Conception assistée par ordinateur, partie 5

Les importants progrès dans l’informatique ont permis de développer des outils d’analyse puissants d’ingénierie. Entre-temps, ces outils ont même permis de résoudre les problèmes les plus coriaces.

Ainsi, même les plus petits éléments peuvent être modélisés avec énormément de détails. L’approche est totalement inédite : L’univers des dessins plans en 2D ou des modèles 3D en CAO est dépassé.  En premier lieu, les simulations sont utilisées pour tester des projets, afin de mieux comprendre la réaction et le comportement des matériaux, invisibles à l'œil nu. L’objectif de ces simulations est de recréer une expérience virtuelle et détaillée de la réalité que l’utilisateur peut enregistrer et utiliser.  C’est la méthode idéale pour saisir les comportements internes du matériau.

Un avantage significatif pour l’utilisation en médecine est le fait que l’univers caché du corps humain devient accessible.

La technologie peut considérablement agrandir et concevoir de manière interactive pour les chirurgiens, les médecins et les entreprises pharmaceutiques tout ce qui est petit et dissimulé. L’exploration du corps humain et la reproduction des systèmes principaux du corps sont extrêmement utiles et importantes pour les formations et la préparation en médecine.  En un rien de temps, des modèles et des simulations réalistes des principaux organes du corps sont réalisés. Les modèles sont utilisés pour former des chirurgiens et développer de nouveaux procédés chirurgicaux.  Ce fut déjà le cas avec le projet, jusqu’à présent couronné de succès, « Living Heart Project » des développeurs des systèmes Dassault – le créateur de la marque Simulia pour la technologie d’ingénierie sur logiciel.

Chaque étudiant en médecine connait le défi qu’est l’apprentissage des subtilités de l’anatomie humaine.  Le nouveau monde des modèles de développements et de simulations dynamiques et vivants dans des espaces 3D interactifs et « holographiques » permet d’observer un cœur battant depuis plusieurs angles de vue et d’en disséquer des parties.  C’est ainsi, par exemple, que l’efficacité des médicaments est évaluée. Le cœur humain est un excellent point de départ étant donné que celui-ci est littéralement une pompe mécanique qui possède de nombreuses parties complexes et amovibles ainsi qu’une dynamique de débit de fluides extrêmement complexe. Et, dans ce sens, c’est effectivement une machine qui, pendant son activité, doit être démontée afin d’en comprendre la vie intérieure et le fonctionnement.

Ce champ d’application a évidemment ses propres avantages médicaux, par exemple pour l’administration ciblée de médicaments, mais il existe également de nombreuses autres applications potentielles. Ce type de simulations et de visualisations ressemble énormément aux simulations de matériaux. Elles ont été développées pour simuler et visualiser les processus atomiques. Ces simulations sont utilisées dans le développement médical et celui des médicaments afin de simuler une administration ciblées de médicaments et de préparations à ces cellules spécifiques à l’échelle moléculaire.  Une telle simulation représente un atout inestimable puisqu’elle permet aux développeurs pharmaceutiques d’optimiser les systèmes spécifiques d’administration de médicaments.   Ainsi, le médicament peut être acheminé précisément vers la position cellulaire où il sera le plus efficace.  Les systèmes d’administration ciblée peuvent également réduire les effets secondaires de certains médicaments en réduisant la dose nécessaire et en ouvrant ainsi la voie à des thérapies médicamenteuses inédites.  Les méthodes mathématiques et assistées par ordinateur pour la modélisation des interactions moléculaires existaient déjà auparavant. Cependant, la plupart de ces calculs, nécessaires à cet effet, peuvent désormais être appliqués et utilisés sans effort afin d’établir des modèles de simulations détaillés.

Dans les matériaux à nano-revêtement sur lesquels les recouvrements et les structures réticulaires doivent être rigoureusement contrôlés, des positions erronées et des processus de diffusion peuvent désormais être simulés et visualisés.  Cela survient déjà avant le processus de nano-revêtement concret. Tous les aspects de l’évolution des interactions moléculaires du matériau peuvent être simulés et appliqués à l’échelle macrométrique, afin d’en savoir davantage sur les processus réels.

D’autres secteurs des techniques de développement tirent également un grand avantage des nouveaux domaines de simulations dynamiques et interactives. Des simulations dynamiques et très détaillées d’accidents sont utilisées pour optimiser et concevoir chaque aspect des systèmes d’accidents des véhicules. Ces simulations sont notamment effectuées dans le secteur de l’optimisation à l’aide d’appareils moléculaires au niveau des sous-ensembles. Ainsi, diverses analyses peuvent être effectuées afin d'optimiser chaque partie de tout le sous-ensemble. Le résultat final : une pièce complètement optimisée.  Des animations détaillées sont réalisées afin de démontrer la corrélation totale entre les validations et les tests réels. Ce faisant, le modèle est validé pour l’utilisation dans d’autres analyses et le nombre de tests dispendieux à réaliser est réduit.  En résumé, cela signifie un véhicule mieux développé, plus rentable et plus sûr.

L’âge d’or de la simulation dans le développement et de la conception de modèles a déjà commencé la décennie précédente grâce aux progrès de la technologie assistée par ordinateur.  L'univers des petits éléments cachés et des grands éléments dynamiques devient visible et de plus en plus clair. Ses résultats sont devenus indispensables au quotidien.