Introduction
Un bureau d’études mécanique est un partenaire technique essentiel pour les entreprises industrielles. Il intervient dans la conception, le calcul, la simulation, et l’industrialisation de produits et systèmes mécaniques. Que ce soit pour un projet sur mesure, une étude de faisabilité, ou l’optimisation d’un produit existant, son expertise garantit des solutions innovantes, performantes et économiques.
Dans un environnement industriel en constante évolution, faire appel à un bureau d’études permet de bénéficier de compétences pointues, d’outils performants, et d’une approche personnalisée pour répondre aux enjeux techniques et économiques des projets. Mais quels services propose un bureau d’études mécanique ? Comment le choisir ? Et quels types de projets peut-il gérer ? Ce guide complet vous éclaire sur ces questions.
Quels services propose un bureau d’études mécanique ?
Prestations clés
Un bureau d’études mécanique propose une gamme de services adaptés aux besoins des clients :
Conception mécanique : De l’idée au prototype, en passant par la modélisation 3D et la mise en plan et la nomenclature (la liste de pièce composant l’ensemble ou le sous-ensemble). Le bureau conçoit des pièces, des systèmes, et des équipements sur mesure pour répondre au cahier des charges fonctionnelles du client. On parle bien de développement mécanique!
Dimensionnement, Calcul de structure : Analyse par éléments finis pour valider la résistance, la durabilité, et la performance des produits. La Simulation numérique permet l’optimisation des performances et réduction des coûts de fabrication (par exemple, le juste besoin de matière) grâce à des outils comme ANSYS ou Altair SimLab.
Assistance technique : Accompagnement tout au long du cycle de vie du produit, de la définition du besoin en passant par la pré-étude, la conception jusqu’à la mise en production série.
Industrialisation : Discussions techniques pour adapter ou améliorer les produits sur la chaine de production. Optimisation des pièces en fonction de la technologie utilisée pour leur fabrication et suivi de fabrication. La préparation des processus de production et montage (gamme de montage) sont quant à eux à étudier par le bureau des méthodes souvent inclus dans les usines, chez les fournisseurs, au plus proche de l’outil de production.
Ceci dit, tous les bureaux d’études ne pourront pas vous aider dans toutes les phases, il convient d’en discuter avant de signer un devis ou un contrat. Suivant la maturité de votre solution, assurez-vous que le BE puisse traiter votre besoin en temps et en heure avec le niveau de qualité requis.
Beaucoup d’entreprise industrielle ont leur BE inclus dans l’organisation, souvent lié au service recherche et développement ou engineering.
L’Étude de faisabilité
Très souvent un BE va vous proposer une étude de faisabilité permettant de valider la viabilité technique et économique d’un projet. Voici comment elle se déroule :
- Analyse du cahier des charges : Compréhension des besoins, des contraintes (poids, résistance, température, contraintes environnementales, normatives etc.), et des objectifs.
- Conception préliminaire : Modélisation 3D succincte permettant de valider les volumes, les mouvements, l’encombrement, la masse etc. et servant de base à une impression 3D.
- Livraison : Le dossier technique incluant Plans, nomenclatures pour le sourcing et la production.
Notons que l’étude de faisabilité compte très rarement le calcul FEA, l’optimisation des coûts, des délais et des performances, la validation technique. L’objectif premier est de trouver une solution technique viable à un prix acceptable.
Comment choisir un bureau d’études en mécanique ?
Critères de sélection
Pour choisir un bureau d’études, plusieurs critères sont à prendre en compte :
- Approche collaborative : Privilégiez un bureau qui vous accompagne tout au long du projet, de la conception à l’industrialisation. Tout dépendra de votre projet mais chercher un BE à un taille qui correspond à votre sujet (ni trop petit, ni trop grand).
- Expertise technique : Vérifiez les compétences en CAO, simulation, et prototypage. Un bureau spécialisé dans votre secteur (aéronautique, automobile, etc.) sera plus à même de répondre à vos besoins. Ceci est d’autant plus vrai que chaque domaine est soumis à des normes spécifiques de conception, de fabrication, de calculs etc. Confiez vos designs à un expert!
- Réputation : Consultez les avis clients, les témoignages, et les réalisations passées pour évaluer la qualité des prestations. La preuve sociale est clef! Un BE reconnu est rassurant !
- Réactivité : Un partenaire capable de répondre rapidement et de s’adapter à vos contraintes est un atout majeur. Il ne sera pas aisé de juger de la réactivité du BE avant de rentrer dans le vif du sujet. Beaucoup vont prioriser les activités et généralement un bon client passera prioritaire. Si votre besoin est spécifique, vous pouvez essayer de faire appel à un freelance spécialiste du métier. L’ingénieur indépendant vous passera toujours en premier car chaque client compte !
Questions à poser
Avant de choisir et d’attribuer la mission à une société, posez ces questions :
- Quels sont vos domaines d’expertise ? (mécanique, électrique, électronique, développement de software).
- Pouvez-vous me montrer des exemples de réalisations similaires à mon projet ?
- Quels outils et méthodes utilisez-vous pour la conception et la simulation ?
- Comment gérez-vous les délais et les budgets ?
- Travaillez-vous en forfait ou au taux horaire ?
- Quelle est votre organisation ? Nombre d’ingénieurs, de technicien en interne.
- Quels sont vos critères de priorisation ?
Astuce
Consulter LinkedIn et les réseaux sociaux pour vous faire une opinion avant l’entretien ou avant de signer une offre, vous pourrez également obtenir le bon contact.
Quelles compétences pour un ingénieur en mécanique ?
Profil idéal
Un ingénieur en bureau d’études spécialisé en conception doit maîtriser :
- Les logiciels de CAO 3D (Conception Assistée par Ordinateur) : SolidWorks, CATIA, Creo, Autodesk Inventor, SolidEdge, Autodesk Fusion etc. (je ne vais pas tous les citer, chacun d’eux est à la pointe de la techno !). Ces logiciels métiers permettent à l’ingénieur d’exprimer sa créativité. Ce sont des outils ! Savoir les utiliser est fondamentale mais n’est pas suffisant. Il faut aussi faire preuves d’inventivité, de génie et quelquefois de talent !
- Les méthodes de calcul : Calcul de structure, analyse modale, optimisation. Chaque outil CAO inclut désormais des calculs FEA (Finite Elements Analisis, un peu plus cher chez solidwork) rapide à utiliser pour le pré-dimensionnement mais souvent il conviendra d’utiliser un logiciel spécifique comme Ansys, Hyperworks (et sa suite), Nastran etc. La conception de produits industriels nécessite aussi la connaissance de la résistance des matériaux afin de dimensionner analytiquement les avant-projets.
- Les matériaux : Composites, métaux, plastiques, et leurs propriétés. Il s’agit surtout de savoir quelle matière choisir pour la fonction souhaitée. Ce choix doit être couplé avec le mode d’obtention des pièces (ou quelle technologie sera mise en œuvre). La conception de la pièce devra être faite en fonction du procédé de mise en forme (un composite ne suit pas le même procédé qu’un plastique etc.)
- La gestion de projet : Respect des délais, des budgets, et des spécifications
Compétences transversales
- Innovation : Capacité à proposer des solutions créatives et optimisées.
- Collaboration : Travail en équipe avec les clients, les fournisseurs, et les usines.
- Adaptation : Savoir s’adapter aux nouvelles technologies et aux évolutions du marché.
Quels outils sont utilisés en conception mécanique ?
Technologies et logiciels
Les outils de conception et simulation sont variés :
- Le papier et le crayon: Oui, le dessin à main levé posera les premières idées avant de passer sur la CAO.
- La CAO : SolidWorks, CATIA, Creo, Inventor.
- La Simulation : ANSYS, Altair SimLab, COMSOL.
- La Fabrication de maquette ou de prototype : Impression 3D, prototypage rapide, usinage CNC. La maquette est un démonstrateur visant à prouver que le concept fonctionne. Elle ne ressemble pas du tout (ou très peu) au produit industriel final. Quant au prototype, il est indispensable pour le développer un produit. Il ressemblera au produit final mais pourra être fabriqué d’une autre manière, avec une matière différente, à une échelle différente etc
Exemple de l’outil SolidWorks
SolidWorks est l’un des logiciels les plus utilisés en conception mécanique en France (aux USA, Autodesk Inventor semble beaucoup plus répandu). Il permet de :
- Créer des modèles 3D précis et détaillés.
- Réaliser des simulations pour tester la résistance et la performance.
- Générer des plans et des nomenclatures pour la fabrication.
Comment se déroule les études en ingénierie mécanique ?
Processus type
Les outils de conception et simulation sont variés :
- Analyse du cahier des charges : Comprendre les besoins et les contraintes. Il s’agit également d’interpréter le cahier des charges du client, exprimé par des requis ou des exigences non techniques. L’objectif du BE est d’exprimer techniquement le besoin du client. Par exemple, « le produit doit être protégé contre les pénétrations d’eau » peut être reformulé par « le produit doit être IP65 ». L’exigence est donc désormais quantifiable et mesurable (ici, on fera appel à la norme).
- Conception préliminaire : Modélisation 3D et simulation. Il s’agit de la pré-étude qui inclus souvent un pré-dimensionnement. Cette phase d’ingénierie compte souvent plusieurs solutions techniques. Toutes avec leurs avantages et leur inconvénients. Il conviendra par la ensuite de choisir la solution qui correspond aux exigences fonctionnelles.
- Validation technique : Calculs et tests de résistance. Ces travaux peuvent inclure, le calcul de chaines de cotes, le dimensionnement statique ou dynamique (vibrations). Généralement, la validation comporte aussi une partie « administrative » avec un dossier de justification des choix techniques. Il permet de passer en revue tous les requis et de s’`assure que le produit réponde bien aux exigences du cahier des charges.
- Proposition de solutions et conception finale : Optimisation des coûts et des performances. Une phase d’optimisation est souvent appréciée des clients pour limiter le prix de revient du produit. Par exemple, pour les pièces d’injection plastique, une fabrication additive est un bon premier prototype. Il s’agit de payer la juste valeur pour une fonction principale.
- Livraison : Plans, nomenclatures, et dossiers techniques. Le dossier technique comprend toujours les plans et les nomenclatures (BOM = Bill of Materials in English). Les plans d’ensemble permettre de comprendre l’assemblage et de localiser les différentes pièces de la nomenclature. Les plans de définition quant à eux permettent à l’industriel de fabriquer. Ils comportent des informations essentiels comme la cotation fonctionnelle, les tolérances acceptables, la matière, éventuellement le traitement thermique et/ou le traitement de surface, les normes applicables, les tolérances générales, le dessinateur, la date, la référence, la désignation et l’indice du plan. En plus des documents contractuels ci-dessus, les fichiers de conception CAO comme .stp facilitent le travail de CFAO du bureau des méthodes. La valeur ajoutée du dessinateur-projeteur en génie mécanique et productique est l’art de savoir mettre les jeux !
Quels sont les domaines d’application de la mécanique ?
Secteurs d’intervention
Le métier de la conception mécanique s’applique à de nombreux domaines :
- Industrie : Machines spéciales, équipements, outillage, hydraulique.
- Aéronautique : Structures d’avions, moteurs.
- Automobile : Châssis, systèmes de transmission, carrosserie, chaudronnerie .
- Robotique : Conception de bras articulés et automatismes.
- Pharmaceutique et pétrochimie : Par exemple, les systèmes hydraulique avec tubes et tuyauterie (mécanique des fluides).
- Bâtiment ou ouvrage : Charpente métallique, supportage de tuyauterie.
- Électronique : En effet, peu y penseront mais les cartes électroniques nécessitent d’être protégées par des enveloppes plus ou moins robustes. Tout dépendra de l’environnement et des conditions environnementales du produit (vibrations, températures extrêmes -40°C/+75°C, exposition au rayonnement solaire, projection d’objet, vandalisme etc.).
En résumé, l’ingénieur en conception mécanique interviendra sur de nombres domaines en lien direct ou non avec la mécanique. Quelque soit le cœur de métier d’une entreprise, souvent on retrouve la mécanique à proximité. Que ce soit sur le produit lui-même ou sur les outillages, les installations etc.
Quels types de projets gère un bureau d’études ?
Exemple concret
Un bureau d’études peut gérer :
- Assistance technique pour le dépôt de brevet : Un BE peut vous aider pour concrétiser votre idée, réaliser les dessins et les illustrations pour le dépôt ainsi que vous assister pour la rédaction du brevet, notamment des revendications.
- Prototypage : Création de pièces uniques ou de petites séries. Même si le BE n’a pas pour vocation première de produire le prototype, il peut en gérer la fabrication et la livraison au client final (donneur d’ordres).
- Industrialisation : Passage du prototype à la production en série, notamment en apportant les améliorations sur le produit, les pièces d’injection et en travaillant en collaboration avec l’usine.
- Optimisation : Amélioration de produits existants, par exemple la réduction de la masse ou des épaisseurs de paroi tout en gardant une raideur équivalente. Réduire la masse contribue également à limiter l’impact sur l’environnement (tout au long du cycle de vie du produit).
- Innovation : Développement ou exploitation de nouvelles technologies, dans ces nouvelle technologies, nous pouvons citer la fabrication additive (ou impression 3D). Le bureau d’études peut concevoir une pièce pour la fabrication additive même pour des pièces de série.
Conclusion
Un bureau d’études mécanique est un allié stratégique pour les entreprises souhaitant innover, optimiser, ou industrialiser leurs produits. Son expertise, ses outils, et son approche personnalisée permettent de répondre aux enjeux techniques et économiques des projets industriels. Que vous ayez besoin d’une étude de faisabilité, d’une conception sur mesure, de la réalisation de systèmes, ou d’une assistance technique, un bureau d’études vous accompagne tout au long de votre projet.