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Un consortium s’est constitué pour répondre à un appel d’offres « Calcul Intensif et Simulation Numérique », lancé dans le cadre des Plans d’Investissement d’Avenir (PIA).

Ce consortium comprend le CEA, Michelin, L’Oréal, Safran, Faurecia, Kitware, Paratools et l’École Centrale de Nantes.

Densité électronique d'un défaut électronique localisé, dans l'oxyde BaSnO3, responsable de l'apparition d'une conduction électrique parasite dans ce composé, utilisé comme électrolyte de pile à combustibles et devant rester un isolant. (en bleu : atomes de Barium, en rouge : atomes d´Oxygène, en gris : atomes d´étain ; en jaune : orbitales électroniques du défaut). Ce calcul est effectué avec le code ABINIT.

Brins de polymère butadiene C4H6 enchevêtré ( 10 brins de 100 monomères). Le code EXASTAMP est actuellement développé pour traiter ce type de système.

Décembre 2016 : - Centre d’Expertise en Simulation des Matériaux

La définition, l’évaluation et la mise en œuvre de matériaux performants sont une entreprise complexe et coûteuse, dans laquelle la simulation numérique joue un rôle de plus en plus important : de par sa capacité à intégrer les lois fondamentales de la physique via le traitement d’un nombre de degrés de liberté sans cesse croissants, elle fournit en effet des prédictions de plus en plus précises, que ce soit dans le domaine de la recherche de nouvelles formulations, de l’analyse des propriétés en fonctionnement ou des procédés de fabrication.

Ce mouvement accompagne le mouvement plus général de recours à la simulation numérique dans l’ensemble des processus industriels, avec cependant quelques particularités en ce qui concerne la simulation des matériaux. Ces derniers sont caractérisés par des propriétés très diverses (propriétés thermique, acoustique, magnétiques, mouillabilité, tenue aux chocs – matériaux composites collés –, tenue à la rupture – propagation de fissures –, propriétés tribologiques, propriétés de surface…) et leur simulation intervient à plusieurs niveaux : la recherche de compositions ou de nuances aux propriétés spécifiées, les procédés de fabrication (impression 3D, soudure, coulage, autoassemblage, fonctionnalisation des surfaces), le comportement des matériaux en fonctionnement (normal ou accidentel), et la tenue au vieillissement.

Cette grande variété de propriétés et de besoins applicatifs a des conséquences dans le domaine des outils de simulation : il n’existe pas d’outil à tout faire, relativement universel permettant de simuler à la demande telle ou telle propriété, mais un ensemble de « briques de base », qu’il convient de faire progresser, tant sur le plan algorithmique que dans leur adaptation aux nouvelles générations de supercalculateurs, et d’assembler afin de simuler la propriété ou le processus recherché.

Du point de vue organisationnel, ceci pose un problème majeur : le ticket d’entrée dans le domaine est relativement élevé, et même les organisations ayant fait l’effort d’investir dans ce domaine ne peuvent couvrir l’ensemble du champ applicatif qui leur serait utile. En particulier, il est nécessaire de réunir des équipes pluridisciplinaires tant sur le plan scientifique (spécialistes des différentes échelles mises en jeu) que sur le plan technique (spécialistes de développement de codes adaptés au calcul haute performance).

C’est pourquoi, sous l’impulsion de l’association Teratec, un consortium s’est constitué pour répondre à un appel d’offres « Calcul Intensif et Simulation Numérique », lancé dans le cadre des Plans d’Investissement d’Avenir (PIA). Ce consortium comprend le CEA, Michelin, L’Oréal, Safran, Faurecia, Kitware, Paratools et l’École Centrale de Nantes.

SMICE - Simulation Matériaux Industrie Calcul Exaflop

Le projet, intitulé SMICE (Simulation Matériaux Industrie Calcul Exaflop), se propose de partager une partie de l’effort de R&D dans le domaine de la simulation des matériaux permettant ainsi aux industriels partenaires :

d’accéder à une expertise en simulation des systèmes d’intérêt au meilleur niveau mondial et permettre de former des spécialistes dans ces domaines.
de partager des développements des codes de calcul sur des problématiques communes.
de définir les meilleures stratégies combinant expériences et simulations validées.
de s’enrichir entre partenaires des retours d’expérience en simulation numérique de haute performance.
de fédérer et d’assurer la cohérence avec l’ensemble des autres actions conduites dans le domaine, en particulier pour répondre à des appels à projets communs entre les partenaires, au niveau national et international.

Le projet SMICE a été construit autour de cas d’étude proposés par les industriels, sur le mode : « dans 3 ans je veux être capable de simuler telle propriété de tel matériau. De quels outils dois-je disposer pour y arriver ? ». Ainsi, une quinzaine de cas d’étude ont été proposés ainsi que les développements numériques et informatiques à effectuer pour valider ces cas.

Le projet a été accepté et a démarré le 1er novembre 2015.

Les partenaires industriels CEA, Michelin, Faurecia, Safran et L’Oréal, associés à Teratec, ont alors décidé de créer une structure pérenne, appelée Centre d’Expertise en Simulation des Matériaux (CESIMat) dont l’objectif est de partager dans un même lieu – le technopôle Teratec – les compétences des industriels pour construire les outils logiciels nécessaires à la simulation des matériaux d’intérêt.

Le CESIMat assurera donc le pilotage et contribuera à la réalisation des actions définies en commun entre les partenaires avec l’objectif :

D’élaborer, coordonner et mettre en œuvre des projets de simulation du comportement des matériaux
D’enrichir les modèles de comportement
De savoir prendre en compte les matériaux complexes
D’améliorer le couplage entre les codes de design et les propriétés des matériaux.

Dans un premier temps, le CESIMat consiste en un accord de collaboration entre les partenaires. Les locaux sont maintenant aménagés sur le campus Teratec et les équipes peuvent s´y retrouver pour mener à bien leurs actions communes.