La pratique sportive et la performance associée sont des piliers du développement de l’Homme. Les moteurs sont nombreux et souvent très personnels : sa santé, le jeu, le plaisir, la reconnexion à la nature….
Entre démocratisation et élitisme
Entre démocratisation et élitisme, chaque équipement sportif devient le prolongement de son utilisateur. Chaque amélioration, aussi infime soit elle, peut nourrir un véritable accroissement de la performance globale pour le sportif de haut niveau. La capacité à réadapter les équipements d’athlètes à de nouveaux clusters de pratiquants est stratégique pour répondre à un marché large de pratiquants réguliers comme de personnes en situation de handicap.
Entre tradition et modernité
Entre tradition et modernité chaque nouveau produit doit reprendre les codes et techniques des succès passés et répondre aux attentes d’un marché global et exigeant. Les critères de performance sont propres à chaque marque et chaque projet vise à optimiser des combinaisons multi-critères : performance technique d’équipement sportif, utilisation de matériaux biosourcés, recyclabilité du produit, allègement de produits, adhérence, confort de l’utilisateur, récupération du sportif, retour d’énergie, oxygénation du sportif, protection du sportif, lifestyle en entretenant la désirabilité de son produit.
Développer un produit peut être un cycle relativement long : design, création de prototypes, tests mécaniques et biomécaniques en laboratoire, tests ‘terrain’ avec les utilisateurs… et les tendances du marché évoluent rapidement sous l’influence des sportifs de haut niveau, des clusters ou des analystes spécialisés.
Les marques et les fabricants d’articles de sport rivalisent de créativité pour permettre aux nouvelles communautés de pratiquants de combiner bien-être et performance
Les équipes de DAES contribuent à la R&D produits grâce à la simulation numérique et l’analyse de données.
Nous accompagnons les marques de sport avec une équipe unique regroupant :
- Des ingénieurs mécaniques spécialisés dans la simulation par éléments finis (Abaqus, ANSYS, Isight…)
- Des ingénieurs biomécaniciens spécialisés dans la conception de modèles musculosquelettiques (Opensim, Motion Capture)
- Des experts matériaux (carbone, métaux, plastiques, textiles, PBAX, mousses viscoélastiques…) issus de l’ensemble des secteurs industriels
- Des passionnés de sport qui sont aussi utilisateurs des produits que nous aidons à concevoir.
A chaque phase du développement produit, nous intervenons aux côtés des ingénieurs matériaux, R&D, innovation, des designers, du marketing tout en préservant l’identité de la marque.
Lors de la création d’un nouveau modèle, afin de limiter le nombre de prototypes, de s’affranchir de l’approvisionnement parfois complexes des matières en vue des tests laboratoires, nos équipes vous accompagnent sur la conception du modèle numérique du produit. En fonction des enjeux, cela peut prendre la forme d’un workshop qui permettra de valider en première approche des hypothèses, de mener une étude plus poussée telle qu’un Proof of Concept pour présenter un projet ou une étude unique 100% digitale qui pourra conduire au lancement d’un premier prototype.
Les prototypes virtuels
- Créer des tests numériques équivalents aux tests mécaniques et/ou biomécaniques existants chez notre client
- Tester le nouveau design d’un produit et proposer des évolutions pour atteindre les critères ciblés par la marque (durabilité, résistance, poids…)
- Créer un modèle de test paramétrique qui permettra d’itérer sur les futurs nouveaux designs. Ce modèle peut ensuite être retransféré à vos équipes pour réaliser les itérations suivantes
- Combiner les différentes techniques de simulation, telles que la modélisation musculosquelettique et par éléments finis. Nous sommes en mesure de créer des modèles complets du corps humain, donnant accès aux données situées à l’intérieur du corps et des produits avant les phases de prototypage.
- Dans le cadre d’une volonté d’utiliser des matériaux biosourcés avec une recyclabilité accrue, nous accompagnons notre client sur la création de produits offrant des performances équivalentes au produit originel.
La performance… pour le sportif
- Représenter numériquement l’interaction produit/homme en modélisant des sollicitations réalistes des produits,
- Créer des tests numériques innovants, en lien avec les mécanismes biomécaniques, et validés grâce à une analyse de corrélation avec la perception des athlètes sur le terrain
- Prédire la performance des produits avant la première phase de prototypage, proposer des innovations et optimiser l’ensemble pour entretenir l’attractivité du produit sur son marché.
- Renforcer la compréhension du mouvement humain, de la perception humaine et des interactions entre le corps humain et les produits sportifs
Les processus de conception
- Faire la refonte du processus d’ingénierie en créant les passerelles entre les différents modèles de tests créés pour évaluer l’ensemble des critères en développant des outils et interfaces dédiés (python…)
- Accompagner la transformation de la chaine numérique pour permettre une communication fluide entre équipes R&D, designers, chefs de produit…
- Accompagner votre veille technologique et scientifique en analysant les publications, en participants aux événements professionnels
- Préparer les publications et les présentations lors des congrès et symposiums
- Optimisation de design, après la validation d’un jumeau numérique du produit, nous redéfinissons un design optimal par des techniques d’optimisation paramétrique et topologique
Parce que nous croyons au progrès pour l’homme et que nous sommes attentifs aux besoin de nos clients, nos experts deviendront votre entreprise étendue… Accéder à une expertise unique en toute flexibilité !
Développement de modélisations musculosquelettiques
Lors de la pratique d’un sport, l’athlète effectue des mouvements souvent très complexes. Ces mouvements peuvent être mesurés et analysés en laboratoire via des outils de Motion Capture (MoCap) qui permettent un tracking de marqueurs situés sur les différentes parties du corps de l’athlète. La modélisation musculosquelettique, grâce à des softwares tels qu’OpenSim, utilise la dynamique inverse pour calculer les forces musculaires nécessaires à la réalisation du mouvement enregistré. Ainsi, il est possible de connaître l’effet de designs différents de produits sportifs sur l’activation musculaire et établir un lien entre ces designs et le coût énergétique associé. Souvent, la minimisation du coût énergétique indiquera un gain de performance.
Etude de l’amorti et du retour d’énergie d’une chaussure de course
La définition de l’amorti peut varier d’un individu à l’autre, d’une marque de sport à l’autre. De plus, le besoin d’amorti varie également d’un individu à l’autre. En effet, la plupart des coureurs ont une foulée de type attaque talon, et ont donc besoin de chaussures qui vont amortir le choc en début de foulée. Cela se traduira par la présence d’un pic passif sur les courbes de forces de réaction du sol. Pour les coureurs ayant une attaque médio-pied ou avant-pied, l’amorti est alors apporté de manière active par les muscles du corps.
Pour répondre aux besoins de ces différents types de coureurs, les constructions de chaussures de sport ont beaucoup évolué ces dernières années, avec l’apparition de chaussures minimalistes visant à être au plus proche de la foulée naturelle de l’Homme, de chaussures à semelle très épaisses, ou de nouvelles constructions de chaussures avec des mousses associées à des plaques carbone, visant à optimiser les échanges énergétiques entre le début de foulée et la propulsion. Notre savoir-faire en modélisation du corps humain et de matériaux viscoélastiques et carbones nous permet de créer des modèles par éléments finis de foulées de course ou de marche, et d’analyser la perte d’énergie au moment de l’attaque talon, puis du retour d’énergie lors de la transition entre l’attaque talon et la propulsion. Cela permet d’optimiser l’ensemble construction géométrique/matière des semelles de chaussures de sport.Étude d’aérodynamisme d’un cycliste
Quand on pense aérodynamisme d’un cycliste, on pense à différents champions qui ont passé de longues heures en soufflerie pour trouver la position adéquate. On pense aussi à des positions un plus exotiques pratiquées en descente. Dans tous les cas la simulation numérique et plus spécifiquement la CFD permet d’estimer les impacts des conceptions sur les performances aérodynamiques des coureurs.
Etude de la déformation d’une balle de tennis
Une balle de tennis est composée d’un noyau en caoutchouc sous pression et d’un ‘feutre’ composé d’un mélange de laine et de nylon qui présentent des propriétés de vitesse de déformation non linéaires lors d’impacts à grande vitesse. La figure ci-dessous montre les images vidéo à grande vitesse d’une balle de tennis heurtant une plaque rigide à une vitesse de 30 m/s et le modèle FE d’impact de balle correspondant créé dans Abaqus/Explicit. Dans ce modèle, un amortissement artificiel de Rayleigh a été introduit dans les couches de matériau pour tenir compte des effets d’hystérésis, tandis que des essais de traction à faible taux de déformation ainsi que des tests d’impact à grande vitesse ont été utilisés pour calibrer la dépendance à la vitesse de déformation des matériaux. La pression intérieure a été modélisée à l’aide d’une membrane d’éléments hydrostatiques partageant des nœuds avec le noyau en caoutchouc. Les résultats simulés et expérimentaux concordaient bien avec les rapports de vitesses sortantes/entrantes, le temps d’impact et la déformation de la bille pour une gamme de vitesses d’impact allant de 15 à 50 m/s.
Étude de la chaîne numérique de conception des produits
Les outils digitaux se multiplient de plus en plus pour répondre aux besoins des différents métiers nécessaires à la création des produits. Les softwares utilisés par les designers, par les fabricants de moules, par les ingénieurs CAD et par les ingénieurs calculs sont différents et parfois incompatibles. Il est alors nécessaire d’utiliser des suites de softwares telles que 3DExperience de Dassault, complémentées par des softwares de patronage pour les parties textiles comme CLO 3D, ou ExactFlat. Enfin, lorsque les designers ont envie de s’orienter vers du design paramétrique ou même du calcul, des outils comme GrassHopper ou Kangaroo sont utilisés. Si le passage d’un soft à l’autre n’est pas possible avec les outils existants, nos équipes peuvent créer des passerelles.
La colonne vertébrale est un élément essentiel du corps humain et est souvent la cause d’un problème mondial : le mal de dos. D’après les estimations, 2 à 5% de la population mondiale souffre actuellement d’une pathologie reconnue. La proportion de personnes souffrant de mal de dos continuera à augmenter dans les années à venir : le travail assis devant un ordinateur, les mauvaises postures liées à l’utilisation des smartphones ou au port de sacs à dos notamment pour les enfants présentant un terrain défavorable.
Un autre facteur déterminant est le vieillissement de la population qui s’accompagne d’un accroissement du nombre de personnes souffrant potentiellement de mal de dos.
La communauté scientifique s’accorde sur un élément : continuer d’exercer une activité physique est capital. Cette activité doit rester une source de plaisir, motivation et bien-être.
Nous travaillons donc sur la création d’un tronc numérique, avec pour but de développer des produits (corsets souples, produits de sport) visant l’amélioration de la posture tout en pratiquant un sport. La complémentarité des modélisations musculosquelettiques et par éléments finis est idéale pour simuler la correction posturale apportée par les produits et ainsi trouver des solutions innovantes.
