Les utilisations concrètes des logiciels de CAO & du scan 3D

On ne soulignera jamais assez à quel point le procédé de conception et d'ingénierie est simplifié par l'utilisation d'un logiciel de CAO – du concept initial et des phases de conception aux analyses des composants et des assemblages, en passant par la fabrication et le conditionnement des produits obtenus.

Pouvoir apporter des changements aux dimensions ou aux formes, qu’ils soient mineurs ou majeurs, puis les regarder se propager au dessin entier en un clin d'œil est un avantage inestimable pour un workflow de conception moderne. Il serait impossible de faire de même avec du papier et un crayon.

Précision submillimétrique parfaite

Aujourd'hui, les solutions de conception assistée par ordinateur vous permettent de créer des modèles qui représentent précisément leurs équivalents réels, avec une tolérance de quelques micromètres. En utilisant un logiciel de CAO, vous ne perdrez jamais du temps à redessiner à partir de zéro ou à faire de nouvelles esquisses sous des angles spécifiques, ce qui n’est pas le cas avec des dessins en 2D.

Lorsque vous travaillez en 3D, vos mains ne sont jamais liées à une esquisse standard à six vues.  Choisissez parmi des centaines d’angles possibles à tous les niveaux de grossissement que vous souhaitez.

Il y a de fortes chances que ce que vous conceviez ne soit pas le seul produit que vous créerez. Et c’est là que les logiciels de conception assistée par ordinateur sont d’autant plus remarquables, car ils vous permettent de créer facilement des modèles et des bibliothèques de composants que vous pourrez utiliser à volonté. Il peut aussi s’agir de pièces et d’accessoires sur mesure, par exemple des attaches ou des appareils électroniques conçus en interne, ou bien des composants prêts à l’emploi.

Il suffit de glisser et de déposer tous ces objets dans vos dessins, comme bon vous semble. Vos futurs workflows de conception s’en verront considérablement facilités et accélérés, et vous devrez consacrer moins de temps et d’efforts à la concrétisation de vos plans.

Tirez le plus profit de vos modèles CAO

Une fois vos modèles CAO créés, un large éventail de possibilités s’offre à vous quant à la manière de les utiliser. Et celles-ci vont bien au-delà de la fabrication. Par exemple, imaginons que vous vouliez créer rapidement un assortiment de nouveaux prototypes avec différents types de modifications, peut-être même des versions réduites ou agrandies de l'original, avec des composants et des caractéristiques supplémentaires.

En démarrant la conception à partir de votre modèle CAO existant, vous bénéficierez non seulement d’un fondement solide pour votre travail, mais vous gagnerez aussi des jours voire des semaines de prototypage.

FEA, CFD et autres

Une simulation est une autre trajectoire possible, par exemple une FEA (analyse des éléments finis) ou un test CFD (mécanique des fluides numérique). En plaçant votre modèle CAO dans un de ces systèmes, vous pouvez réaliser des tests essentiels permettant d’analyser les contraintes et la fatigue, par exemple pour l’examen et l’amélioration de composants aérospatiaux ou automobiles.

L'importation de votre modèle CAO dans un logiciel de CFD vous permet d’effectuer des tests aérodynamiques/hydrodynamiques, une étape cruciale du processus de conception pour de nombreux clients, du sport automobile à l’aviation, en passant par les secteurs maritimes.

Conception d’emballages efficaces

Une fois testé et prêt pour la fabrication, votre modèle CAO peut aussi servir à la création d’emballages de produits sur mesure pour l’expédition et l’exposition. Un modèle CAO précisément dimensionné de votre produit facilite la fabrication de l’emballage interne qui protègera le produit, en particulier les objets fragiles et sensibles aux chocs. Le carton ondulé, la mousse et la micromousse sont des matériaux possibles.

Outre ses fins protectrices, ce genre d’emballage précis grâce à la CAO permet d'optimiser l’espace et de réduire le poids total à l’expédition, des éléments significatifs quand il s’agit de produire et d’expédier des centaines voire des milliers d’exemplaires d'un produit sur la durée.

Inspections parfaites en quelques minutes

Une des utilisations actuelles les plus intéressantes de la CAO réside dans le contrôle qualité. En particulier lorsqu'il est combiné au scan 3D, un logiciel de conception assistée par ordinateur peut être un outil incroyablement utile lors des étapes cruciales de l’évaluation et de l’amélioration de la qualité, que ce soit sur la ligne d’assemblage, sur le quai de chargement, lors de la réception de la livraison, ou sur le terrain.

Le fonctionnement est simple : après avoir utilisé un scanner 3D pour mesurer votre objet ou votre pièce, vous comparez le scan avec le modèle CAO original pour identifier toute déviation hors de la plage acceptable.

Bien qu'il soit tout à fait possible de mesurer manuellement des parties de composants et d’utiliser ces mesures pour des comparaisons, à moins que vous ne travailliez avec des formes à la géométrie élémentaire, vos mesures seront immanquablement lacunaires. Imaginons par exemple que l'objet que vous mesurez ait des courbes, des surfaces encastrées, des arêtes vives, sans parler du fait que son matériau peut être souple et facilement déformable.

Comme mentionné ci-dessus, avant l’apparition des logiciels de CAO, les ingénieurs du monde entier dépendaient du papier et d’un crayon pour leur travail de conception. Autrement dit, la moindre ligne, courbe ou autre forme était soigneusement esquissée à l’aide d’une règle, d’un rapporteur et d’autres instruments de dessin.

S’agissant des calculs, qu'il s’agisse de pression à l’intérieur de tuyaux, de courant électrique dans des câbles, ou de forces aérodynamiques dans une section d’aile, tout était fait manuellement. Cette méthode laissait donc la porte ouverte à l’erreur humaine.

Pourquoi le numérique éclipse le papier ?

Ces dessins techniques étaient également susceptibles d’être abîmés ou détruits, sans parler du fait que leur taille rendait leur conservation et leur transport difficiles. Les logiciels de CAO ont révolutionné tout cela. Désormais, le dessin ne se limite plus à un morceau de papier, ni même à 2 dimensions, et il peut être vu et modifié par des collègues qui travaillent à vos côtés ou à l’autre bout du monde.

À presque tous les égards, les modèles CAO numériques sont supérieurs, et certainement lorsque vous devez les archiver en toute sécurité pour une utilisation ultérieure, par exemple si le dessin CAO physique ou l’objet lui-même n’existe plus. Avec un modèle CAO précis à disposition, presque chaque pièce ou assemblage peut être ramené à la vie.

Parmi les logiciels de CAO les plus populaires sur le marché, deux principaux paradigmes de modélisation existent : paramétrique et direct. Jetons un coup d'œil à chacun.

La modélisation paramétrique

Utilisé depuis 1987, ce paradigme est ce à quoi l'on pense généralement quand on parle de modélisation CAO. La modélisation paramétrique consiste à construire une géométrie 3D pièce par pièce, en utilisant des esquisses en 2D pour créer des caractéristiques en 3D.

Ce faisant, vous ajoutez soigneusement toutes les fonctions et contraintes nécessaires. La modélisation paramétrique exige donc une planification consciencieuse, d’autant plus que l’ensemble des fonctions de votre modèle peut compter au moins plusieurs centaines d’éléments.

Ce genre de modélisation basée sur un historique est ce qui différencie véritablement la modélisation paramétrique de l’autre méthode élémentaire : la modélisation directe. Dans la modélisation paramétrique, le logiciel se souvient des fonctions que vous avez données à votre modèle dans l’ordre exact ou vous l’avez fait.

À cet égard, c’est comme un programme d'ordinateur où des instructions séquentielles existent et où à chaque fois que vous voulez ajouter une nouvelle fonction ou changer une fonction existante, chaque aspect de votre modèle s’en voit modifié.

Bien que la modélisation paramétrique soit extrêmement puissante, elle souffre de plusieurs faiblesses. Premièrement : l’apprentissage très long qui nécessite plusieurs mois voire des années d’expérience avant de maîtriser la technique. Si ce n’est pas un problème pour les utilisateurs de longue date, les apprentis ingénieurs, eux, se retrouvent au pied d’une montagne avant même de se sentir à l’aise dans ce domaine.

Pourtant, le plus gros obstacle est peut-être l’approche basée sur un historique de la modélisation paramétrique, qui peut facilement vous mettre des bâtons dans les roues à moins que vous ne sachiez précisément comment le modèle est construit et que vous le développiez minutieusement avec toutes ces contraintes et spécifications en tête.

La modélisation directe

Relativement récente sur le marché de la CAO mais sans aucun doute la plus attrayante comparée à la modélisation paramétrique, la modélisation directe l’emporte souvent auprès des jeunes ingénieurs aujourd'hui.

En adoptant cette approche, vous travaillez dans un environnement WYSIWYG (« ce que vous voyez est ce que vous obtenez »), vous construisez et modifiez vos modèles en déplaçant les faces du modèle plutôt qu’en modifiant les cotes des fonctions et les esquisses comme vous le feriez avec la modélisation paramétrique.

La modélisation directe excelle donc dans le prototypage rapide et la conception, en particulier dans le dessin industriel, où les flux de travail doivent être adaptés au changement d’exigences et de spécifications, sans devoir se rappeler les longs historiques de conception.

Nombreux sont les adeptes de la modélisation directe à croire fermement que c’est ce qui distingue leur flux de travail de la modélisation paramétrique. Car avec la modélisation directe, à chaque fois qu'il est temps d’apporter des modifications ou d’ajouter de nouvelles fonctions, il n’y a aucun risque de briser quoi que ce soit, à la différence de la modélisation paramétrique, où ce genre de changements peut entraîner de vastes perturbations.

À chaque méthode ses avantages et ses inconvénients

Toujours est-il que les deux méthodes ont leurs forces et leurs faiblesses, et la plupart des logiciels de CAO populaires aujourd'hui offrent des outils combinant les approches paramétrique et directe. Par exemple, plusieurs logiciels proposent des outils d’édition directe, mais des fonctions continuent à être créées dans l’historique en forme d’arbre du modèle. Cela signifie que ces programmes ne peuvent pas être considérés comme des systèmes de modélisation directe « pure ».

En définitive, c’est à vous, l’utilisateur, d’explorer les différents logiciels disponibles et de décider lequel vous convient le mieux.

Les vétérans de la CAO veulent peut-être continuer à recourir à la modélisation paramétrique simplement parce qu'ils y ont déjà investi énormément de temps et d’énergie, tandis que les ingénieurs en herbe devraient songer sérieusement à la modélisation directe à moins que leur entreprise ou les circonstances n’exigent le contraire.