La simulation élimine le besoin de 60 000 miles de conduite d'essai sur piste pour chaque cycle de développement
Dans le contexte : Même si les pneus ne voleront jamais la vedette aux composants automobiles plus glamour, leur importance et la sophistication de leur développement ne doivent pas être sous-estimées. L'association d'une simulation avancée et de tests réels promet de produire des pneus plus sûrs, plus efficaces et plus performants.
Dans le monde de l’ingénierie automobile, les pneus passent souvent au second plan face à des composants plus intéressants. Alors que les passionnés de voitures peuvent être obsédés par les chiffres de puissance et que les consommateurs moyens donnent la priorité à la connectivité des smartphones, c'est le humble pneu qui sert d'interface cruciale entre le véhicule et la route. Comme Chris Helsel, directeur de la technologie chez Goodyear, l'a expliqué succinctement à Ars Technica : « Sans eux, personne ne va nulle part. Du moins, pas très loin. »
L’industrie du pneumatique a parcouru un long chemin depuis l’époque où la composition des pneus était entourée de mystère. Aujourd'hui, des entreprises comme Goodyear ont accumulé de grandes quantités de données, ce qui leur permet de créer des simulations très précises qui réduisent considérablement le temps de développement.
Helsel, qui a rejoint Goodyear en 1996 au sein d'une petite équipe axée sur la simulation informatique des pneus, se souvient des débuts de cette technologie. « Chez Goodyear en 1996, il semblait presque tard pour faire ce que nous appelons l'analyse par éléments finis, qui consiste essentiellement à décomposer une grande structure en petites parties », a-t-il déclaré.
La simulation du comportement des pneus est une tâche incroyablement complexe. Helsel a décrit plusieurs défis, notamment la déformation des pneus, l'interface pneu-route, le contact pneu-jante et la complexité des sculptures de la bande de roulement. « Un pneu se déforme de 40 % à chaque fois qu'il tourne, de sorte qu'un déplacement ou un changement énorme entraîne le déplacement de ces éléments, ce qui provoque une instabilité numérique », a déclaré Helsel. Il a également souligné la difficulté de résoudre l'équation de friction au point où le pneu rencontre la route et de représenter avec précision les détails complexes des sculptures des pneus dans des modèles géométriques.
Au fil des années, les capacités de simulation de pneus se sont considérablement développées. Après avoir simplement prédit les formes des zones de contact dans les années 1990, Goodyear peut désormais modéliser les pneus en toute fidélité, y compris diverses conditions climatiques. La simulation des conditions de neige, par exemple, peut être très complexe, a déclaré Helsel. « La neige se connecte, puis se brise. C'est un problème numérique vraiment difficile. »
Goodyear a fait passer la simulation des pneus à un niveau supérieur avec l'introduction de simulateurs de conduite dans la boucle. Il en compte désormais deux : un à Akron, Ohio, en 2021, et un autre au Luxembourg en 2024. Ces systèmes avancés, similaires à ceux utilisés dans le sport automobile, permettent d'effectuer des tests dynamiques de pneus sans avoir recours à des prototypes physiques.
Ces installations ont considérablement accéléré le processus de développement des pneus. Helsel note qu'à la fin des années 1990, le développement de pneus pouvait nécessiter jusqu'à 10 itérations physiques. Grâce aux améliorations apportées à la simulation de l'empreinte, ce nombre a été réduit de moitié. L’introduction de la modélisation et des simulateurs de pneus haute fidélité l’a encore réduit à une seule construction physique et confirmation de tests.
Ce gain d’efficacité se traduit par d’importantes économies de ressources. Steve Rohweder, vice-président du développement technologique chez Goodyear, estime que le nouveau processus élimine le besoin d'environ 13 000 pneus et de 60 000 milles de conduite sur piste d'essai pour chaque cycle de développement.
« Nous avons réalisé des études variées en fonction des tailles lorsque nous fixons des objectifs en collaboration avec le constructeur avant qu'il ne commence le développement du véhicule », a expliqué Rohweder. « La dimension des pneus est facile à ajuster. Modifications majeures de la conception – lorsque vous disposez des données et que vous les préparez, vous pouvez accéder à l'environnement du simulateur et vous déplacer rapidement dans l'espace de conception pour découvrir ce que le conducteur estime être le plus efficace et le mieux pour tirer sur cette cible.
