Durant son projet de fin d'études, Julien Brignon a démontré l'intérêt de solutions innovantes de simulation pour l'étude d'outils coupants. L'occasion de nouer un nouveau partenariat entre l'INSA Strasbourg et une entreprise nantaise, Nextflow Software.

Julien Brignon est jeune diplômé de la spécialité mécatronique de l’INSA Strasbourg, en 2021. Il revient sur son projet de fin d’études qui ouvre des pistes prometteuses dans le développement et l’optimisation des solutions de coupe pour les machines-outils.

Un partenariat avec une entreprise spécialisée dans la simulation numérique, pourquoi ?

Nextflow software, fondée en 2015, propose des solutions innovantes de simulation numérique du comportement des fluides. Elles s’appuient sur la méthode Smoothed Particles Hydrodynamics (SPH). Cette méthode est très particulière : elle consiste à discrétiser un fluide sur un ensemble de particules et à calculer pas-à-pas son évolution.

J’ai réalisé mon projet de fin d’études chez Seco Tools Tooling Systems. Au sein de cette structure,  j’ai été amené à travailler sur la lubrification des têtes à aléser et en particulier la simulation des jets de lubrifiant. Leur simulation dans des conditions de haute pression représente un challenge pour les méthodes traditionnelles. Les jets se fragmentant rapidement en gouttelettes, de telles méthodes nécessitent une puissance de calcul de plus en plus importante. Le code de calcul Nextflow SPH-Flow nous a donné l’opportunité d’aller au-delà de cette limitation grâce à la méthode SPH et sa gestion intrinsèque des interfaces.

Simulation de lubrification dans un outil Seco avec l’outil proposé par Nextflow :

Pour ce travail au sein de Seco Tools Tooling Systems, cela a ouvert de nouvelles portes ?

Oui, en pratique le code nous a permis de simuler la mise en pression de la tête à aléser puis l’évolution du jet au niveau de l’outil coupant au cours de la rotation de ce dernier. Ceci  permet d’évaluer la trajectoire du jet, sa vitesse et la formation du film de lubrifiant sur la plaquette. En complément, les résultats nous ont servi de base pour une simulation du comportement thermique de l’arête de coupe. Enfin, la rapidité du passage de la CAO vers la simulation et le temps de calcul raisonnable nous ont permis de comparer de nombreux cas d’études.

Simulation de la lubrification d’une tête à aléser de l’entreprise Seco Tools

Donc une expérience réussie, et alors un travail à plus long terme sur la simulation numérique à l’INSA Strasbourg ? 

Au-delà de cette première expérience, l’objectif au niveau de la plateforme mécanique de l’INSA Strasbourg est d’aller plus loin dans le partenariat avec Nextflow Software.
D’une part, l’apprentissage de cette méthode via le logiciel Nextflow Studio a été intégré pour cette rentrée 2021 aux enseignements du master Physique appliquée et ingénierie physique – parcours Modélisation numérique avancée (PAIP-MNA), double diplôme associé au parcours Modélisation numérique avancée proposé au département mécanique.

D’autre part, l’intérêt avéré des industriels pour ce travail va permettre de nouveaux projets pour approfondir la problématique comme la simulation de l’évacuation du copeau assistée par le lubrifiant ou encore l’étude de la température de l’arrête de coupe via l’influence direct du fluide.

Rédacteurs : Laurence Meylheuc, Julien Brignon