Conception assistée par ordinateur – Wikipedia – Apprendre langue

Construire un produit à l'aide d'un ordinateur

Conception assistée par ordinateur (CAD) est l'utilisation d'ordinateurs (ou postes de travail) pour aider à la création, à la modification, à l’analyse ou à l’optimisation d’une conception.^[1] Les logiciels de CAO sont utilisés pour augmenter la productivité du concepteur, améliorer la qualité de la conception, améliorer les communications via la documentation et créer une base de données pour la fabrication.^[2] La sortie CAO prend souvent la forme de fichiers électroniques pour l’impression, l’usinage ou d’autres opérations de fabrication. Le terme CADD (pour Conception et dessin assistés par ordinateur) est également utilisé.^[3]

Son utilisation dans la conception de systèmes électroniques est connue sous le nom d’automatisation de la conception électronique (EDA). En conception mécanique, on parle d’automatisation de la conception mécanique (MDA) ou dessin assisté par ordinateur (CAD), qui comprend le processus de création d’un dessin technique à l’aide d’un logiciel.^[4]

Les logiciels de CAO pour la conception mécanique utilisent des graphiques vectoriels pour représenter les objets du dessin traditionnel ou peuvent également produire des graphiques matriciels montrant l'aspect général des objets conçus. Cependant, cela implique plus que de simples formes. Comme dans la rédaction manuelle des dessins techniques et techniques, la sortie de la CAO doit transmettre des informations telles que les matériaux, les processus, les dimensions et les tolérances, conformément aux conventions spécifiques à l'application.

La CAO peut être utilisée pour concevoir des courbes et des figures dans un espace bidimensionnel (2D); ou des courbes, des surfaces et des solides dans un espace tridimensionnel (3D).^[5]

La CAO est un art industriel important largement utilisé dans de nombreuses applications, y compris les industries de l'automobile, de la construction navale et de l'aérospatiale, la conception industrielle et architecturale, les prothèses et bien d'autres. La CAO est également largement utilisée pour produire des animations par ordinateur pour des effets spéciaux dans les films, les publicités et les manuels techniques, souvent appelés création de contenu numérique DCC. L'omniprésence et la puissance des ordinateurs modernes font que même les flacons de parfums et les distributeurs de shampoing sont conçus selon des techniques inconnues des ingénieurs des années 1960. En raison de son importance économique énorme, la CAO a été une force motrice majeure pour la recherche en géométrie algorithmique, en infographie (matériel et logiciel) et en géométrie différentielle discrète.^[6]

La conception de modèles géométriques pour les formes d’objet, en particulier, est parfois appelée conception géométrique assistée par ordinateur (CAGD).^[7]

Histoire[[[[modifier]

Vue d'ensemble du logiciel de CAO[[[[modifier]

À partir du milieu des années 1960, avec IBM Drafting System, les systèmes de conception assistée par ordinateur ont commencé à offrir davantage de possibilités que la simple possibilité de reproduire la rédaction manuelle avec la rédaction électronique. Les coûts-avantages pour les entreprises de passer à la CAO sont devenus évidents. Les avantages des systèmes de CAO par rapport à la rédaction manuelle sont les capacités que l'on considère souvent comme allant de soi des systèmes informatiques d'aujourd'hui; génération automatisée de nomenclatures, mise en page automatique dans des circuits intégrés, vérification des interférences, etc. Finalement, la CAO a fourni au concepteur la possibilité d'effectuer des calculs d'ingénierie. Au cours de cette transition, les calculs étaient toujours effectués manuellement ou par des personnes capables de gérer des programmes informatiques. La CAO était un changement révolutionnaire dans le secteur de l'ingénierie, où les dessinateurs, les concepteurs et les rôles d'ingénieur ont commencé à fusionner. Il n'élimine pas autant de départements que de fusionner des départements et de responsabiliser un dessinateur, des concepteurs et des ingénieurs. La CAO est un exemple de l'effet envahissant que les ordinateurs commençaient à avoir sur l'industrie.
Les progiciels de conception assistée par ordinateur actuels vont des systèmes de dessin vectoriel 2D aux modeleurs 3D de solides et de surfaces. Les logiciels de CAO modernes peuvent également permettre fréquemment des rotations en trois dimensions, permettant ainsi de visualiser un objet conçu sous n'importe quel angle, même de l'intérieur. Certains logiciels de CAO sont capables de modélisation mathématique dynamique.

La technologie CAO est utilisée dans la conception des outils et des machines ainsi que dans la conception et la conception de tous types de bâtiments, des plus petits types résidentiels (maisons) aux plus grandes structures commerciales et industrielles (hôpitaux et usines).^[8]

La CAO est principalement utilisée pour l’ingénierie détaillée de modèles 3D ou de dessins 2D de composants physiques, mais elle est également utilisée tout au long du processus d’ingénierie, depuis la conception et la disposition des produits jusqu’à l’analyse de la résistance et de la dynamique des assemblages jusqu’à la définition des méthodes de fabrication des composants. Il peut également être utilisé pour concevoir des objets tels que des bijoux, des meubles, des appareils ménagers, etc. En outre, de nombreuses applications de CAO offrent désormais des fonctionnalités avancées de rendu et d'animation permettant aux ingénieurs de mieux visualiser les conceptions de leurs produits. 4D BIM est un type de simulation d'ingénierie de construction virtuelle incorporant des informations relatives au temps ou à la planification pour la gestion de projet.

La CAO est devenue une technologie particulièrement importante dans le cadre des technologies assistées par ordinateur, avec des avantages tels que des coûts de développement de produits inférieurs et un cycle de conception considérablement raccourci. La CAO permet aux concepteurs de disposer et de développer des travaux à l'écran, de les imprimer et de les sauvegarder pour les éditer ultérieurement, ce qui leur fait gagner du temps.

La conception assistée par ordinateur est l'un des nombreux outils utilisés par les ingénieurs et les concepteurs. Elle est utilisée de nombreuses manières en fonction du métier de l'utilisateur et du type de logiciel en question.

La CAO fait partie de l’ensemble de l’activité produit numérique (DPD) au sein des processus de gestion du cycle de vie du produit (PLM). Elle est donc utilisée avec d’autres outils, qu’il s’agisse de modules intégrés ou de produits autonomes, tels que:

La CAO est également utilisée pour la création précise de simulations photographiques souvent nécessaires à la préparation de rapports d’impact sur l’environnement, dans lesquelles les conceptions assistées par ordinateur des bâtiments envisagés sont superposées sur des photographies d’environnements existants afin de représenter ce que sera ce lieu, les installations proposées sont autorisées à être construites. Le blocage potentiel des corridors de vue et les études fantômes sont également fréquemment analysés à l'aide de la CAO.

La CAO s'est également avérée utile aux ingénieurs. Utilisation de quatre propriétés: historique, fonctionnalités, paramétrisation et contraintes de haut niveau. L’historique de la construction peut être utilisé pour revenir sur les caractéristiques personnelles du modèle et travailler sur la zone unique plutôt que sur le modèle entier. Les paramètres et les contraintes peuvent être utilisés pour déterminer la taille, la forme et d'autres propriétés des différents éléments de modélisation. Les fonctions du système de CAO peuvent être utilisées pour divers outils de mesure tels que la résistance à la traction, la limite d'élasticité, les propriétés électriques ou électromagnétiques. De plus, son stress, contrainte, timing ou comment l'élément est affecté dans certaines températures, etc.

Il existe plusieurs types de CAO,^[9] chacun obligeant l'opérateur à réfléchir différemment sur la manière de les utiliser et de concevoir ses composants virtuels d'une manière différente pour chacun.

Il existe de nombreux producteurs de systèmes 2D bas de gamme, y compris un certain nombre de programmes gratuits et à code source ouvert. Celles-ci fournissent une approche du processus de dessin sans la moindre agression sur l'échelle et le placement sur la feuille de dessin accompagnant la rédaction à la main, car elles peuvent être ajustées selon les besoins lors de la création du projet final.

Filaire 3D est fondamentalement une extension du dessin 2D (peu utilisé de nos jours). Chaque ligne doit être insérée manuellement dans le dessin. Le produit final n'a aucune propriété de masse qui lui est associée et ne peut pas être complété directement par des fonctionnalités, telles que des trous. L’opérateur les aborde de la même manière que les systèmes 2D, bien que de nombreux systèmes 3D permettent d’utiliser le modèle filaire pour créer les vues de dessin techniques finales.

Solides "muets" 3D sont créés d’une manière analogue aux manipulations d’objets du monde réel (peu utilisés de nos jours). Les formes géométriques tridimensionnelles de base (prismes, cylindres, sphères, etc.) sont additionnées ou soustraites de volumes solides, comme s'il s'agissait d'assembler ou de couper des objets du monde réel. Des vues projetées en deux dimensions peuvent facilement être générées à partir des modèles. Les solides 3D de base n'incluent généralement pas d'outils permettant de déplacer facilement les composants, de définir des limites pour leur mouvement ou d'identifier les interférences entre les composants.

Il y a deux types de Modélisation solide 3D

• Modélisation paramétrique permet à l'opérateur d'utiliser ce que l'on appelle "l'intention de conception". Les objets et fonctionnalités créés sont modifiables. Toute modification future peut être effectuée en modifiant la manière dont la pièce d'origine a été créée. Si une fonction devait être située au centre de la pièce, l'opérateur devrait la localiser à partir du centre du modèle. La fonction peut être localisée à l'aide de tout objet géométrique déjà disponible dans la pièce, mais cet emplacement aléatoire irait à l'encontre de l'intention de conception. Si l'opérateur conçoit la pièce comme elle fonctionne, le modélisateur paramétrique est en mesure d'apporter des modifications à la pièce tout en maintenant des relations géométriques et fonctionnelles.
• Modélisation directe ou explicite fournir la possibilité de modifier la géométrie sans un arbre d'historique. Avec la modélisation directe, une fois qu'une esquisse est utilisée pour créer une géométrie, l'esquisse est intégrée à la nouvelle géométrie et le concepteur ne fait que modifier la géométrie sans avoir besoin de l'esquisse d'origine. Comme pour la modélisation paramétrique, la modélisation directe peut inclure des relations entre la géométrie sélectionnée (par exemple, la tangence, la concentricité).

Les systèmes haut de gamme offrent la possibilité d’incorporer plus de caractéristiques organiques, esthétiques et ergonomiques dans les conceptions. La modélisation de surface de forme libre est souvent combinée avec des solides pour permettre au concepteur de créer des produits qui répondent à la forme humaine et aux exigences visuelles, ainsi que leur interface avec la machine.

La technologie[[[[modifier]

À l'origine, les logiciels pour systèmes de CAO ont été développés avec des langages informatiques tels que Fortran, ALGOL, mais l'évolution des méthodes de programmation orientée objet a radicalement changé. Les systèmes classiques de modélisation basés sur les fonctions paramétriques modernes et les systèmes de surface de forme libre sont construits autour d'un certain nombre de modules C clés dotés de leurs propres API. Un système de CAO peut être vu comme construit à partir de l’interaction d’une interface utilisateur graphique (GUI) avec des données de géométrie ou de représentation des limites (B-rep) NURBS via un noyau de modélisation géométrique. Un moteur de contrainte de géométrie peut également être utilisé pour gérer les relations associatives entre la géométrie, telles que la géométrie filaire dans une esquisse ou les composants d'un assemblage.

Les capacités inattendues de ces relations associatives ont conduit à une nouvelle forme de prototypage appelée prototypage numérique. Contrairement aux prototypes physiques, qui impliquent du temps de fabrication dans la conception. Cela dit, les modèles de CAO peuvent être générés par un ordinateur après la numérisation du prototype physique à l'aide d'un scanner industriel. Selon la nature de l'entreprise, des prototypes numériques ou physiques peuvent être choisis au départ en fonction de besoins spécifiques.

Aujourd'hui, les systèmes de CAO existent pour toutes les principales plates-formes (Windows, Linux, UNIX et Mac OS X); certains paquets supportent plusieurs plates-formes.

Actuellement, aucun matériel spécial n'est requis pour la plupart des logiciels de CAO. Cependant, certains systèmes de CAO peuvent effectuer des tâches gourmandes en ressources graphiques et informatiques, de sorte qu'une carte graphique moderne, des processeurs à haute vitesse (et éventuellement plusieurs) et une grande quantité de mémoire RAM peuvent être recommandés.

L'interface homme-machine se fait généralement via une souris d'ordinateur, mais peut également se faire via un stylet et une tablette graphique numérisable. La manipulation de la vue du modèle à l'écran est également parfois réalisée à l'aide d'une Spacemouse / SpaceBall. Certains systèmes prennent également en charge les lunettes stéréoscopiques pour visualiser le modèle 3D. Des technologies qui étaient auparavant limitées à des installations plus grandes ou à des applications spécialisées sont devenues accessibles à un grand groupe d'utilisateurs. Celles-ci incluent la CAVE ou les HMD et des dispositifs interactifs comme la technologie de détection de mouvement

Logiciel[[[[modifier]

Les logiciels de CAO permettent aux ingénieurs et aux architectes de concevoir, d’inspecter et de gérer des projets d’ingénierie dans une interface utilisateur graphique intégrée sur un ordinateur. La plupart des applications prennent en charge la modélisation solide avec représentation des limites (B-Rep) et la géométrie NURBS, et permettent leur publication dans divers formats. Un noyau de modélisation géométrique est un composant logiciel qui fournit des fonctionnalités de modélisation solide et de modélisation de surface aux applications de CAO.

Selon les statistiques du marché, les logiciels commerciaux d’Autodesk, de Dassault Systems, de Siemens PLM Software et de PTC dominent l’industrie de la CAO.^[10][11] Vous trouverez ci-dessous une liste des principales applications de CAO, regroupées par statistiques d'utilisation.^[12]

Voir également[[[[modifier]

Références[[[[modifier]

Liens externes[[[[modifier]