Énergie et construction - Une production de 1 exemplaire

ITER est un projet véritablement mondial, puisque 35 pays ont contribué à sa construction.

ITER a mis en œuvre l’utilisation de 3DCS dans la conception et l’assemblage d’une usine de fusion à Cadarache, en France.

Il s’agit du plus grand réacteur à fusion jamais construit et d’un exploit monumental en soi. Comme le modèle, il n’est construit qu’une seule fois, mais il doit être construit correctement. Cela signifie qu’il faut répondre à des spécifications précises, ce qui nécessite des simulations et des essais approfondis avant l’assemblage.

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ITER constate aujourd'hui qu'un grand nombre de ses ingénieurs préfèrent attendre les résultats des analyses avant de passer à l'action, car les données aident à "orienter le processus de prise de décision".

Jens Reich, ITER Project Office, Design Integration - Configuration Control

Études de cas dans le secteur de l'énergie et de la construction

Réacteur de fusion Iter | automatisation de la construction

3DCS Variation Analyst CAA V5 – Logiciel d’analyse de tolérance intégré à CATIA V5

Dimensional Control Systems, Inc. (DCS), partenaire logiciel Premier CAA V5 Gold de Dassault Systèmes, a aidé ITER à mettre en œuvre le logiciel 3DCS Catia V5 Based dans le processus de conception du réacteur à fusion ITER.

QU’EST-CE QUE L’ITER ?

ITER est un projet international commun de recherche et de développement qui vise à démontrer la faisabilité scientifique et technique de l’énergie de fusion. Les partenaires du projet ITER sont l’Union européenne (représentée par EURATOM), le Japon, la République populaire de Chine, l’Inde, la République de Corée, la Fédération de Russie et les États-Unis. ITER sera construit en Europe, à Cadarache, dans le sud de la France. Dans le cœur d’ITER, un mélange de deux isotopes d’hydrogène (le deutérium et le tritium) sera chauffé et comprimé au moyen de grands champs magnétiques, dans des conditions similaires à celles nécessaires au fonctionnement d’une centrale de production d’électricité à partir de la fusion.

L’ANALYSE INTÉGRÉE DES TOLÉRANCES

ITER a confié à Dimensional Control Systems l’évaluation dimensionnelle de plusieurs aspects d’une usine de fusion. Pendant plus de huit mois, l’équipe DCS a méticuleusement créé des modèles d’analyse de tolérance 3DCS représentatifs des processus de conception et de fabrication de l’usine ITER. La mission confiée à DCS par ITER est claire : rationaliser les aspects dimensionnels sélectifs du produit et s’assurer que tous les composants sont assemblés du premier coup, sans qu’il soit nécessaire de les retravailler ou de les modifier de quelque manière que ce soit. “La complexité de l’assemblage d’une installation de fusion nécessite un processus d’assemblage complexe”, déclare Bob Kaphengst, président-directeur général de DCS. M. Kaphengst attribue à la “robustesse” de 3DCS la capacité de gérer de nombreuses méthodes d’assemblage non traditionnelles. Le processus d’assemblage nécessitait une complexité de modélisation importante, qui a été gérée assez facilement en utilisant les capacités de 3DCS telles que la capacité à modéliser des assemblages en plusieurs étapes, la possibilité d’épingler, le repérage des trous, la détection des collisions, etc.

“CONDUIRE” LE DESIGN

L’utilisation de 3DCS à ITER a de nombreuses répercussions positives sur le processus de conception et d’assemblage. La modélisation de l’analyse de tolérance 3DCS aide ITER à établir de manière réaliste les exigences de tolérance en matière de fonction, de performance et de coût. L’analyse en amont s’avère indéniablement bénéfique suffisamment tôt dans le projet pour que des modifications puissent être apportées sans effet négatif sur le coût ou le calendrier. On peut supposer que le coût et le temps économisés grâce à ces changements précoces sont significatifs.

Achèvement et gestion du modèle de tolérance ITER

[Extrait de la Conférence mondiale sur la technologie du SAD 2017, 1er jour]

Pierric Leonard a présenté les dernières mises à jour du modèle de tolérance ITER, utilisé pour piloter la production dans l’assemblage ITER.

ITER ("La Voie" en latin) est l'un des projets énergétiques les plus ambitieux du monde actuel.

Pierric Leonard

Dans le sud de la France, 35 pays collaborent à la construction du plus grand tokamak du monde, un dispositif de fusion magnétique conçu pour prouver la faisabilité de la fusion en tant que source d’énergie à grande échelle et sans carbone, basée sur le même principe que celui qui alimente notre soleil et nos étoiles”.

Voici une courte vidéo de l’organisation ITER pour vous donner une idée de ce qu’elle tente de faire :

Le modèle lui-même est massif, avec 14 500 tolérances différentes et 35 000 mesures.

On m’a fait remarquer un jour que le tokamak ITER était comme une montre suisse, mais qu’il avait la taille de six terrains de football !

La présentation de Pierric Leonard était un excellent exemple des méthodes utilisées pour gérer de grandes quantités de données et des méthodes permettant de réduire les temps de simulation et d’interaction.

Les principaux composants provenant de différents pays, il est important qu’ils s’adaptent les uns aux autres lors de l’assemblage final. Grâce au système 3DCS, l’équipe travaille d’arrache-pied pour que cela devienne une réalité, et c’est une prouesse impressionnante.

Simulation de Monte Carlo pour l'analyse des tolérances dans la préfabrication et la construction hors site

Comprendre comment l'analyse des assemblages préfabriqués dans la construction permet d'améliorer les bâtiments modernes

Rédigé par Chris Rausch, doctorant, en collaboration avec l'Université de Waterloo et l'Université de Toronto

Points forts

L’industrie AEC manque d’approches globales pour contrôler la géométrie lors de la fabrication et de l’assemblage hors site.
Les tolérances d’assemblage peuvent s’accumuler et provoquer un désalignement aux points de connexion clés.
Le comportement des tolérances 3D peut être prédit à l’aide d’une simulation de Monte Carlo, de tolérances de processus prédéfinies et d’une séquence d’assemblage.
Les distributions statistiques des défauts d’alignement sont générées et utilisées pour quantifier le risque de reprise.
La simulation de la tolérance peut être utilisée pour analyser des processus de fabrication et d’assemblage alternatifs afin de réduire le risque de retouche.

Introduire l'analyse de tolérance dans la construction préfabriquée (Résumé)

Produire des assemblages qui ne subissent que peu ou pas de retouches lors du montage est un défi permanent dans la construction hors site. Alors que la réponse traditionnelle consiste à résoudre les problèmes géométriques sur le site au prix de coûts de reprise élevés, les techniques d’optimisation de la fabrication peuvent atténuer ces problèmes en amont. L’analyse des tolérances est l’une de ces méthodes, largement utilisée dans la fabrication pour prédire si des problèmes surviendront en raison de l’accumulation des tolérances et de la variabilité dimensionnelle.

Cet article présente une simulation de tolérance Monte Carlo sur un assemblage de construction préfabriqué, où des variations allant jusqu’à 37 mm sont identifiées par rapport aux écarts tels que construits qui vont jusqu’à 30 mm. L’optimisation des processus est également explorée, et le risque de reprise lié à la variabilité dimensionnelle est réduit de 65,6 % grâce à la sélection de processus de fabrication alternatifs.

Pour comparer la méthode Monte Carlo aux méthodes d’analyse traditionnelles, une analyse de tolérance simplifiée en 1-D est utilisée. Par rapport à un écart d’environ 11 mm, la méthode de Monte Carlo produit une valeur prudente de 15,4 mm, alors que les autres méthodes traditionnelles sont soit trop prudentes (la chaîne de tolérance la plus défavorable a un écart de 19,8 mm), soit trop ambitieuses (la chaîne de tolérance de la somme des carrés a un écart de 4,6 mm).

L’analyse de tolérance par simulation de Monte Carlo s’avère être un outil de conception proactif présentant plusieurs avantages clés pour la construction préfabriquée et hors site.

1. Premièrement, les interactions géométriques tridimensionnelles complexes peuvent être facilement modélisées à l’aide de configurations de tolérance très basiques.

2. Deuxièmement, les désalignements potentiels aux points de connexion clés peuvent être identifiés et quantifiés en termes de distribution de probabilité de variation.

3. Enfin, il est possible d’améliorer la conception en comparant d’autres procédés de construction afin de réduire le risque de reprise de l’assemblage.