FI/2/00

Vers l'émergence d'un futur SOLIDE

Olivier C. Ramambason, ramambason@swisscorp.ch

Une évolution majeure

Le dessin technique est une des principales langues utilisées par les techniciens pour véhiculer des données technologiques et pour définir la morphologie d'un produit industriel. Actuellement, on parle de plus en plus de CAO/CAD i.e. de modélisation géométrique 3D ­dite modélisation solide­ , en lieu et place du terme dessin technique (2D). En effet, les efforts constants de développement d'outils de dessin par ordinateur, initiés dans les années 60, ont porté leurs fruits. On dispose de nos jours de table à dessin électronique performante. A vrai dire, ce genre d'outil ne sert que pour 20% à dessiner des plans (2D) classiques ou des morphologies réalistes en 3D. Pour le reste, on peut l'utiliser pour des tâches fabuleuses telles que la fabrication assistée par ordinateur (FAO/CAM), des analyses inaccessibles auparavant utilisant la méthode des éléments finis (IAO/CAE), voir la représentation quasi photographique du produit développé, le rendu réaliste. On s'achemine de plus en plus vers la création et la manipulation de maquette virtuelle. De puissants progiciels de création et de manipulation de maquette virtuelle, disponibles actuellement sur PC compatible, sont de plus en plus accessibles aux PME car leurs coûts baissent.

Le résultat immédiat sur le développement de produits est que ceux-ci sont beaucoup plus vite mis sur le marché par le concours de deux phénomènes: la connaissance accélérée du produit en cours de conception et une baisse drastique du coût de développement. Les deux courbes de la figure 1 permettent de comparer les différents stades tant au niveau de la connaissance du produit que du coût de développement. On peut admettre que les pentes des courbes des coûts sont les mêmes au début et à la fin du cycle de construction virtuelle. Le jalon t1 correspond à la fin de l'exécution des plans. De t1 à t2 se déroule la réalisation de la maquette. Elle est en fait confondue avec le modèle 3D, et coûte nettement moins chère dans ce cas, car virtuelle. De t2 à t3 s'effectuent les essaisaux sollicitations diverses. On valide des choix adoptés lors d'un calcul de prédimension-nement (résistance, rigidité, cohérence des mouvements relatifs des pièces de l'assemblage ...). Ces essais peuvent être destructifs si la maquette est réelle, alors qu'ils sont indolores et relativement bon marché en mode virtuel.

Figure 1: Comparaison des deux types de logiciel de développement de produits industriels

Un outil intégré

Un atelier logiciel de CAD-CAM-CAE se présente à l'utilisateur, sous forme intégrée, comme un système de développement unique (Figure 2). On relève les sept composants standard actuellement disponibles:

  1. un atelier logiciel de conception avec interfaces spécifiques paramétrable,
  2. un moteur de modélisation géométrique 3D,
  3. des bibliothèques de modules standards pour différents corps de métier (éléments de machines, CVSE, câblage,...),
  4. une mise en plan pour le passage du 3D en 2D pour les nostalgiques ),
  5. un programme de pré et post traitements pour les calculs par éléments finis,
  6. une simulation de chaînes cinématiques et de trajectoires en 3D,
  7. un module de suivi de travaux de collaboration d'équipes qui planchent sur un même projet.

L'associativité de tous ces composants s'améliore au fil des renouvellements de version des progiciels i.e. le passage d'une application à l'autre est complètement transparent à l'utilisateur. Le logiciel SolidWORKS de Dassault Systems par exemple est un objet COM ­comprenne qui pourra­ une des technologies en vogue sous Windows. On peut affirmer que c'est un programme natif Windows qui hérite de toutes les technologies et des API afférentes à ce système d'exploitation. L'intégration avec MS Office est totale. On peut créer toute une librairie de pièces aux dimensions normalisées, un type de vis par exemple, en paramétrant dans Excel un modèle solide 3D de cette vis de votre facture.

On peut aussi programmer, en Visual Basic ou en C++ dans le cas de SolidWORKS, les trajectoires d'une fraise (ou celles du centre d'outil d'un robot) et simuler la totalité des mouvements de la machine programmée pour un usinage 5 axes. Le passage vers un logiciel de fabrication assistée par ordinateur, pour le moment, s'effectue par une échange de fichier aux normes actuellement en vigueur telles que IGES ou STEP. La gamme d'usinage ainsi élaborée peut également être téléchargée (download) directement dans une commande numérique de facture récente par une ligne série RS-232.

Oser le changement

Cependant, l'utilisation complète d'un atelier logiciel de construction virtuelle rencontre beaucoup de réticence auprès des utilisateurs potentiels, tant dans les hautes écoles techniques que dans l'industrie. Les gens utiliseraient volontiers un tel outil comme planche à dessin électronique, soit au bas mot le cinquième de ses fonctionnalités complètes. Cela peut s'expliquer par la non maîtrise d'un progiciel complexe, dont les seules formations possibles, il n'y a pas si longtemps, étaient dispensées directement par les revendeurs du logiciel. Le coût de formation était dissuasif pour bon nombre de PME. D'autre part pour beaucoup, le passage du 2D au 3D constitue quasiment un saut quantique, dans les habitudes professionnelles et dans les mentalités qu'ils appréhendent à franchir.

Figure 2: Tableau synoptique des composants d'un atelier logiciel de construction virtuelle

Devenir plus solide

Il est certain que la technologie 3D rend le développement de produits industriel et de consommation plus rapide, plus productif, plus créatif et plus intéressant. Cette avancée technologique va assurément changer non seulement la façon de travailler, mais également la nature et le look même du produit. Il faut avouer qu'une table à dessin, ou le 2D en général, n'est propice qu'à la création de pièces orthomorphes. En outre, dès qu'il s'agit d'une esthétique un peu design où les angles droits et les segments de droite ne sont plus de mise, on se rabat vite vers un artiste ou un créateur privé de renom pour un re-lookage du produit en développement. Et bien, cet aspect est vraiment facilité par la modélisation 3D. En hésitant à embrasser le 3D, l'ingénieur concepteur se voit refuser toute la filière d'analyse par éléments finis et du monde fascinant et Ô combien productif de la fabrication par ordinateur; une punition en quelque sorte. Une évolution majeure est en train d'émerger. Sauriez-vous la faire vôtre!


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© FI-3-00 du 4 avril 2000