Une partie importante de la phase de conception de produit, en termes de temps et de criticité, est son dimensionnement.
La nature et la qualité du dimensionnement dépendent, comme la qualité de la conception en générale, de la précision des hypothèses d’utilisation et de vérification du produit.
Les calculs de dimensionnement peuvent être de différentes natures en fonction du produit et notamment :
- Bilan thermique
- Évaluation d’éclairages
- Dimensionnement électrique
- Résistance mécanique
Exemples de calculs dans le processus de conception de produit
Le bilan thermique
Dans la conception d’un produit, le bilan thermique est utile dans le cas où des composants du produit, notamment électroniques, présentent des limites d’utilisation contraignantes en termes de températures. Le bilan thermique permet alors d’évaluer le risque que la plage de température soit dépassée du fait des caractéristiques thermiques de l’environnement extérieur du produit ou du fait de son propre bilan énergétique.
L'évaluation d'éclairage
Les éclairages ou la signalétique lumineuse doivent en général répondre à des spécifications lumineuses propres à chaque utilisation : couleur, intensité, homogénéité, gradation… Il est primordial de faire des vérifications durant la phase de conception et de calculs du produit afin que le produit final soit conforme aux attentes du client.
Des outils de simulation numérique sont utilisés pour calculer ces performances en fonction des caractéristiques de la source lumineuse et des caractéristiques optiques des accessoires périphériques (lentille, réflecteur).
Le dimensionnement électrique
Le dimensionnement électrique vise à s’assurer que le produit est apte à supporter les puissances électriques qui y transitent et notamment ses conducteurs, composants et les équipements de protection électrique en tête du circuit. Ce dimensionnement est une étape clé de la conception et du calcul du produit car il garantit le bon fonctionnement du produit ainsi que sa conformité aux normes.
Les calculs de résistance mécanique
Les calculs de résistance mécanique visent à s’assurer que le produit est apte à supporter les contraintes auxquelles il va être exposé, que ces contraintes soient liées aux composants qui lui sont raccrochés, à l’environnement climatique ou aux risques inhérents à son exploitation. L’objectif est de vérifier que la résistance mécanique des matériaux utilisés n’est pas dépassée dans le cadre de ces sollicitations et que certains niveaux de déformation ne sont pas atteints. Nous disposons d’abaques de calculs de résistance des matériaux et d’outils de simulation numérique, de type calcul par éléments finis, pour les réaliser.
Pour conclure...
Les calculs en phase de conception, qui restent des évaluations et simulations numériques, sont très dépendants des hypothèses simplificatrices qui peuvent être prises, de la précision des outils numériques et de l’évaluation des résultats obtenus.
Ils peuvent être vérifiés par des essais en grandeur nature sur maquette, prototype ou même produit série. Il s’agit de simples mises en fonctionnement, avec ou sans prises de mesure, ou d’essais plus poussés avec certaines mises en situation (décharge électrique, charge mécanique, mise en température…).
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