Simulation des robots en mouvement : nouvel article dans la revue SallesPropres

Dans le contexte des salles propres, la simulation aéraulique (CFD, pour Computational Fluid Dynamics) est plus spécifiquement utilisée pour optimiser les systèmes de ventilation des locaux et des machines, avec comme objectif principal la prévention des contaminations, et la conformité vis-à-vis des normes. Elle permet, en complément des essais in situ, de s’assurer par exemple du bon renouvellement de l’air, de l’absence de recirculations, de tourbillons ou de zones mortes, de la bonne laminarité de l’écoulement dans les zones sous flux unidirectionnel (« laminaires »), ou encore de la bonne évacuation de l’air ayant été en contact avec des surfaces dites « sales » (sol, joints de machinerie, vérins…).

Lorsqu’une machine en mouvement est présente – généralement dans un RABS (Restricted Access Barrier System), et donc sous flux unidirectionnel – l'approche stationnaire, qui consiste à rechercher le régime stabilisé, n'est pas toujours valide. Si la vitesse des pièces de la machine est faible devant la vitesse du flux laminaire, on peut alors raisonnablement faire l’hypothèse que les résultats de simulations stationnaires à différentes positions statiques de la machine sont similaires à ceux que l’on obtiendrait avec une simulation instationnaire, on suit donc cette approche dite « quasi-statique ». En pratique, des mouvements trop lents impacteraient la durée des cycles, et donc la productivité ou les temps d’attente. Les vitesses sont donc souvent non négligeables par rapport à celle du flux « laminaire ».

Trajectoire du bras robotisé sous RABS en salle à atmosphère contrôlé

Andheo a réalisé une étude de faisabilité et d'intérêt de la simulation des robots en mouvement par calcul instationnaire dans le contexte des salles propres, en prenant l’exemple simplifié d’un bras robotisé à six degrés de liberté (6DOF). Situé sous un RABS avec un flux « laminaire » soufflant à 0,45 m/s, il tient un plateau avec lequel il transfère des produits depuis une sortie de ligne jusqu’à une hotte à flux « laminaire » mobile. Ce plateau est un obstacle au flux « laminaire », et a vocation à circuler à proximité des produits. Déterminer le comportement de son sillage et son impact sur la qualité des flux d’air présente donc un intérêt.

Les résultats de cette étude sont présentés dans un article du magazine Salles Propres sorti ce mois-ci (Juillet 2025, N°150). Deux vitesses de déplacement du robot ont été considérées : 0,5 m/s et 1,0 m/s et les niveaux de perturbations produites dans le sillage du robot ont été comparés. La comparaison avec l'approche numérique stationnaire, également présentée, montre l'intérêt de la prise en compte du déplacement du robot pour ne pas sous-évaluer ces tourbillons.

Avec les simulations instationnaires, il est possible d’optimiser la conception des pièces mobiles et d’adapter les trajectoires pour éviter les contaminations, tout en explorant des vitesses de déplacement plus élevées, permettant de réduire la durée des cycles.

Après l'article en une du N°143 daté de Mars 2024, il s'agit de la seconde contribution d'Andheo au magazine Salles Propres.