Spit Paslode
Industrial Machinery & Heavy Equipment Simcenter
Spit Paslode

L’équipementier du secteur des constructions mécaniques utilise Simcenter Amesim pour gagner en efficacité et réduire ses coûts

Valence, France

La solution de Siemens PLM Software a permis à Spit Paslode d’adopter une méthodologie numérique pour analyser ses conceptions de façon rapide et précise

Industrial Machinery & Heavy Equipment Simcenter

L’équipementier du secteur des constructions mécaniques utilise Simcenter Amesim pour gagner en efficacité et réduire ses coûts

Valence, France

La solution de Siemens PLM Software a permis à Spit Paslode d’adopter une méthodologie numérique pour analyser ses conceptions de façon rapide et précise

quotation marks Dans le cadre de ce nouveau projet, nous avions besoin d’explorer rapidement un grand nombre de configurations, avec des plannings toujours plus serrés. C’est pourquoi nous avons décidé de passer à une méthode numérique. Olivier Baudrand, Ingénieur en R&D Spit Paslode
DÉFIS
  • Améliorer la stabilité et les performances de ses systèmes
  • Mesurer la précision de sa nouvelle technologie de combustion
  • Alléger ses outils pour amé-liorer le confort des utilisateurs
LES CLÉS DU SUCCÈS
  • Effectuer rapidement des calculs exacts
  • Évaluer les conceptions de manière efficace
  • Analyser et résoudre les problèmes de conception en un temps limité
RÉSULTATS
  • Réalisation d’économies de temps et de coût grâce à Simcenter Amesim
  • Adoption d’une méthode numérique d’analyse des conceptions
  • Optimisation des interactions complexes entre les différents systèmes

Spit Paslode

Membre du groupe américain ITW (Illinois Tool Works), dont le chiffre d’affaires a atteint 14,3 milliards d’euros en 2017, Spit Paslode est situé à Valence, dans la Drôme, berceau historique de l’entreprise, où se trouvent le siège social et les unités industrielles. Le bureau d’études « outils » conçoit des outils électriques (perforateurs) et des cloueurs (à gaz, à air comprimé ou à poudre). Les cloueurs à gaz sont les produits phares de la marque.

http://www.spitpaslode.fr/

quotation marks Dans le cadre de ce nouveau projet, nous avions besoin d’explorer rapidement un grand nombre de configurations, avec des plannings toujours plus serrés. C’est pourquoi nous avons décidé de passer à une méthode numérique. Olivier Baudrand, Ingénieur en R&D Spit Paslode

Des solutions pour deux entreprises réunies en une

Créé en 1951, SPIT PASLODE fabrique et commercialise sous deux marques – SPIT pour le béton et l’acier et PASLODE pour Constructions mécaniques et équipements lourdsle bois – des systèmes complets de fixation adaptés à toutes les applications de la construction : clouage et agrafage, résines, chevilles chimiques et mécaniques, outil-lage électroportatif.

Les cloueurs à gaz sont les produits phare de la marque. Leur principe de fonctionne-ment est le suivant : un piston, accéléré à des vitesses de l’ordre de 40m/s par la combustion d’un gaz, enfonce un clou dans un support (bois, béton ou acier).

Réduire l’encombrement des outils

Grâce à sa forte densité de puissance, la technologie gaz est aujourd’hui la seule qui permette d’avoir des outils portatifs légers et sans fil. La technologie sans fil confère une grande maniabilité, un atout apprécié des artisans du BTP qui les utilisent au quotidien dans des situations difficiles (toiture, échafaudage, tir en plafond). Les outils peuvent comporter jusqu’à 200 pièces et sont équipés d’une injection électronique permettant le fonctionnement dans une large plage de température (-15°C à +49°C).

« Pour garder un avantage concurrentiel, notamment face à l’émergence des cloueurs électriques dans les gammes à faible puissance, notre bureau d’études travaille en permanence à réduire le poids et l’encombrement des outils », explique Olivier Baudrand, ingénieur en R&D chez SPIT PASLODE

. « Les chocs très violents et répétés sollicitent énormément la mécanique et l’électronique embarquée, ce qui nous conduit souvent à renforcer les composants. La mise au point est difficile, car seuls des tests endurance permettent de révéler certaines pannes et casses par fatigue. La réduction du poids est également un véritable défi. »Dans le cadre du développement d’un nouveau cloueur bois mettant en œuvre une technologie de combustion innovante plus complexe, l’équipe R&D se trouvait confrontée à un défi technique : comprendre avec précision les phénomènes physiques mis en jeu dans le système afin d’améliorer sa stabilité et son rendement.

« La méthode traditionnelle empirique par essais-erreurs est longue et coûteuse en prototypes. De plus, elle ne permet pas une analyse rapide et fine des phénomènes physiques. Les résultats sont parfois difficiles à analyser, car plusieurs paramètres varient simultanément. », souligne Olivier Baudrand. « Dans le cadre de ce nouveau projet, nous avions besoin d’explorer rapidement un grand nombre de configurations, avec des plannings toujours plus serrés. C’est pourquoi nous avons décidé de passer à une méthode numérique. »

Une première approche sous Excel montre rapidement ses limites : temps de calcul longs, modifications difficiles à mettre en œuvre, modularité insuffisante, absence de convergence de certains calculs. Spit Paslode décide alors de s’équiper d’un outil de modélisation et de simulation de systèmes et son choix se porte sur le logiciel Simcenter Amesim, un élément de la gamme Simcenter™, la plate-forme intégrée de Siemens PLM Software dédiée à la simulation de systèmes mécatroniques multidomaines.

« La simulation 0D/1D permet d’analyser la dynamique des systèmes complexes multidomaines, tels que nos cloueurs à gaz. Elle accompagne le développement, des phases de spécifications préliminaires aux essais de validation des sous-systèmes. »

Le choix de Simcenter Amesim pour ses capacités de simulation des systèmes

La décision de SPIT PASLODE a été motivée par la facilité d’utilisation du logiciel Simcenter Amesim, son ouverture et son large éventail de bibliothèques de composants prédéfinis et validés. Le logiciel est parfaitement adapté à la modélisation de systèmes multidomaines : mécanique, fluidique, thermique, thermohydraulique, thermopneumatique, électrique, électro-mécanique et traitement du signal.

Dans le cadre du projet, l’équipe de R&D a principalement utilisé la bibliothèque pneumatique et mélange de gaz. La chambre de combustion a été développée en interne pour répondre précisément aux besoins du projet : Simcenter Amesim offre en effet la possibilité de développer ses propres modèles de composant en assemblant différents sous-modèles standards ou en programmant directement avec l’éditeur de sous-modèles.

Le modèle 0D/1D développé pour ce projet comporte plus de 100 paramètres globaux : géométrie, volumes, sections de passage, masses, pressions, forces, échanges thermiques, carburant, combustion... La variation des paramètres dimensionnants a été étudiée à l’aide de simulations en mode batch. L’analyse des résultats, au travers de graphes et de courbes, a permis de mieux comprendre le fonctionnement global et de cerner les paramètres critiques, puis de déterminer les modifications à apporter à la conception.

« Dans le cas présent, le projet étant déjà bien avancé, il ne restait plus beaucoup de liberté pour modifier le dessin de l’outil. Grâce aux variations paramétriques, nous avons identifié qu’un changement de section des orifices d’échappement pouvait résoudre le problème critique auquel nous étions confrontés. Cette modification n’était pas intuitive car elle agissait de manière indirecte sur le dysfonctionnement. Une validation rapide par prototypage nous a permis de vérifier la véracité de la prédiction. Notre confiance dans la capacité des outils de simulation s’en est trouvée considérablement renforcée. »

Pendant toute cette phase d’analyse, la R&D travaille en étroite relation avec le bureau CAO. Ensemble, les équipes étudient l’impact des modifications de paramètres système sur la conception. Des itérations sont effectuées car il n’est pas toujours possible de changer certaines caractéristiques géométriques du produit, surtout lors de la phase aval de vérification. L’aspect graphique (schémas et courbes) est un élément clé de communication entre les équipes.

Des centaines de calculs précis en seulement quelques semaines

Spit Paslode constate immédiatement que ses utilisateurs apprécient la richesse de ses bibliothèques de composants, la précision des résultats et la convivialité de l’interface utilisateur.

« En seulement quelques semaines, nous avons effectué des centaines de simulations. Nous avons ainsi analysé avec précision l’influence des paramètres et compris les modifications à apporter à notre produit pour optimiser son fonctionnement. Sans Simcenter Amesim, cela aurait été extrêmement long et coûteux, voire impossible. »

Simcenter Amesim couvre l’ensemble du cycle en V d’ingénierie système : du concept à l’architecture du système jusqu’aux tests et à l’intégration des composants. Le logiciel permet d’analyser la performance fonctionnelle des systèmes mécatroniques dès le stade de conception préliminaire ; d’optimiser l’interaction complexe entre les systèmes mécanique, hydraulique, pneumatique, thermique et électrique/électronique bien avant le premier prototype physique ; d’éviter les défauts de conception et d’améliorer globalement la performance et la qualité du produit ; et d’explorer de manière proactive de nouvelles concep-tions innovantes.

En utilisant Simcenter Amesim pendant la phase de vérification, Spit Paslode a permis à son bureau d’études de se concentrer sur la phase d’avant-projet pour évaluer de manière prospective différentes technologies, explorer de nouvelles pistes et étendre l’utilisation du logiciel aux outils pneumatiques et électriques.

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