'on tolère. La recherche vise donc à créer un modèle sur ordinateur capable de prédire l'effet de ces tolérances sur l'ensemble du système mécanique, une fois assemblé.

Le deuxième niveau s'intéresse plutôt aux technologies déjà existantes. Il s'agit d'évaluer si elles fonctionnent comme prévu et de voir si elles peuvent être utilisées plus efficacement ou à des fins autres. L'un des travaux de recherche dans ce secteur était de calculer l'écoulement d'air sur un châssis de motoneige en tenant compte du mouvement de la neige. Dans le même ordre d'idée, on a aussi étudié les forces exercées sur une coque en forme de V — coque de motomarine ou de bateau — lorsqu'il y a un saut de vague.

Le troisième niveau concerne uniquement le domaine de l'aéronautique et s'intéresse à la gestion des données. «La construction d'un avion est très complexe et de nombreux changements arrivent en cours de fabrication. Nous travaillons à élaborer un modèle numérique qui puisse tenir compte de tous les changements et qui soit surtout en mesure de les communiquer à tous les intervenants. Par exemple, si un ingénieur en hydraulique décide de déplacer un tuyau, il faudra aussi déplacer les trous sur les éléments de charpente par lesquels le tuyau passe. Il faut que cette information soit transmise aussitôt à ceux qui conçoivent la charpente.»

Aussi, lorsqu'il y a un changement — par exemple si l'on déplace une pièce —, il faut recalculer toute la géométrie de la structure. On cherche donc à développer un modèle intelligent qui pourrait exécuter automatiquement ces tâches non créatives. «Il ne s'agit pas de substituer la machine à l'homme, ce que personne ne veut, mais d'automatiser les tâches qui n'exigent aucune créativité.»

Une question d'éthique

«Dans tous nos travaux de recherche, nous cherchons à développer des modèles génériques plutôt que des modèles spécifiques, explique Alain Desrochers. Bien que nous travaillions de concert avec Bombardier, nous ne développons pas des produits spécifiques pour eux. Nos produits doivent pouvoir servir à tous les ingénieurs et à toutes les industries.»

Bien qu'il juge favorable le rapprochement entre la recherche universitaire et l'industrie, M. Desrochers tient à souligner que la mission d'une chaire de recherche demeure toujours le développement et la diffusion du savoir.

«C'est une question d'éthique. Le savoir que nous développons par nos recherches doit servir au plus grand nombre, d'où l'insistance que nous mettons sur le développement de produits à caractère générique. Et il ne faut surtout pas oublier que la formation des étudiants doit demeurer une priorité. C'est le rôle fondamental de l'université, et la recherche universitaire a le mandat de servir à former les étudiants.»