Josh Goossens de Tenneco explore le passage préférentiel des OEM à la modélisation virtuelle

AKRON—Le développement de produits virtuels n'est peut-être pas une tendance aussi prédominante que l'électrification dans l'industrie automobile, mais il n'en est pas moins essentiel, selon Josh Goossens, responsable de l'ingénierie des matériaux chez Clevite Elastomers Group de Tenneco.

Goossens s'est concentré sur le mouvement poussé par les équipementiers automobiles pour des économies de coûts et un potentiel de mise sur le marché plus rapide lors de son discours d'ouverture le 11 mai, le deuxième jour de la conférence Rubber in Automotive organisée par Rubber News.

"C'est un sujet un peu différent de l'électrification et de la durabilité dont il a été question jusqu'à présent cette semaine", a déclaré Goossens. "Le développement de produits virtuels représente un changement de paradigme dans l'automobile."

Clevite Elastomers, qui fait partie de l'activité solutions de performance de Tenneco, fabrique des produits de contrôle de conduite et NVH pour les équipementiers et les clients du marché secondaire. Les produits antivibratoires - comprenant généralement un composé majoritaire de caoutchouc naturel - font partie de la base d'une automobile en tant que points de pivot châssis-châssis.

Et alors que les OEM poussent à la virtualisation complète du développement de produits, cela devrait placer Tenneco et Clevite en tête de file dans le processus de fabrication.

Mais cela n'a pas toujours été le cas, et le développement de produits virtuels présente d'autres défis à cet égard.

"Nous sommes en train d'obtenir les exigences des équipementiers pour concevoir virtuellement les produits, où les premières pièces physiques produites proviendront de l'outillage de production et d'une qualité de véhicule vendable", a déclaré Goossens. "Laissez cela pénétrer... pensez à vos propres lignes de production.

"Êtes-vous prêt pour ce type d'avenir où il n'y aura pas de prototypage, produisant des pièces de qualité commercialisables conçues dans une optique purement virtuelle ?"

Goossens travaille chez Tenneco depuis 1999 dans diverses fonctions. Il est responsable du développement des composés élastomères, de la sélection des matériaux, du développement des processus de mélange, de la recherche sur les matériaux de base et des tests des propriétés des matériaux pour les simulations.

Et il est le responsable qui dirige la division Clevite dans ce monde virtuel, car son domaine de recherche préféré est le développement de nouvelles techniques d'essai de matériaux pour l'avancement de la précision de la simulation de produits.

À ce titre, Goossens et la division Clevite travaillent directement avec Endurica LLC, basée à Findlay, dans l'Ohio, pour les essais de fatigue des bagues et d'autres pièces.

Clevite a été fondée sous le nom de Harris Products Co. en 1933, pionnier des produits de suspension en élastomère pour châssis. La société a été acquise par Pullman Co. en 1987 (lorsqu'elle est devenue Clevite Elastomers); et à nouveau par Tenneco, basée à Northville, dans le Michigan, en 1996.

La société est intégrée verticalement pour la conception, le développement de composés, la fabrication, les tests et la caractérisation des produits, a déclaré Goossens.

Il y a beaucoup de produits en caoutchouc sur n'importe quel véhicule, et les points de pivot sur un châssis et un cadre ne sont pas différents, nécessitent une bague en caoutchouc et en acier (ou autre matériau rigide).

En fait, les composants sont agnostiques pour les véhicules électriques et ICE, ce qui signifie que le groupe motopropulseur du véhicule ne fait aucune différence pour Clevite pour ses bagues.

Pour Clevite et Goossens, la philosophie devrait être celle de l'isolation des vibrations, et non de l'atténuation.

"En voyant les discussions d'hier et d'après ce que j'ai vu pendant plus de 25 ans dans l'industrie, de nombreuses entreprises chimiques pensent que les produits antivibratoires fonctionnent sur un principe d'atténuation", a déclaré Goossens. "Mais c'est vraiment un principe d'isolation des vibrations. Et cela signifie utiliser un composé à faible amortissement pour les points de pivot."

Du point de vue de la formulation, les bagues sont plutôt simples, a déclaré Goossens. Les données requises lors du développement incluent les charges et les contraintes optimales pour "un composé NR propre, légèrement renforcé et de haute qualité", a-t-il déclaré.

L'huile de traitement, les antidégradants et le noir de carbone complètent les ingrédients, et les bagues sont généralement prototypées avec des activateurs et des systèmes de durcissement normaux.

Mais dans le monde virtuel, la charrette doit passer avant les boeufs - le comportement du matériau doit être complètement compris avant qu'une simulation puisse être effectuée.

Et cela représente beaucoup de travail de la part d'un équipementier potentiel ou d'un fournisseur de pièces de rechange avant même qu'il ne soit sélectionné pour le travail.

"Ils nous demandent de simuler une gamme plus large de variations de production, d'introduire ou d'augmenter le nombre de modèles d'apprentissage et d'éliminer les variations de production pour l'état de guérison et d'autres étapes", a déclaré Goossens. "Ils nous demandent cela, mais ce qu'ils n'ont pas fait, c'est nous dire comment ils s'attendent à ce que cet avenir se réalise."

Goossens estime à environ deux ans le cycle de lancement des produits de bagues de Clevite, où il y aurait un troisième examen technique (en plus des deux examens techniques typiques) avant qu'une entreprise ne soit attribuée.

Et dans ce cas, le logiciel, plutôt que le matériel, recevra une validation partielle.

"Encore une fois, c'est déjà beaucoup de travail de simulation alors que nous n'avons pas encore été sélectionnés comme fournisseur", a-t-il déclaré. "Et c'est le message central de mon discours : nous avons besoin de plus de données matérielles."

Et ces données matérielles (entre huit et 20 fois plus pour le développement de produits virtuels complets que les méthodes de prototypage typiques) sont nécessaires en amont.

"Cela élimine efficacement l'introduction d'une nouvelle technologie de matériau dans une pièce car nous devons comprendre pleinement le comportement du matériau avant de pouvoir effectuer le travail de simulation", a-t-il déclaré. "Nous pouvons introduire de nouvelles technologies de matériaux ou de nouveaux processus de mélange et valider cette partie particulière, mais il faut 1 600 heures de machine et 40 heures de travail à un technicien pour le faire."

Goossens a noté que même un modèle de simulation "simplifié" nécessite "un peu plus de données qu'un prototype en premier lieu".

"La question demeure donc : existe-t-il des raccourcis possibles avec un ensemble complet de données sur les matériaux ? Et comment tout cela s'aligne-t-il sur le coût de validation d'un prototype ? Cela reste à voir", a-t-il déclaré.

"Les OEM poussent cela à un niveau très élevé de la haute direction. Et l'ensemble du processus est assez difficile."

Comme pour toute avancée technologique, le délai de mise sur le marché devrait être plus rapide. Mais une économie de coûts sera-t-elle réalisée ?

"Je pense que ce sera un voyage pour les fournisseurs de composants en élastomère, en particulier dans le domaine de l'antivibration", a déclaré Goossens. "Il y a un potentiel d'économies de coûts... mais ils aiment traiter nos produits comme les derniers produits à être ajustés.

"Les OEM doivent être plus précis et précis dans leurs demandes. S'il y a une demande de changement majeur par un OEM tard dans le processus, cela signifie que toutes nos simulations sont passées par la fenêtre. Et les simulations que nous faisons sont avant que nous ayons obtenu le contrat.

"Ce sont les problèmes auxquels nous sommes confrontés en ce moment."

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