Projet DAMAS

Plateforme LAMPA Angers

Alors que les bureaux d’étude sont déjà largement digitalisés, les chaînes de fabrication restent en retrait sur ces innovations. Le projet DAMAS (Digitalisation au service des procédés de fabrication) coordonné par l’Institut Carnot ARTS entend combler ce retard en développant des jumeaux numériques capables d’optimiser les procédés, d’améliorer la flexibilité des équipements et de rationaliser l’utilisation des ressources.

Cinq laboratoires Arts et Métiers sont au cœur de cette démarche ambitieuse qui vise à rendre la production plus agile, plus sobre et plus intelligente. Une étape décisive vers l’industrie 5.0, où performance rime avec responsabilité.

7 laboratoires réunis pour relever le défi

DAMAS fait partie des grands projets de recherche coordonnés et financés chaque année par le Carnot ARTS pour permettre à ses 23 laboratoires (dont les 15 laboratoires Arts et Métiers) d’explorer les technologies de rupture qui contribueront à maintenir l’industrie française dans la course à l’innovation.

Pour les équipes de recherche Arts et Métiers, le projet DAMAS s’inscrit en complémentarité du programme JENII (Jumeaux d’Enseignement Numériques Immersifs et Interactifs) qui développe une approche pédagogique et expérimentale des jumeaux numériques. DAMAS explore ces mêmes technologies, côté industrie, en se concentrant sur le développement de modèles et de méthodologies directement utilisables dans les entreprises.

Le projet repose sur un travail collaboratif impliquant 7 laboratoires Carnot ARTS, dont 5 laboratoires Arts et Métiers, spécialisés en modélisation, simulation et digitalisation des procédés industriels :

LCFC (Campus de Metz) pour l’industrialisation des procédés ;
LEM3 (Campus de Metz) pour la caractérisation et la digitalisation des microstructures ;
LAMPA (Campus d’Angers et de Laval) pour la double compétence sur les procédés de mise en forme incrémentale et les technologies XR immersives ;
LISPEN Chalon (Institut de Chalon-sur-Saône) pour le développement en réalité augmentée et le développement de jumeaux numériques
PIMM (Campus de Paris) pour son expertise dans les techniques de réduction de modèles.
IRDL (Lorient) pour son expertise en caractérisation des matériaux pour la mise en forme de tôles métalliques ;
LAMIH (Valenciennes) pour la caractérisation des interfaces outil / matière en mise de forme et du comportement rhéologique des alliages métalliques ;

Le CETIM est également associé à ce consortium de recherche pour lequel il accompagnera le développement de certains démonstrateurs.

4 démonstrateurs pour illustrer les potentialités des jumeaux numériques

L’originalité du projet est de s’appuyer sur quatre démonstrateurs, représentant autant de procédés industriels où la digitalisation peut accroître la performance industrielle, tout en rationalisant la consommation de matières et d’énergie.

1. Forgeage à chaud (Estampage)

Ce démonstrateur permet d’ajuster en temps réel l’énergie appliquée sur une presse en fonction des caractéristiques du matériau, limitant ainsi le gaspillage énergétique.
Il ouvre la voie à une meilleure gestion des ressources et une réduction des pertes matières.

2. Mise en forme des tôles (Découpe/Emboutissage)

Ce procédé, piloté par un jumeau numérique couplé à un système de caractérisation robotisé, permet d’adapter automatiquement la mise en forme aux variations du comportement du matériau.
Il réduit les rebuts et améliore la qualité finale des pièces.

3. Forgeage libre et étirage/refoulement

Ce démonstrateur suit en temps réel la température et la déformation du métal lors du forgeage pour maitriser sa structure métallurgique finale.
Il permet d’optimiser l’efficacité thermique et d’améliorer la recyclabilité des matériaux, en intégrant une meilleure maîtrise des taux de déformation.

4. Formage incrémental des tôles

Ce démonstrateur concerne les étapes de conception de la pièce qu’il permet d’optimiser grâce à du prototypage virtuel.
Il permet de prédire la faisabilité d’une pièce dès la conception, réduisant ainsi les essais physiques et la consommation de matières premières.

Des impacts concrets pour l’industrie

Laurent LANGLOIS, enseignant chercheur au LCFC de Metz et coordonnateur scientifique du projet insiste sur l’opérationnalité projet «L’objectif de la méthodologie que nous développons est de pouvoir s’adapter facilement aux besoins et réalités du terrain, sans mobiliser des ressources infographiques complexes: on n’est pas obligé d’avoir le modèle 3D de son atelier, de sa machine ou de son outil.»

Les développements du projet DAMAS concernent plusieurs secteurs industriels, parmi lesquels :

L’industrie de la forge en général, où les jumeaux numériques peuvent aider à optimiser les consommations énergétiques ou de matière, gérer les usures d’outils ;
L’automobile et l’aéronautique en particulier, pour une meilleure gestion des consommations de matériaux et une optimisation de la qualité des pièces ;
Les producteurs d’alliages en optimisant leurs gammes de production pour une meilleure maitrise des propriétés finales du matériau.

Laurent LANGLOIS

Au-delà des gains en productivité, les bénéfices pour l’industrie sont aussi environnementaux. En optimisant l’énergie consommée, en limitant le gaspillage de matière et en améliorant le recyclage des ressources, les jumeaux numériques jouent un rôle clé dans les transitions environnementales et énergétiques.

Un tremplin vers l’industrie 5.0

DAMAS marque une avancée majeure vers une industrie une industrie 5.0 compétitive et durable. Il ne s’agit plus seulement d’optimiser la performance des machines, mais aussi de mieux utiliser les ressources et d’anticiper les impacts environnementaux.

Comme le souligne Shabnam ARBAB CHIRANI, membre du Codir Carnot ARTS et accompagnatrice du projet :
«En intégrant les jumeaux numériques directement dans les unités de production, DAMAS permet d’anticiper et de s’adapter aux grands défis à venir. Ce projet ouvre la voie à une industrie plus efficace, plus durable et plus responsable.» Espérons que sur le chemin de DAMAS, les conversions à la digitalisation des procédés de fabrication soient nombreuses et sincères…

Shabnam Arbab CHIRANI

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