Scanner 3D pour la CAO : Les meilleurs scanners 3D et logiciels

La conception assistée par ordinateur (CAO) est définie comme l’utilisation d’ordinateurs pour aider à la création, à la modification ou à l’optimisation d’une conception. Les logiciels de CAO permettent aux concepteurs et aux ingénieurs de modéliser des formes et d’ajouter des caractéristiques dans le but ultime de produire des pièces. Cependant, le processus de CAO est une procédure numérique fermée, ce qui signifie que toutes les fonctions ont lieu numériquement à l’intérieur de l’ordinateur. Mais comment pouvons-nous entrer dans ce processus, sachant que nous ne pouvons pas insérer un objet physique dans un ordinateur ?

Les nouvelles pièces peuvent être conçues entièrement et directement dans un logiciel de CAO ou elles peuvent être sculptées à la main à l’aide d’argile ou d’autres matériaux. Il ne faut pas oublier les pièces obsolètes et les composants endommagés, qui ont souvent besoin d’être mis à jour, remplacés ou intégrés dans un nouvel assemblage ou environnement. Ainsi, un pont entre le monde physique et le monde numérique est nécessaire pour passer d’un objet existant à un modèle CAO. Le processus de conversion d’un objet physique en un modèle 3D virtuel est appelé rétro-ingénierie, et le pont entre les mondes peut être franchi grâce à la numérisation 3D.

Lorsqu’ils conçoivent de nouveaux produits ou adaptent des pièces existantes, les ingénieurs et les concepteurs aiment utiliser les scanners 3D comme point de départ pour numériser des modèles en argile ou mesurer des objets physiques afin de reconstruire leurs modèles 3D et de les intégrer dans leurs conceptions.

Mais le rôle des scanners 3D ne s’arrête pas à l’étape de la conception. Ils peuvent être utilisés tout au long du processus de développement de produit. Après la fabrication, la numérisation 3D participe au contrôle de la qualité en vérifiant que la pièce est précise et conforme au modèle CAO. Ensuite, lors de l’utilisation des pièces, la numérisation 3D peut révéler s’il y a des déformations, montrant aux ingénieurs et aux concepteurs où des renforcements, des améliorations ou des variations devraient être ajoutés dans la prochaine version.

Dans cette publication « Scanner 3D pour la CAO », nous souhaitons vous guider dans le processus de rétro-ingénierie et démystifier le passage d’une numérisation 3D à un modèle CAO. Nous souhaitons également aborder la qualité des modèles 3D générés par les scanners 3D. Enfin, nous souhaitons vous aider à choisir le meilleur scanner 3D et le meilleur logiciel de numérisation vers la CAO en fonction de vos besoins et de votre budget.

Le chemin vers la CAO

Supposons que vous deviez remplacer un composant endommagé ou mettre à jour une pièce obsolète pour laquelle le modèle CAO original est inexistant ou inaccessible. Vous devez donc créer un nouveau modèle CAO pour la fabrication. Vous pouvez soit commencer votre conception CAO à partir d’une toile blanche, ce qui risque d’être un processus itératif long et fastidieux, soit exploiter les données dont vous disposez déjà sur l’objet existant et utiliser ces informations comme base de votre conception, ce qui rendra votre travail plus précis et plus efficace. Cette voie fait appel à la numérisation 3D.

Voici les étapes typiques pour créer un modèle 3D virtuel à partir d’un objet physique existant :

1. Obtenir le maillage de numérisation 3D (STL) en numérisant la pièce en 3D.
2. Extraire les informations dimensionnelles, telles que les géométries, les dimensions et les coupes transversales.
3. Importer les modèles dans un logiciel de CAO et procéder à la modélisation CAO.
4. Comparer le modèle CAO résultant (STEP ou IGES) avec le maillage de numérisation 3D initial.
5. Analyser le retour d’information et utiliser la comparaison pour optimiser la modélisation inverse de la CAO.
6. Exporter le modèle CAO final de la pièce pour la fabrication.

Un scanner 3D peut-il produire directement un modèle CAO ?

En résumé, le scanner 3D produit un maillage, ou nuage de points, qui fournit toutes les informations dimensionnelles nécessaires sur la géométrie de surface de la pièce. Ce maillage peut ensuite servir de modèle pour esquisser le nouveau modèle CAO. Les modèles CAO sont généralement créés à l’aide de solides géométriques ou de surfaces de types NURBS (courbes vectorielles de base rationnelles non uniformes), qui consistent en des points reliés par des courbes, tandis que les scans 3D sont généralement exportés sous forme de maillages, qui sont constitués de millions de petits triangles.

Ainsi, un scanner 3D ne produit pas directement un modèle CAO. Une étape intermédiaire de modélisation de la numérisation vers la CAO est nécessaire pour combler l’écart et convertir les triangles non éditables en surfaces NURBS éditables, avec lesquelles vous pourrez créer un modèle CAO solide avec des caractéristiques éditables.

Quelle est la qualité des modèles 3D générés et un post-traitement est-il nécessaire ?

En fonction de vos besoins, il existe différentes méthodologies pour créer un modèle CAO à partir d’un objet existant vous pouvez vouloir (1) reproduire un modèle CAO avec des dimensions exactes et des angles précis pour développer et fabriquer de nouvelles pièces, ou (2) reproduire une copie exacte d’une pièce (généralement constituée de formes organiques) dans son état actuel. La première possibilité crée une intention de conception et produit un modèle paramétrique. La deuxième option fournit une reproduction en l’état et produit un modèle de surface. Il existe également des modèles hybrides, qui combinent les deux méthodes pour différentes zones de l’objet.

Pour obtenir un modèle paramétrique à partir d’un maillage de numérisation 3D, vous devez d’abord comprendre comment l’objet a été conçu. Pour ce faire, vous devez extraire des informations des données de numérisation en créant des entités, telles que des plans, des cylindres ou des sections transversales, sur le maillage. Ces opérations s’effectuent directement dans le logiciel passerelle de la numérisation vers la CAO tel que VXmodel.. Le modèle paramétrique et ses entités peuvent ensuite être transférés vers votre logiciel de CAO préféré.

De même, pour obtenir un modèle de surface de forme libre basé sur un maillage de numérisation 3D optimisé, vous devez recréer la forme exacte d’un objet numérisé. Pour ce faire, vous devez améliorer et optimiser le maillage en remplissant les trous, en lissant les surfaces et en ajustant les limites. Ensuite, sur le maillage optimisé, vous pouvez créer des surfaces de forme libre précises (NURBS) avec des points de contrôle. Encore une fois, toutes ces opérations se font directement dans le logiciel passerelle de la numérisation vers la CAO avant d’importer le modèle de surface de forme libre dans le logiciel de CAO.

Le scanner 3D ne génère pas directement des surfaces NURBS (STEP ou IGES), mais le logiciel passerelle de la numérisation vers la CAO le peut. Néanmoins, les modèles 3D doivent ensuite être importés dans un logiciel de CAO afin d’obtenir un modèle paramétrique pour l’intention de conception.

Sélection des scanners 3D et du logiciel de numérisation vers la CAO

Avant de choisir un scanner 3D et un logiciel de numérisation vers la CAO, vous devez identifier vos besoins.

• Quelle est la taille de la pièce que vous souhaitez numériser ?
• Sa géométrie est-elle simple ou complexe ?
• Pouvez-vous facilement déplacer la pièce lors de la session de numérisation ?
• De quelle précision et de quel niveau de détail avez-vous besoin ?
• Quel est votre budget ?

Avez-vous besoin d’un scanner 3D fixe ou mobile ?

Les systèmes de numérisation fixes sont une option pour les budgets limités, mais, comme leur nom l’indique, ils nécessitent que la pièce soit amenée au système, et ils conviennent surtout aux pièces de taille limitée. Les scanners mobiles, qui comprennent à la fois des bras articulés et des scanners manuels, sont généralement plus précis et mieux adaptés aux pièces de grande taille et, comme leur nom l’indique, ils vont vers la pièce plutôt que l’inverse.

Scanners 3D pour la CAO et rétro-ingénierie

Creaform offre une variété de scanners 3D manuels, mais trois séries se démarquent pour les applications de développement de produits et de rétro-ingénierie. En fonction de votre budget et de vos exigences spécifiques en matière de vitesse et de précision, un scanner 3D Creaform peut certainement répondre à vos besoins.

La série HandySCAN 3D|SILVER offre le meilleur rapport qualité-prix pour les innovateurs en technologie qui souhaitent développer de meilleurs produits mieux adaptés aux besoins des clients. Cette technologie éprouvée et fiable est accessible aux petits budgets et peut raccourcir le processus de développement.

Le Go!SCAN SPARK offre l’expérience 3D la plus rapide et la plus facile pour le développement de produits, la conception et la rétro-ingénierie. Il permet le développement de nouveaux produits, avec des formes et des conceptions plus complexes, et donne un avantage concurrentiel en accélérant la mise sur le marché.

La série HandySCAN 3D|BLACK est le scanner 3D portable accrédité ISO 17025 le plus fiable et le plus précis disponible sur le marché. Il peut générer des mesures 3D précises et des résultats haute résolution avec la meilleure qualité de numérisation.

Comment passer du scanner 3D au modèle CAO final

Comme indiqué précédemment, la numérisation 3D et la modélisation CAO sont comme deux lignes de métro différentes qui nécessitent un logiciel de numérisation vers le logiciel CAO pour les relier efficacement.

L’une des solutions consiste à opter pour un logiciel complet d’ingénierie inverse (RE), tel que Geomagic Design X, qui offre des fonctionnalités performantes pour l’alignement, l’extraction d’informations et la modélisation de caractéristiques. Les logiciels complets de rétro-ingénierie remplacent essentiellement les logiciels de CAO pour les activités de rétro-ingénierie. En fait, il s’agit d’une « solution haut de gamme » pour les concepteurs qui font de l’ingénierie inverse tous les jours ou toutes les semaines. Par conséquent, les concepteurs qui se sentent généralement à l’aise avec leur logiciel de CAO préféré doivent apprendre à utiliser un nouveau logiciel doté de fonctionnalités différentes. Cette solution est également plus coûteuse que les autres options.

Une autre solution consiste à commencer la conception à partir d’une toile vierge directement dans le logiciel de CAO sans recourir à l’ingénierie inverse. Les logiciels de CAO sont connus pour être l’endroit préféré des concepteurs pour la modélisation des caractéristiques, mais développer une esquisse à partir de rien peut être un parcours long et fastidieux. De plus, les logiciels de CAO ont des fonctionnalités limitées pour l’édition de maillage, l’alignement et l’extraction d’informations du maillage.

Une approche plus attrayante consiste à choisir un logiciel passerelle de la numérisation vers la CAO, tel que VXmodel de Creaform, qui comprend toutes les fonctionnalités permettant d’aligner, de nettoyer et d’optimiser le maillage ainsi que d’extraire les propriétés dimensionnelles avant de transférer les entités et la section transversale dans un logiciel de CAO, tel que SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, et Solid Edge, où les concepteurs peuvent confortablement procéder à la modélisation des caractéristiques. Cette option est plus attrayante car elle est moins coûteuse qu’un logiciel de rétro-ingénierie complet ; elle est également plus simple à utiliser et plus facile à apprendre.

Avantages de la numérisation 3D pour les concepteurs CAO

Les avantages de l’utilisation de rétro-ingénierie de numérisation vers la CAO pour créer des modèles CAO sont importants. Elle permet aux concepteurs et aux ingénieurs de créer leurs modèles 3D à partir de pièces existantes en moins de temps, de réduire le nombre d’itérations menant à une pièce prête à être fabriquée, et d’obtenir un ajustement parfait des pièces de rétrofit du premier coup. Elle peut également raccourcir le développement des produits et les délais de mise sur le marché. Mais, plus important encore, elle fournit une base précise sur laquelle les concepteurs et les ingénieurs peuvent construire et améliorer leurs modèles – au lieu de partir de zéro – en leur donnant plus de moyens pour concevoir des géométries complexes, des formes modernes et des surfaces organiques

Le logiciel passerelle de la numérisation vers la CAO est également idéal pour les experts en CAO, car il constitue le chemin le plus court pour revenir à votre flux de travail et à votre logiciel de modélisation CAO préféré. Pourquoi apprendre un tout nouveau logiciel d’ingénierie inverse alors que vous maîtrisez déjà SOLIDWORKS, Autodesk Inventor et Solid Edge ?

En bref, les produits conçus par rétro-ingénierie grâce à la numérisation vers la CAO sont non seulement de meilleure qualité, mais ils sont également prêts à être commercialisés avec moins d’itérations et en moins de temps. Cela est particulièrement vrai pour les pièces complexes à géométrie compliquée. Les scanners 3D professionnels Creaform, comme le Go!SCAN SPARK, rendent la rétro-ingénierie plus efficace, plus rapide et plus simple. Le logiciel passerelle de la numérisation vers la CAO tel que VXmodel, vous ramène à votre logiciel de CAO préféré plus rapidement que toute autre solution, afin que vous puissiez retrouver le plaisir de concevoir et d’innover !