Modélisation thermique de luminaires forte puissance
Le client et son contexte
Une évolution nécessaire dans la conception des luminaires haute puissance
Les luminaires haute puissance requièrent une gestion thermique optimisée pour garantir leur performance et leur durabilité. Un fabricant spécialisé dans la conception de luminaires sur mesure en petites séries a décidé d’adopter une approche novatrice en intégrant un modèle thermique interne, facilitant ainsi le dimensionnement thermique de ses produits. C’est dans ce contexte qu’il a sollicité notre équipe.
Un défi technique : utiliser uniquement l’injection plastique
Afin de réduire les coûts de production, le client souhaite que les corps des luminaires soient exclusivement réalisés par injection plastique. Or, les polymères sont de piètres conducteurs thermiques, ce qui complique la dissipation de la chaleur émise par les LEDs d’éclairage. Sans une modélisation précise des échanges thermiques, le risque de dépassement des températures limites des composants est élevé.
Thématiques
- Modélisation transferts thermiques
- Création modèle thermique
- Simulateur échanges de chaleur
- Simulation thermique industrielle
- Plasturgie
Une solution logicielle adaptée aux besoins internes
L’objectif principal du projet était de développer un modèle thermique simple et fiable, utilisable en interne par le bureau d'études du client, sans nécessiter une expertise avancée en thermique. La prestation, réalisée par Influtherm, a reposé sur une approche en deux étapes :
Modélisation par éléments finis : Une simulation fine paramétrique par éléments finis avancée a été réalisée sous Comsol Multiphysics®, un logiciel reconnu pour sa précision mais complexe et coûteux à manipuler. Cette première phase a permis de caractériser précisément les échanges de chaleur en fonction de la géométrie et des matériaux.
Génération d'un modèle réduit sous Excel : Un modèle paramétrique simplifié a ensuite été développé sous Excel. Ce dernier a été ajusté pour reproduire fidèlement les résultats obtenus sous Comsol Multiphysics®. Facile à utiliser, il permet aux ingénieurs de réaliser des simulations rapides sans expertise importante en thermique.
Un déploiement adapté à l'intégration des facteurs thermiques
Le projet s'est déroulé en plusieurs étapes afin d'assurer une mise en place optimale du modèle thermique :
Une réunion de lancement chez le client pour comprendre ses besoins globaux et spécifiques à la thermique et son environnement de travail.
Des réunions à distance pour valider les différentes phases du projet.
Une livraison sur site du modèle thermique paramétrique simplifié final, accompagnée d'une formation du personnel pour garantir une prise en main efficace.
Grâce à une approche pragmatique et ciblée, le développement du modèle thermique a été réalisé en seulement trois semaines.
Des bénéfices immédiats en optimisation de la thermique pour l'industriel
L'implémentation de ce modèle thermique sous Excel permet désormais au fabricant de luminaires de simuler rapidement les échanges de chaleur sans recourir à des outils complexes. Les principaux avantages sont :
Autonomie : Le client peut modéliser ses propres conceptions sans assistance externe.
Gain de temps : Les simulations thermiques sont rapides et permettent d'ajuster les designs en quelques minutes.
Réduction des coûts : En limitant les essais thermiques physiques, l'entreprise optimise ses coûts de développement sur les produits.
Un choix stratégique entre externalisation et internalisation de la modélisation thermique
L’utilisation d’un logiciel de simulation thermique permet de réduire les phases d’essais-erreurs, coûteuses en temps et en ressources. Cependant, la question du choix entre externaliser ces simulations ou les réaliser en interne se pose souvent. L’arbitrage repose généralement sur la fréquence des calculs thermiques requis : un besoin récurrent justifie l’investissement dans un outil interne et la formation du personnel, tandis qu’un besoin ponctuel peut être mieux pris en charge par des experts externes.
Ce projet illustre comment une solution sur-mesure, bien conçue et adaptée aux compétences internes, peut transformer la conception de produits industriels en prenant en compte les facteurs thermiques tout en alliant performance, simplicité et maîtrise des coûts.
Notre intervention auprès d'un fabricant de luminaires sur mesure souhaitant intégrer une modélisation thermique en interne
Réunion de lancement
- Collecte des besoins globaux et spécifiques à la thermique : Nous favorisons l’échange en début de projet pour s’assurer que le livrable répondra à la problématique d’entreprise.
- Maîtrise poussée du logiciel Comsol Multiphysics® permettant de réaliser une simulation paramétrique par éléments finis avancée.
- L’outil Excel proposé au client est utilisable sur n’importe quel ordinateur avec des facteurs et variables ne nécessitant pas de connaissances approfondies en thermique.
- La prise en main et la formation du personnel utilisant le modèle thermique réduit est assurée pour faciliter son usage systématique lors de nouveaux projets.