La conception générative transforme la façon dont nous envisageons la conception et la fabrication des véhicules. En utilisant des algorithmes avancés et la grande puissance de calcul des ordinateurs actuels, les constructeurs automobiles sont en mesure de trouver des solutions de plus en plus créatives, efficaces et innovantes en matière de matériaux ou de conception.
Qu'est-ce que la conception générative ?
La conception générative utilise des algorithmes informatiques pour créer un certain nombre de solutions de conception différentes en fonction de paramètres et de conditions spécifiques. Contrairement aux processus traditionnels de conception et de fabrication automobile, qui impliquent généralement la création manuelle d'un concept unique, la conception générative permet de définir automatiquement des centaines de variantes et de scénarios, qui sont ensuite évalués et optimisés sur la base de critères bien définis. Cette approche est aujourd'hui utilisée dans divers domaines tels que l'architecture, l'ingénierie et la conception appliquée. Elle permet de tracer un très large éventail d'options de conception, souvent trop complexes pour être traitées de manière traditionnelle et manuelle. Les principaux aspects de la conception générative sont les suivants :
- l'automatisation et l'efficacité – les algorithmes analysent rapidement toutes les options de conception disponibles, ce qui permet de gagner du temps et d'économiser des ressources,
- l'optimisation – la capacité d'évaluer simultanément plusieurs options en fonction de divers paramètres, tels que le coût, la résistance, le poids ou l'esthétique,
- l'innovation – la création de solutions uniques qu'il serait pratiquement impossible de conceptualiser et de mettre en œuvre à l'aide de méthodes traditionnelles,
- personnalisation – adaptation des conceptions pour répondre aux besoins individuels des utilisateurs ou à des exigences fonctionnelles spécifiques.
La puissance de calcul toujours croissante des ordinateurs modernes permet de traiter un nombre considérable de permutations de conception qui dépasse de loin les capacités du cerveau humain. Un tel processus produit une conception optimale qui prend en compte de nombreuses variables complexes, créant des simulations qui imitent fidèlement les interrelations qui se produisent dans la nature, la société et l'environnement humain immédiat.
Avantages de la mise en œuvre d'une conception générative
La conception générative est particulièrement utile aujourd'hui dans l'industrie automobile, qui est confrontée à des restrictions normatives et techniques de plus en plus importantes en matière de protection de l'environnement, d'efficacité énergétique et de sécurité. L'adaptation des méthodes de production, de la conception des véhicules et des stratégies commerciales à l'évolution du paysage automobile devient de plus en plus complexe et nécessite une innovation constante. Les méthodes de conception générative et l'optimisation topologique contribuent à la création de composants innovants, légers et robustes. Elles visent à améliorer le rendement énergétique d'une voiture et à réduire les émissions de CO2, non seulement au stade de l'utilisation, mais aussi au cours de la fabrication et de la mise au rebut du véhicule. En outre, ils permettent une adaptation rapide aux tendances et aux attentes du marché, qui évoluent de plus en plus fréquemment ces derniers temps. L'optimisation par l'élimination des composants inutiles permet de réduire les coûts, de raccourcir le temps de développement des produits et de tester des concepts innovants sans dépenses supplémentaires.
Pour de nombreuses entreprises, la conception générative est la réponse à la question récurrente : Comment accroître l'efficacité dans l'industrie automobile?
Réduire les coûts de production grâce à une utilisation plus efficace des matériaux
La conception générative n'est pas seulement une approche innovante pour créer des conceptions complexes, c'est aussi un outil efficace utilisé par les constructeurs automobiles pour réduire les coûts au stade de l'analyse de la conception pour la fabrication. Grâce à des algorithmes qui prennent en compte divers facteurs tels que la résistance, le poids, le coût des matériaux et l'ensemble des processus de fabrication, il est possible d'obtenir des conceptions optimales dans lesquelles les ressources disponibles sont utilisées de la manière la plus efficace. En principe, chaque composant d'un véhicule, du plus petit boulon aux sièges en passant par les éléments de carrosserie, peut faire l'objet d'une optimisation topologique impliquant, entre autres, une réduction des matériaux. Les algorithmes de conception générative peuvent passer au crible des millions de possibilités de conception pour trouver celles qui offrent le meilleur rapport performance/coût. Par exemple, pour réduire le coût des pièces en plastique, ils peuvent suggérer d'utiliser un matériau différent ou de modifier la forme d'une pièce pour en réduire le poids sans en sacrifier la résistance. Cela peut conduire à des économies significatives, à la fois en termes de coûts des matériaux et d'énergie nécessaire à la production de masse et au transport. Les entreprises automobiles peuvent ainsi devenir plus compétitives et plus durables, ce qui est essentiel dans le monde dynamique de l'automobile.
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Réduire le temps nécessaire au développement de nouveaux produits
Le processus de conception traditionnel nécessite du temps pour parcourir des milliers de pages à la recherche d'inspiration et de données sur les composants utilisés jusqu'à présent. La création et la révision manuelles des modèles 3D prenaient généralement des mois et étaient soumises à des délais serrés, ce qui limitait la liberté de création et compromettait la qualité de la conception, qui nécessitait souvent encore des révisions à la fin du processus. Aujourd'hui, la transformation rapide de croquis 2D en modèles 3D complexes à l'aide de l'IA permet d'accroître la productivité et d'obtenir de meilleurs résultats dans le domaine de la fabrication et de la conception, avec une approche de type "design thinking". En créant automatiquement plusieurs itérations de conception en peu de temps, la conception générative permet de réduire considérablement le temps nécessaire au développement de nouveaux produits. Cela signifie que les entreprises automobiles peuvent aujourd'hui commercialiser de nouveaux modèles de véhicules plus rapidement (en réduisant le délai de mise sur le marché) et répondre plus efficacement à l'évolution des besoins et des attentes des clients. La première étape du processus consiste à définir les critères de conception, tels que les exigences en matière de résistance mécanique, de poids, de coûts de fabrication et de caractéristiques liées à la conception. Les algorithmes génératifs recherchent ensuite l'espace de conception, en évaluant différentes solutions. Cela leur permet d'identifier rapidement les solutions qui répondent à des exigences spécifiques. En outre, la possibilité d'effectuer des tests de résistance et des simulations virtuelles permet de détecter et d'éliminer rapidement les problèmes potentiels.
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Essais multi-variantes sans coût supplémentaire
La conception à l'aide des technologies génératives permet de tester de nombreuses variantes d'un composant sans le coût supplémentaire du prototypage et les dépenses matérielles associées. Les services de recherche et de développement peuvent ainsi procéder librement à des analyses approfondies et à des essais très complexes des nouveaux composants. Cela permet non seulement d'éviter les erreurs et d'obtenir plus rapidement les certifications nécessaires, mais peut même déboucher sur des solutions technologiques, matérielles ou de conception nouvelles et inédites. Les constructeurs automobiles peuvent tester, par exemple, différentes variantes de cadres de renforcement, de pare-chocs ou de composants de moteur en fonction de divers paramètres tels que la résistance mécanique, la durabilité, la fonctionnalité ou les performances, avant même que ces composants ne soient réellement produits. Grâce à des techniques avancées de visualisation et de simulation détaillée, ainsi qu'à l'impression 3D, les ingénieurs peuvent expérimenter différentes solutions et sélectionner celles qui offrent les meilleurs résultats. Selon des données rapportées par le studio McKinsey, les processus de R&D des entreprises automobiles ont été améliorés de 10 à 20 % grâce à la conception générative. L'intelligence artificielle est considérée comme le meilleur allié dans le domaine du soutien au développement de produits, en particulier dans les entreprises de fabrication d'équipements d'origine (OEM), car elle les aide à élaborer une stratégie commerciale fondée sur l'innovation.
Exemples d'applications de la conception générative dans l'industrie automobile
La conception générative est aujourd'hui utilisée par de nombreuses entreprises du secteur automobile. Certaines l'utilisent pour créer des pièces plus légères et plus efficaces, tandis que d'autres l'utilisent pour développer des carrosseries plus aérodynamiques afin d'augmenter la vitesse, l'autonomie et de réduire la consommation d'énergie. Par exemple, le fabricant américain de motos électriques Lightning Motorcycles utilise des algorithmes artificiels pour optimiser les composants mécaniques, tels que les bras de commande. General Motors utilise la conception générative basée sur l'intelligence artificielle et l'informatique en nuage pour explorer diverses solutions de conception dans le domaine des pièces et composants de véhicules. Selon certaines estimations, la conception générative peut réduire le coût de fabrication des composants d'environ 6 à 20 %, leur poids de 10 à 50 % et le temps de développement de 30 à 50 %. Un matériau idéal pour l'industrie automobile qui peut aider à atteindre de tels résultats est le matériau PPE (polypropylène expansé) ultraléger et extrêmement résistant, qui remplace avec succès les matériaux traditionnels plus lourds utilisés dans les domaines de la sécurité passive, de l'équipement intérieur ou même de la protection des batteries de voiture et des réservoirs de carburant, entre autres.
L'avenir de la conception générative dans l'industrie automobile
L'IA de conception générative fait déjà partie intégrante de l'industrie 4.0, et grâce au développement continu de la technologie, nous pouvons nous attendre à ce qu'elle joue un rôle de plus en plus important dans l'industrie automobile. Il est possible qu'à l'avenir, tous les nouveaux véhicules soient conçus en utilisant uniquement des technologies génératives. Toutefois, on prévoit que les algorithmes artificiels ne remplaceront pas les concepteurs humains avant au moins 20 à 30 ans, mais qu'ils ne feront que les seconder efficacement. Une transition complète vers la conception générative nécessite non seulement de poursuivre le développement de cette technologie jusqu'à ce qu'elle puisse, par exemple, évaluer de manière indépendante les qualités esthétiques ou comprendre les aspects culturels, mais aussi d'être acceptée par la société. L'un des domaines les plus importants où la conception générative peut avoir un impact significatif est le développement des véhicules électriques et autonomes. Il s'agit de l'une des technologies fondamentales qui permettra de passer de la technologie du moteur à combustion interne (MCI) aux véhicules électriques (VE). En optimisant la forme et le poids des composants, il est possible d'augmenter progressivement l'autonomie et l'efficacité des VE, ce qui est essentiel à leur diffusion.