L'arbre de construction (paramétrique) et la modélisation directe sont les 2 grandes familles de fonctionnement des logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur). Mais quelles sont les différences de ces modes de fonctionnement, leurs avantages et leurs inconvénients.
La conception est un élément essentiel en tôlerie pour produire des pièces justes. Chaque production part du 2 dimensions (une tôle) pour aller vers le 3D. Or, la conception d'un ensemble est d'abord en 3 dimensions...
Emmanuel Vendeville, spécialiste de la CAO Tôlerie et gérant de la société CatalCAD, a accepté de nous apporter un éclairage, à la fois historique et actuel, des solutions de CAO dédiées au travail de la tôle.
Les 2 grandes familles de CAO
1- L'arbre de construction est l'invention d'un mathématicien Russe dans les années 1980 et qui fut à l'origine de la création de l'entreprise Parametric Technology.
Emmanuel Vendeville explique : « à l'époque, son idée était géniale ! En même temps que je dessine, le système enregistre ma méthode de dessin. C'est-ce qu'on appelle un historique de construction qui peut faire des longueurs incroyables. Plus la géométrie est complexe, plus l'arbre de construction est important. »
C'est la naissance du paramétrique. Une solution qui permet de décliner automatiquement des familles de pièces. En changeant une seule dimension, toutes les pièces suivent. De nombreux domaines produisent des produits sur mesure, mais sur une base standard et donc très simple à mettre en œuvre avec le système paramétrique, comme les tables, chaises, pupitres, commandes numériques, coffrets, etc.
Tout est modifiable mais à condition de trouver le paramètre à changer dans un arbre de construction devenu gigantesque et qu’il ait été prévu dès la conception. Et c'est bien la difficulté de cette technologie. Emmanuel Vendeville ajoute, « pour des gros ensembles, trouver le paramètre à modifier peut-être si compliqué qu'il faut souvent repartir de zéro ! »
2- La modélisation directe, ou direct modeling
Le principe est d'offrir une très grande souplesse à l'utilisateur. Il n'y a pas d'arbre de construction, pas de paramètres et donc pas de contrainte.Emmanuel Vendeville ajoute, « avec les systèmes de modélisation directe, on se lance comme un enfant de maternelle avec sa pâte à modeler où on empile les pâtes à modeler, on pousse avec le pouce, on fait un trou, on tire et on fait un nez ! »
Le gros avantage de la modélisation directe est d'avoir un avant-projet présentable très vite à son client ou à son service marketing/commercial. C'est une très grande souplesse pour l'utilisateur, et l'industriel, ou le sous-traitant, car ils peuvent travailler sur la conception sans limite. Cependant, l'inconvénient majeur de cette technologie est qu'on ne peut pas ou très difficilement paramétrer une conception.
La paramétrisation « automatique »
L'avènement des nouvelles technologies, comme l'intelligence artificielle, ouvre de nouvelles voies. Ainsi, la paramétrisation « automatique » consiste à rendre un modèle paramétré automatiquement lors de son importation ou lorsque sa conception est aboutie. Les conceptions peuvent être ainsi réalisées avec grande souplesse en utilisant la modélisation directe, et la couche paramétrique est ajoutée dans une deuxième étape automatiquement. Cela fonctionne aussi bien sur les modèles importés en step, ou depuis n'importe quels fichiers natifs de CAO (Solidworks, SolidEdge, Catia, Autocad, etc).
Emmanuel Vendeville ajoute, « le modèle est complètement paramétré et les contraintes posées en automatique (Un clic de souris) c'est vraiment la croisée d'une nouvelle ère de la CAO, dans la mesure où on a les avantages des deux grandes familles de systèmes : le paramétrique et la modélisation directe, sans avoir les contraintes ou les limites des deux. Que du bonheur ! et une productivité jamais pensable avant »
Des contraintes propres à la production de pièce en tôle
1- Plus de 80 % des conceptions nécessitent d'être retravaillées pour être produites dans un atelier tôlerie.
Lorsque le concepteur dessine son produit fini, les choix de production ne sont pas encore connus.
Imaginons un capotage de machines :
Le concepteur peut très bien le dessiner en mode solide et usinable dans la masse.Mais la pièce peut aussi être produite en tôle. Dans ce cas de figure, le sous-traitant qui devra produire la pièce sera gêné. Les solutions de CAO sont souvent dépourvues de fonctions pour modifier rapidement la géométrie en mode « tôlerie » et la lancer en fabrication rapidement. C'est pourtant un axe essentiel pour gagner en productivité au niveau de la préparation de la production, dans un process tôlerie.
Au delà de cet aspect, l'industriel doit aussi s'adapter à ses propres contraintes de production. Par exemple, un panneau qui fait deux mètres sur deux ne pourra pas être plié sur une presse plieuse de 1,8 m. Le sous-traitant devra donc couper la pièce, la ressouder après, etc.. Mais la contrainte peut aussi venir des limitations physiques des machines-outils (par exemple, de la table de découpe laser).
2- Le développé des pièces
Lors du passage en fabrication, le fichier est remis à un sous-traitant ou à son atelier intégré, qui doit retraiter le fichier pour la production. En effet, en tôlerie, il y a la conception du produit fini et la conception de fabrication. Contrairement à la mécanique, avec de la tôle, la géométrie varie au cours du process de fabrication : au départ, c'est du 2D pour la phase de découpe puis du 3D lorsque la pièce est pliée, roulée, etc.
Pour réaliser les plans de production, il faut faire le process inverse : calculer le dépliage en amont en prenant en compte les caractéristiques mécaniques et chimiques de la matière que l'on va utiliser. Le calcul du dépliage dépend en effet de la matière (aluminium, acier classique, inox, etc.), ainsi que de son épaisseur, de l'outillage de pliage, de la matrice utilisée, de la machine, etc. C'est un passage obligé et un élément crucial car, si la découpe à plat est réalisée avec un faux calcul de développé, la pièce pliée ne sera pas correcte.
Et Emmanuel Vendeville de conclure que, « au delà de l'importance de bien prendre en compte les contraintes propres à la tôlerie pour choisir une CAO, la nouvelle technologie de la paramétrisation « automatique post-conception » révolutionne le domaine de la CAO. Cette technologie offre tous les avantages de la conception par modélisation directe lors des premières phases, puis un basculement vers le paramétrique en phase de production. »
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