National Superconducting Cyclotron Laboratory

Le National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) collabore avec des scientifiques du monde entier sur des travaux de pointe en science nucléaire fondamentale, en astrophysique nucléaire et en physique des accélérateurs. Situé sur le campus de l'Université d'État du Michigan, le NSCL emploie de talentueux ingénieurs qui, en partenariat avec des chercheurs, travaillent à la conception et au développement de divers équipements pour une large gamme de composants d'accélérateur et de détecteurs, dans le cadre d'expériences de pointe en science nucléaire. Jusqu'en 2004, l'établissement de recherche utilisait une application de CAO d'un autre fournisseur. Les ingénieurs du NSCL ont réalisé, cette année-là, qu'ils avaient besoin d'une plate-forme de développement davantage orientée vers la conception mécanique, selon Jack Ottarson, Ingénieur en chef.

« Notre précédent fournisseur de solutions de CAO était spécialisé en génie civil et en création architecturale. De plus, son produit de modélisation n'offrait pas le type de fonctionnalité de conception mécanique dont nous avions besoin pour développer le matériel requis dans le cadre de nos expériences », explique J. Ottarson. « Les assemblages que nous concevons peuvent compter de deux à plusieurs milliers de composants. Il nous fallait donc une application de CAO 3D nous permettant de créer des équipements de manière plus efficiente, de modifier les conceptions plus facilement et d'interagir avec notre atelier d'usinage plus efficacement. »

Les ingénieurs du NSCL ont étudié plusieurs applications de CAO avant de porter leur choix sur SOLIDWORKS® Research Edition comme plate-forme de développement principale. Le laboratoire a d'abord investi dans 18 licences SOLIDWORKS en raison de la facilité d'utilisation du logiciel, de son excellente interface avec le logiciel d'usinage de l'atelier et de ses fonctionnalités d'assemblage élevées. Ces mêmes ingénieurs apprécient également les outils de simulation intégrés du logiciel, ses fonctionnalités de configuration ainsi que l'application de communication SOLIDWORKS eDrawings®. Aujourd'hui, NSCL dispose de plus de 100 licences SOLIDWORKS.

« Nous avions besoin d'une application conforme à nos exigences, mais qui puisse également être rapidement maîtrisé », se souvient J. Ottarson. « C'est ce que nous a apporté SOLIDWORKS. »

UNE MEILLEURE FLEXIBILITÉ, POUR DES CYCLES DE CONCEPTION RÉDUITS

Depuis la mise en œuvre du logiciel SOLIDWORKS, le NSCL a réduit ses cycles de développement tout en accroissant sa capacité à envisager plusieurs solutions techniques pour résoudre les problèmes d'ingénierie. Même si les efforts entrepris, pour assouplir les flux de travail et alléger la production, ont simplifié les opérations, pour Jack Ottarson, certains gains de temps sont imputables à la facilité de modification des conceptions sur les grands assemblages qu'offre SOLIDWORKS ainsi qu'à l'interaction optimisée que le logiciel permet entre les ingénieurs du NSCL et le site de fabrication du laboratoire.

« Quel que soit le type d'équipement ou d'appareil que nous concevons pour les différents types d'accélérateurs, notre capacité à effectuer des modifications de la conception, sans avoir à modifier les détails en nombre, s'est indiscutablement améliorée », fait remarquer J. Ottarson. « Nous réalisons la plupart de nos fabrications en interne, et le logiciel SOLIDWORKS a facilité, ne serait-ce que légèrement, l'interface avec notre atelier. Nos machinistes ont accès au modèle solide, ce qui élimine les questionnements et les malentendus. Nos pièces étant produites plus rapidement, nous avons pu élargir nos opérations. »

Le choix du logiciel SOLIDWORKS a également permis aux ingénieurs du NSCL d'améliorer la qualité de leurs conceptions et d'obtenir une plus grande précision, grâce à l'utilisation d'outils intégrés de simulation, de configuration et de validation des conceptions. Par exemple, bon nombre de conceptions du laboratoire impliquent le déplacement de différents mécanismes à l'intérieur et à l'extérieur d'un faisceau accéléré d'ions, dans des espaces très confinés.

« Certains de nos boîtiers de détecteur doivent déplacer plusieurs appareils différents, et plusieurs d'entre eux occupent le même espace physique, dans et hors du faisceau, de façon extrêmement précise », souligne J. Ottarson. « Les outils de détection de collision inclus dans le logiciel SOLIDWORKS nous aident à garantir qu'il n'existe aucune interférence entre les différents détecteurs. Nous utilisons également les fonctionnalités de conception du logiciel pour modéliser nos appareils à l'état déployé ou retracté, facilitant l'amélioration de nos connaissances en matière de dynamique des assemblages. »

Le NSCL utilise également l'analyse de calcul de dynamique des fluides intégrée à SOLIDWORKS Flow Simulation dans le but d'analyser les performances thermiques de ses vastes systèmes de refroidissement à l'eau, mais aussi d'étudier, pour certaines expériences, les flux gazeux en vase clos.

UNE COMMUNICATION AMÉLIORÉE, POUR UNE COLLABORATION OPTIMALE

SOLIDWORKS lisant et produisant une grande variété de données de CAO (et incluant l'application de communication SOLIDWORKS eDrawings®), le NSCL est parvenu à optimiser sa collaboration avec ses partenaires de recherche, notamment avec des physiciens nucléaires n'ayant qu'une faible, voire aucune expérience en CAO mécanique. « Nous collaborons avec des scientifiques qui nous envoient des plans à des fins d'expérimentations », déclare J. Ottarson. « Leurs idées nous sont transmises sous des formats de CAO variés, ce qui nous oblige parfois à modéliser l'équipement de toutes pièces. »

Il ajoute : « Les fichiers eDrawings nous sont d'une grande utilité. Pouvoir se réunir avec un groupe de physiciens et leur montrer de véritables images 3D améliore grandement la communication sur les conceptions. »