Logiciels de modélisation

De Impression 3D
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De nombreux logiciels de modélisation 2D et 3D qui permettent de créer et de visualiser les objets, de façon virtuelle, avant de lancer l'impression de ces derniers. Chaque modeleur possède des caractéristiques différentes, selon le domaine pour lequel il a été conçu.

Modeleur 2D : Autodesk Autocad, Adobe Illustrator

Modeleur 3D filaire : Autodesk Autocad, Adobe Illustrator

Surfacique : Rhino, SketchUp

Volumique : SolidWorks, 3DS

Les logiciels de modélisation 2D

C'est la plus simple des modélisations, elle permet la création et la manipulation de dessins techniques. Dans les modeleurs 2D, il n'y a aucune notion de pièces, il s’agit plutôt d’un outil qui gère des points et des lignes. Le logiciel agit à la façon d’un traitement de texte alphanumérique. Celui-ci ne traite que les caractères alphanumériques, elle et n'a aucune notion du sens du texte en général.

Avantages

Ces logiciels utilisent les mêmes méthodes que celles d'un dessinateur, l'apprentissage s’en trouve simplifié. Ils permettent une amélioration de la justesse des plans et un gain de temps sur la conception des plans de détails. Enfin, ils permettent d'améliorer la qualité des tracés et de l'écriture, si on compare un dessin technique fait à la main avec un dessin technique réalisé sur un modeleur 2D, par exemple.


Inconvénients

La planche à dessin s'avère être plus rapide que la conception d'un plan d'ensemble, mais cette différence tend à disparaître grâce à l'augmentation de la rapidité des nouveaux matériels. Il ne permet aucune visualisation 3D du modèle créé.

Les logiciels de modélisation 3D filaire

Il existe plusieurs logiciels pour servant à modéliser un projet en trois dimensions. Certains logiciels 3D peuvent paraître difficiles à maîtriser pour les débutants. Il existe des entreprises qui rendent accessible leur expertise et qui se chargent de modéliser les projets de leurs clients et de préparer leurs fichiers pour l'impression 3D finale. Il existe aussi des plans disponibles gratuitement sur le Web. Aussi appelé des modélisation linéiques, treillis ou fil de fer, le modeleur 3D filaire est le premier niveau de modélisation dans l'espace. Il utilise les mêmes outils que le modeleur 2D en y ajoutant la troisième dimension. C'est donc un modeleur 3D basé sur des points et des lignes. L'objet est décrit par ses sommets(points) et ses arêtes(lignes reliées aux sommets).

Avantages

Ce type de modélisation permet la représentation « réelle » d'un objet dans l'espace. Il y a donc une diminution de l'erreur d'interprétation puisque la troisième dimension apporte un complément d'information. Elle nous permet aussi de traiter des géométries beaucoup plus complexes que le 2D.

Inconvénients

Ce type de modeleur ne comporte pas les notions de surfaces et de volumes. L’élimination des arêtes cachées n’est pas automatique, et doit donc être faite manuellement. On reproche aussi à ce procédé des incohérences au niveau de la géométrie de la pièce et des problèmes liés à la lecture des modèles 3D.

Les logiciels de modélisation 3D surfacique

Ce type de modeleur est le premier outil du concepteur de forme, car elle prend en compte la notion de surface dont elle permet la représentation et la manipulation. Avec la modélisation surfacique, c'est l'enveloppe de l'objet qui est définie dans l'espace. Ce type de modélisation est employé pour les formes organiques ou encore la sculpture digitale.

Le surfacique est le premier niveau de modélisation qui permet de traiter les parties cachées. Il existe deux types de modélisation surfacique : par facettes planes et par surfaces gauches.

Facettes planes : Cette méthode est la plus couramment utilisée en surfacique. On représente l'objet par des facettes et on l'habille à l'aide d'une structure filaire.

Surfaces gauches : Cette méthode est employée quand la surface à définir est trop complexe pour être définie par des surfaces simples(planes, cylindriques, sphériques ou coniques). L'utilisation des surfaces gauches donne une excellente approximation de la surface réelle. Celle-ci est indispensable pour la commande numérique.

Avantages

Les avantages du surfacique sont nombreux, pour ce qui est du surfacique en général, c'est un type de modélisation qui permet une définition précise de la surface de l'objet, ainsi que des intersections de surfaces. Celle-ci procure une nette amélioration de la visualisation.

Pour ce qui est du surfacique à facettes, ce type de surfacique permet la modélisation de n'importe quel solide avec peu de calculs. Celle-ci est souvent utilisé pour calculer des structures.

Enfin, pour ce qui est du surfacique gauche, elle permet la définition des surfaces complexes. Cela se retrouve indispensable pour l'usinage par commande numérique. Comparativement au surfacique par facettes, elle apporte une nette amélioration de la visualisation, ce qui permet d'introduire les notions d'esthétiques.

Inconvénients

Le surfacique n'est pas toujours adaptée à la conception d'éléments de machines.

Pour ce qui est du surfacique à facettes, ce type de modeleur est difficile à utiliser pour l'usinage par commande numérique, principalement pour des questions de temps de calcul. Pour obtenir une surface «lisse», une réduction de la taille des «carreaux» est nécessaire, cette étape augmente donc le nombre de carreaux, qui augmente la durée du calcul.

Enfin, les inconvénients du modeleur surfacique gauche ne se caractérise que par le temps de réponse de celui-ci qui est proportionnel à la complexité de la pièce modelisée

Les logiciels de modélisation 3D volumique

Les modeleurs 3D volumiques sont les modeleurs les plus complets, car ils englobent les caractéristiques et qualités des précédents. Ils permettent la représentation dans l'espace, avec la notion de matière.

Pour créer un objet, le modeleur volumique utilise (1) des primitives volumiques qu’il assemble par des (2) opérateurs logiques, qui les manipulent par des (3) opérateurs géométriques, qui conservent les étapes de la construction.

1. Les primitives volumiques sont des volumes simples qui sont stockés en bibliothèque. Les plus courants sont parallélépipède, cylindre, sphère, cône, pyramide ou polyèdre. Techniquement, une infinité de primitives est requis pour créer une pièce complexe.

2. Les opérateurs logiques sont les opérations booléennes classiques : union, intersection, différence. Ils permettent de combiner les primitives pour créer des solides complexes.

3. Les opérateurs géométriques sont des transformations géométriques classique, comme la translation, la rotation ou même la symétrie.


Avantages

Ce modeleur apporte la notion de matière. Il donne une définition de l'objet ce qui en fait le modeleur préféré des concepteurs d'éléments de machines.

Il facilite la conception par la possibilité qu'il offre de pouvoir concevoir des dispositifs qui peuvent être très complexe. Il permet surtout de faire le modèle 3D exactement comme on l'imagine en suivant le processus mental du concepteur.

Les formats d'enregistrements

STL : fichier de stéréolithographie

Le fichier STL est une approximation de la surface externe d'un objet à l'aide de triangles (ou de facettes triangulaires). Il ne décrit que la géométrie de surface de l'objet modélisé en trois dimension. Le fichier de stéréolithographie ne comporte pas d'informations sur la couleur ni la texture. Il génère simplement des points sur la surface de la pièce qui sont reliés par des lignes en formant à chaque fois des triangles. Chaque triangle doit partager deux sommet avec les triangles connexes, c'est-à-dire que le sommet d'un triangle ne doit jamais être sur l'arête d'un autre. Par exemple, une sphère enregistrée en fichier STL aura une allure semblable à un dôme géodésique, un peu à l'image de "la Biosphère" de l'île Sainte-Hélène à Montréal (dôme géodésique), conçue par le designer Richard Buckminster Fuller.

PLY

Le PLY est un format de fichier de polygone (Polygon File Format). Il a été conçu pour stocker de l'information récupéré par un scanner 3D. Il peut contenir une grande quantité d'information, tel que les couleurs, les textures ou les transparences.

AMF

Le fichier AMF (Additive Manufacturing File) a été créé dans le but de normaliser les fichiers d'objets à imprimer en 3D. Contrairement aux fichiers .stl, les fichiers AMF peuvent contenir de l'information sur les couleurs ou encore les matériaux. Il a été créé sous une licence ouverte[1].

Tableau comparatif des principaux modeleurs 3D[2]

Modeleur Conception mécanique Sculpture digitale Difficulté d'apprentissage
3Ds Max Non Oui Difficile
Autocad 3D Oui Non Difficile
Blender Non Oui Difficile
CATIA Oui Non Difficile
Maya Non Oui Difficile
Rhinoceros Non Oui Difficile
Solid Edge Oui Non Difficile
SolidWorks Oui Non Difficile
SketchUp Pro Oui Non Assez facile
ZBrush Non Oui Difficile
[3]
  1. AMF - Home. (2016). Récupéré de https://amf.wikispaces.com/
  2. Berchon, Mathilde, and Bertier Luyt. (2013) L’impression 3D. Paris: Eyrolles.
  3. Berchon, Mathilde, and Bertier Luyt. (2013) L’impression 3D. Paris: Eyrolles.