Conception Assistée Par Ordinateur-Introduction [PDF]

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Conception Assistée Par Ordinateur MASTER1: Raffinage et pétrochimie Chargé de Cours: Mme BENTALEB.K Email: [email protected] SEMESTRE: 2 (Cour) Intitulé de la matière: Conception Assistée Par Ordinateur « CAO » Objectif de l'enseignement: A travers l’enseignement de ce module l’étudiant aura connaissance des notions de base dans la CAO, afin, de l’orienter vers la conception, le dimensionnement et la simulation de certains procédés industriels en relation avec le génie chimique en utilisant un code de calcul sous forme de simulateur.

Introduction

La conception assistée par ordinateur «CAO», (Computer aided design «CAD»),

regroupe

l’ensemble

des

outils

informatiques (matériels

et

logiciels), qui permettent la réalisation d’une modélisation géométrique d’un objet; dans le but de réaliser des tests et d’ensuite le produire. Cela est possible grâce à des logiciels ainsi qu’à du matériel de modélisation. En d’autres termes, la CAO permet de réaliser un objet en 2D ou 3D pour voir l’aspect, le fonctionnement et le comportement de l’objet avant de le produire. On peut décrire la conception ou le design comme un processus itératif au cours duquel un objet est conçu et modifié afin qu'il puisse remplir des fonctions bien définies et se conformer à un ensemble de contraintes. On identifie plusieurs étapes dans cette démarche: a) Création d'un modèle de l'objet, b) Analyses, essais et simulation, c) Construction de prototypes,

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d) Modifications, e) Réalisation de l'objet. La figure 1 présente

la CAO comme l'utilisation de système informatique

composé d’outils logiciels et matériels pour aider à la création, la modification, l'analyse ou l'optimisation d'une conception.

Figure1: Composants matériels et logiciels de la CAO

L'ensemble des activités de conception sont les moyens utilisés par le concepteur. Ayant des caractéristiques communes, ces derniers se divisent généralement comme suit : I. Outils analytiques: Formules empiriques et équations issues de modèles mathématiques. Ceux-ci sont utilisés aussi bien lors de la création d'un modèle, lors de son analyse, ou des modifications; II. Information: Propriétés et caractéristiques de toutes sortes, design antérieurs, etc. Ces informations auxquelles l'ingénieur fait appel sont contenues dans des manuels, dans sa propre mémoire, dans des plans, etc. Leurs formes sont variées : chiffrées, graphiques, textuelles. On a recours aux informations également à toutes les phases du processus de conception; III. Communication: L'ingénieur doit communiquer ou consacrer les résultats de son travail à l'une ou l'autre des phases. Par exemple, il lui faut communiquer la forme du modèle pour la réalisation d'un prototype, ou bien 2

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les résultats d'un calcul de contraintes pour réaliser certaines modifications. Les modes de communication sont graphiques, chiffrés ou bien textuels. L'ensemble des activités de conception sont les moyens utilisés par le concepteur. Ayant des caractéristiques communes, ces derniers se divisent généralement comme suit : I. Outils analytiques: Formules empiriques et équations issues de modèles mathématiques. Ceux-ci sont utilisés aussi bien lors de la création d'un modèle, lors de son analyse, ou des modifications; II. Information: Propriétés et caractéristiques de toutes sortes, design antérieurs, etc. Ces informations auxquelles l'ingénieur fait appel sont contenues dans des manuels, dans sa propre mémoire, dans des plans, etc. Leurs formes sont variées : chiffrées, graphiques, textuelles. On a recours aux informations également à toutes les phases du processus de conception; III. Communication: L'ingénieur doit communiquer ou consacrer les résultats de son travail à l'une ou l'autre des phases. Par exemple, il lui faut communiquer la forme du modèle pour la réalisation d'un prototype, ou bien les résultats d'un calcul de contraintes pour réaliser certaines modifications. Les modes de communication sont graphiques, chiffrés ou bien textuels. On peut citer quatre raisons essentielles d’utilisation de la CAO et qui sont les suivants : 1.

Pour augmenter la productivité du concepteur: la CAO aide le

concepteur de visualiser le produit et ses composants. Ceci réduit le temps pour

synthétiser,

analyser

et

de

documenter

la

conception.

Cette

amélioration de la productivité permet l’optimisation dans le temps et le coût de production. 2.

Pour Améliorer la qualité de la conception : Un système de CAO

permet une analyse complète et approfondie dans un bref délai en utilisant divers logiciels et un plus grand nombre de solutions de rechange de conception peuvent être étudiées. Les erreurs de conception sont également 3

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réduites par la précision intégrée dans le système au moyen de calculs et les contrôles

disponibles

avec

le

système.

Ces

facteurs

conduisent

à

l'amélioration de la qualité et la précision de la conception. 3.

Pour améliorer les communications à travers la documentation

L'utilisation du système de CAO fournit des meilleurs dessins techniques, plus de normalisation dans les dessins, une meilleure documentation de la conception, peu d’erreurs de dessin et une grande lisibilité du dessin. 4.

Pour créer une base de données pour la fabrication : Dans le

processus de création de la documentation de la conception du produit (la géométrie et les dimensions des composants, nomenclatures, etc.) une grande partie de la base de données nécessaire à la fabrication est également créée et qui peut être appliquée pour plusieurs applications de fabrication intégrées

par

ordinateur

(CIM)

telles

que

la

programmation

CNC,

programmation de robots, la planification des processus et ainsi de suite.



Domaine d'utilisation

Le logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur) est un outil essentiel utilisé par les firmes d’ingénierie et les professionnels dans diverses applications. Les logiciels de CAO sont couramment utilisés pour la rédaction et la conception. La CAO était d’abord utilisée pour des programmes militaires. Les progrès technologiques et la baisse des coûts liés à cette technique sont les principales raisons de l’utilisation de la CAO dans d’autres secteurs. Apres, elle est devenu une des applications informatiques les plus gourmandes en ressources informatiques. L’utilisation de la CAO s’applique à tous les secteurs, indépendamment des outils de production. Quelle que soit la discipline, les logiciels de CAO sont orientés métier avec des fonctionnalités intégrées. On trouvera donc des logiciels de CAO dans des domaines tels que : La mécanique ; l’électronique ; l’architecture ; l’ameublement ; La confection ; l’orthopédie et la prothèse...etc. 4

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1.

Mécanique La CAO est très utilisée dans les industries mécaniques par les

bureaux d'étude pour modéliser et évaluer le comportement du matériau, la capacité d'assemblage et la fabrication des pièces. Historiquement, la mécanique à été la première industrie qui a utilisé la CAO. En effet, elle permet à celui qui conçoit l’objet d’exprimer et modéliser les contraintes (liées aux fonctionnalités, à la fabrication, à l’utilisation, aux matériaux, etc) avant de le fabriquer. Si certaines contraintes sont trop importantes, le concepteur peut redessiner l’objet sans avoir à le produire à chaque fois.

2.

Électronique Elle est aussi employée pour la conception de circuits électroniques et

de processeurs.

Les

logiciels

permettent

d'affecter

le

comportement

correspondant à chaque composant de telle sorte qu'il est ensuite possible d'en

simuler

le

fonctionnement.

La

CAO

est

très

utile

pour

optimiser l'implantation des composants sur un circuit imprimé dont les schémas souvent complexes s'échelonnent sur plusieurs couches. Dans le bâtiment, la CAO sert à réaliser des plans de câblage électrique à partir des plans d'architecte.

3.

Électrotechnique Les logiciels de CAO électriques facilitent également les échanges entre

les corps de métier amenés à collaborer sur certains projets tel que le bâtiment. Les plans d'architectes réalisés dans les formats standards sont ensuite importés et utilisés comme base par des logiciels spécialisés notamment dans les schémas d'implantation électrique. Ce type de logiciels ne vise pas la réalisation de schémas de fonctionnement mais permet à l'utilisateur la création d'installations électriques domestiques ou tertiaires et de visualiser les dépendances entre appareils (interrupteurs ↔ lampes...),

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le matériel nécessaire au projet (appareils, filerie, gaines...) ainsi que des contenus détaillés de chaque gaine ou des boites de dérivation.

4.

Architecture, ingénierie et la construction (AEC) L’architecture

logicielle décrit

d’une

manière

symbolique

et

schématique les différents éléments d’un ou de plusieurs systèmes informatiques, leurs interrelations et leurs interactions. Contrairement aux spécifications produites par l’analyse fonctionnelle, le modèle d'architecture, produit lors de la phase de conception, ne décrit pas ce que doit réaliser un système informatique mais plutôt comment il doit être conçu de manière à répondre aux spécifications. L’analyse décrit le « quoi faire » alors que l’architecture décrit le « comment le faire ». Les architectes utilisent des logiciels plus complexes que jamais dans leurs flux de travail BIM (Building Information Modeling) s'intéresse au processus de production et la gestion des données de construction tout au long de la conception d'un bâtiment, notamment en raison de l'essor rapide de la création de contenu numérique 3D. Domaines d'activité concernés 

Architecture



Bâtiment



Construction



Design d’intérieur



Génie civil et ingénierie



Installations



Infrastructures



Modélisation de données de construction



Systèmes d’information géographiques



Tuyauterie et instrumentation P&ID

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5.

Urbanisme et planification urbaine La planification urbaine est un outil au service d’une plus grande

cohérence de l’action publique. La planification consiste à « organiser selon un plan », il s’agit d’une activité formalisée qui permet à une société de provoquer et/ou de gérer des changements du contexte économique et urbain ou encore l’évolution des demandes sociales. à l'aide d'un logiciel de modélisation 3D capable de fédérer et de recaler des sources d'information 3D hétérogènes (cadastre, IGN, collectivités, sociétés d'autoroute, entreprises de travaux publics, photogrammétrie aérienne, Géomètres, DDE, etc.) dans un modèle 3D cohérent structuré par quartiers, avec une précision de 1 cm.

6.

Moléculaire La CAO moléculaire permet

aussi

bien

de

fournir

une

définition

numérique d'une molécule existante, que d'en concevoir. La visualisation des molécules permet d'en faciliter la compréhension. La CAO moléculaire permet aussi bien de fournir une définition numérique d'une molécule existante, que d'en concevoir. La visualisation des molécules permet d'en faciliter la compréhension. 

PDB (Protein Data Bank)



MDL (Molecular Design Limited)



MSC (Minnesota Supercomputer Center)



CIF (Crystallographic Information File)

7.

Ameublement Certaines enseignes, comme IKEA, proposent un outil permettant de

concevoir son mobilier, et d'établir ainsi un devis plus précis et une commande plus rapide. Avec la CAO pour le bois, par exemple avec le logiciel TopSolid, le concepteur peut entre autres avoir une vue générale sur la configuration d’un meuble en 7

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bois avant sa fabrication. Cela concerne aussi bien son fonctionnement que sa structure et son apparence. Le fabricant travaillant avec du bois et faisant appel à la CAO peut représenter le mobilier en deux ou en trois dimensions. Son aspect numérique peut alors être observé selon sa surface, son volume, mais également sa texture. Ainsi, avec la CAO, les ouvrages sont de meilleure qualité. La modélisation de mobilier est un outil incroyablement efficace qui permet de visualiser en image votre nouveau canapé, table basse, meuble TV ou tout autre mobilier afin d’aider l’acheteur à se projeter.

8.

Confection La Conception Assistée par Ordinateur (CAO) fait partie intégrante des

activités et compétences que doivent maîtriser les professionnels de la création et de la mise au point d'articles de mode. La maîtrise d'un ou plusieurs logiciels de CAO est aujourd'hui requise sur le marché de l'emploi. La certification permet d'attester de la capacité du candidat à maitriser un ensemble homogène de compétences liées à la modélisation sur un système de CAO adapté aux industries mode et textile. Exemple

en

confection

de

vêtements

(par

exemple

Modaris de Lectra, Accumark de Gerber Technologie...), métier qui présente la particularité de la gestion des tailles…

9.

Orthopédie Pour les résidents en chirurgie orthopédique, ces simulations sans

risques seront un outil précieux et contribueront en outre à réduire le stress lié à l'apprentissage de leur art. L'utilisation du simulateur SIM-KTM permettra à ces résidents d'acquérir certaines compétences psychomotrices de base pour leur permettre de se concentrer sur l'ensemble de la chirurgie et ainsi de minimiser le risque de complications pour les patients.

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Chaque année, des milliers de patients bénéficient d'un remplacement articulaire du genou (prothèse totale ou arthroplastie).



Les avantages de l’utilisation du logiciel de CAO

Parmi les avantages de la conception assistée par ordinateur on peut citer : 1.

Délais

d’exécutions

plus

courts

:

la

CAO

interactive

est

intrinsèquement plus rapide que le processus de la conception manuelle traditionnelle. Les outils de CAO réduisent le nombre d'itérations. Ils accélèrent la tâche d'établir des rapports et nomenclatures en utilisant un système de CAO. 2.

Analyse de la conception : Les routines d'analyse de conception

disponibles dans un système de CAO permettent d'optimiser la conception dans un régime de travail logique approprié. L'utilisation d'un tel logiciel d'analyse de conception comme l'analyse par éléments finis et l'analyse cinématique réduit le temps et améliore la précision de la conception. 3.

Moins d'erreurs de conception : Les systèmes interactifs de CAO ont

la capacité d’éviter les erreurs dans la conception, la rédaction et de la documentation. 4.

Flexibilité dans la conception : Les systèmes interactifs de CAO à

l'exception de générer les dessins avec une précision répétitive offrent l'avantage de faciliter la modification de la conception pour répondre aux exigences spécifiques du client. 5.

Normalisation de la conception: La base de données unique et le

système d'exploitation utilisés dans la CAO fournissent une base commune pour la conception, l'analyse et la normalisation des dessins tirés. Il est

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également

possible

de

réutiliser

les

modules

précédents

dans

le

développement de toute une gamme de produits. 6.

Amélioration des procédures de modifications techniques : Les

dessins originaux et des rapports sont stockés dans la base de données du système de CAO et sont facilement accessibles pour l’exploitation ou la mise à jour. L’information de révision peut être conservée et de nouveaux dessins peuvent être créés avec des changements sans détruire les éléments précédents.

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