La place de la chaîne numérique

Problématique: Comment - récupérer, - lire, - exploiter les informations provenant d’une maquette numérique? L’ interprétation des données numériques peut varier d'un éditeur à l'autre, ce qui entraîne parfois erreurs ou pertes d'informations sur les modèles.

Sommaire: - Définition de la chaîne numérique, - Les différentes géométries de la pièce, - La maquette numérique spécifiée (la donnée de départ), - La FAO dans la chaîne numérique, - La vérification des pièces, - Les formes complétées de la chaîne numérique, - L’intégrité et le respect du modèle numérique, - Les évolutions de formats et de structure, - La chaîne numérique dans les savoirs.

Chaîne numérique: CAO FAO MOCN MMT Application logicielle de CAO Chaîne numérique: Ensemble des données "informatisées" qui représente la géométrie de la pièce. Les fichiers contenant ces données forment une succession de maillons reliées entre eux et interdépendants. Cette géométrie est transformée, évolue, et " s’enrichie" pendant les étapes de conception et d’industrialisation du produit. Application logicielle de FAO Il devient alors important de se préoccuper de la portabilité du modèle initial et des pertes éventuelles qu’il peut subir par les formats de transfert ou d’exploitation et par les équipements. C’est la clé de la continuité de la chaîne numérique et donc de sa validité. Moyen numérisé de production MOCN Moyen numérique de mesure ; MMT

Les différentes géométries: CAO Application logicielle de CAO Une norme Le domaine de la spécification: Maquette numérique spécifiée: définition numérique du produit (modélisation géométrique + spécifications dimensionnelles, de forme, et d’état de surface) Application logicielle de FAO Programme des machines à commande numérique (commande en vitesse et en position des différents actionneurs) Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle Géométrie approchée de l’élément réel, obtenue à partir des points palpés Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification:

“ une norme “ “des définitions “ Les éléments géométriques d’une pièce ou Les différentes géométries associées à une pièce La norme ISO 14660 définie des éléments géométriques d’une pièce qui existent dans TROIS domaines: Le domaine de la spécification: c’est la(es) représentation(s) donnée(s) de la « future »pièce imaginée par le concepteur Le domaine de la pièce: Le domaine de la spécification: Le domaine de la vérification: Maquette nominale: modélise la pièce par des éléments géométriques théoriquement exacts. Il s’agit d’entités géométriquement parfaites Maquette nominale spécifiée: définie les espaces, les marges qui doivent contenir la pièce réelle. Le domaine de la pièce: le réel le monde physique c’est la géométrie réelle de la pièce, ceux sont les éléments qui existent physiquement et qui séparent la pièce de son environnement. Le domaine de la vérification: la représentation d’une pièce est donnée au travers d’un échantillonnage par des instruments de mesure c’est une géométrie approchée de l’élément réel, obtenue par extraction d’un nombre fini de points de l’élément réel.

Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Les différentes géométries: Application logicielle de CAO Maquette numérique spécifiée: issue de la conception détaillée du produit*, c’est la donnée de départ pour la fabrication et le contrôle du produit Le domaine de la spécification: Exemple: carter moteur Exemple: support *encore, dans certaines situations de sous traitance, le modèle numérique est à construire à partir d’un document papier Application logicielle de FAO Exploitation de la maquette et création de géométries intermédiaires pour générer les trajectoires et contrôler les collisions Exemple: carter moteur Exemple: support Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle La géométrie mesurée, image du réel est "rapprochée " de la géométrie spécifiée Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification: Exemple: carter moteur Exemple: support

La donnée de départ: la maquette numérique spécifiée des définitions Le modèle nominal: c’est la géométrie absolue de la pièce Le modèle spécifié: définie les marges pour « contenir » la géométrie réelle de la pièce retour " 3D" spécifié

La donnée de départ: la maquette numérique spécifiée des définitions Le modèle spécifié: définie les marges pour « contenir » la géométrie réelle de la pièce Le modèle nominal: c’est la géométrie absolue de la pièce Aujourd’hui les modeleurs volumiques commencent à proposer des modèles “3D“ spécifiés

Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Les différentes géométries: Application logicielle de CAO Maquette numérique spécifiée: issue de la conception détaillée du produit*, c’est la donnée de départ pour la fabrication et le contrôle du produit Le domaine de la spécification: Exemple: carter moteur Exemple: support Application logicielle de FAO Exploitation de la maquette et création de géométries intermédiaires pour générer les trajectoires et contrôler les collisions Exemple: carter moteur Exemple: support Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle La géométrie mesurée, image du réel est "rapprochée " de la géométrie spécifiée Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification: Exemple: carter moteur Exemple: support

La donnée de départ: la maquette numérique spécifiée des définitions Le modèle nominal: c’est la géométrie absolue de la pièce Le modèle spécifié: définie les marges pour « contenir » la géométrie réelle de la pièce 0,4 retour

Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Les différentes géométries: Application logicielle de CAO Maquette numérique spécifiée: issue de la conception détaillée du produit*, c’est la donnée de départ pour la fabrication et le contrôle du produit Le domaine de la spécification: Exemple: carter moteur Exemple: support Application logicielle de FAO Exploitation de la maquette et création de géométries intermédiaires pour générer les trajectoires et contrôler les collisions Exemple: carter moteur Exemple: support Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle La géométrie mesurée, image du réel est "rapprochée " de la géométrie spécifiée Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification: Exemple: carter moteur Exemple: support

Dans la FAO, la problématique est de générer les parcours d’outil à partir de la maquette récupérée de la CAO Il faut définir: - les trajectoires de coupe, - les retours rapides, - les dégagements, - les entrée et sorties

Dans la FAO, Il faut extraire* les éléments géométriques qui définissent les trajectoires de coupe Supprimer* les éléments géométriques inutiles,construire les entrées et sorties Eviter* les collisions avec les outillages dont ont aura intégré* la maquette numérique En fonction des dimensions de la géométrie nominale, ajuster ces trajectoires aux dimensions souhaitées de la pièce * Ces opérations sur la géométrie sont faites manuellement ou automatiquement en fonction de la FAO utilisée et des stratégies d’usinage retenues Ces surfaces sont des entités géométriques simples: plan, cylindres, cônes, poches …. Pour obtenir ces surfaces, seule une matérialisation de la surface suffie: droite, point….. retour

Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Les différentes géométries: Application logicielle de CAO Maquette numérique spécifiée: issue de la conception détaillée du produit*, c’est la donnée de départ pour la fabrication et le contrôle du produit Le domaine de la spécification: Exemple: carter moteur Exemple: support Application logicielle de FAO Exploitation de la maquette et création de géométries intermédiaires pour générer les trajectoires et contrôler les collisions Exemple: carter moteur Exemple: support Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle La géométrie mesurée, image du réel est "rapprochée " de la géométrie spécifiée Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification: Exemple: carter moteur Exemple: support

Dans la FAO, la problématique est de générer les parcours d’outil Il faut extraire* les éléments géométriques qui définissent les trajectoires de coupes: ici on ne connaît pas la "situation" des surfaces autrement que par la maquette numérique . Elles sont conçues « dans l’ensemble ». La forme résulte d’un calcul d’écoulement de fluide sur la voilure de l’aéronef C’est le choix de la stratégie d’usinage qui fera « coller au mieux » les trajectoires de l’outil à la géométrie Le modèle numérique continu pourra se trouver discrétisé suivant deux directions:direction de balayage et direction d’avance Pour appliquer la stratégie d’usinage qui convient le mieux, il faut détecter la géométrie de la surface et son paramétrage: - surface plane - surface réglée - surface définie par des représentations polynomiales . * Ces opérations sur la géométrie sont faites manuellement ou automatiquement en fonction de la FAO utilisée

Dans la FAO, la problématique est de générer les parcours d’outil La géométrie transmise à la MOCN est fonction de la stratégie d’usinage Géométrie nominale Trajectoire: géométrie transmise à la MOCN La FAO scinde la trajectoire de l’outil en petits mouvements parcourus en interpolation linéaire. Ce traitement de la géométrie est réalisé en fonction d’un paramètre de hauteur de corde saisi par le technicien méthode. Hauteur de corde Une faible hauteur de corde "alourdit le fichier". Géométrie nominale Hauteur de crête La FAO détermine un pas de balayage en fonction d’un paramètre de hauteur de crête saisi par le technicien méthode. Géométrie réelle de la pièce Une faible hauteur de crête "alourdit le fichier". Il faudra s’assurer que ces valeurs soient compatibles avec la géométrie attendue de la pièce. retour

Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Les différentes géométries: Application logicielle de CAO Maquette numérique spécifiée: issue de la conception détaillée du produit*, c’est la donnée de départ pour la fabrication et le contrôle du produit Le domaine de la spécification: Exemple: carter moteur Exemple: support Application logicielle de FAO Exploitation de la maquette et création de géométries intermédiaires pour générer les trajectoires et contrôler les collisions Exemple: carter moteur Exemple: support Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle La géométrie mesurée, image du réel est "rapprochée " de la géométrie spécifiée Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification: Exemple: carter moteur Exemple: support

Lors du contrôle il faut associer deux géométries pour les comparer La problématique est: D’une part de récupérer un format de modèle: - qui définisse au mieux la géométrie nominale (et la géométrie spécifiée) - compatible avec les moyens de mesure utilisé - utilisable pour préparer une gamme de mesure Format .sat issu de la maquette CAO( celle- ci est au format parasolid par exemple) D’autre part, d’extraire par mesurage une géométrie qui est l’image la plus approchée possible du réel Écarts de mesure Géométrie obtenue après mesurage et traitement retour

Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Exemple: carter moteur Les différentes géométries: Application logicielle de CAO Maquette numérique spécifiée: issue de la conception détaillée du produit*, c’est la donnée de départ pour la fabrication et le contrôle du produit Le domaine de la spécification: Exemple: carter moteur Exemple: support Application logicielle de FAO Exploitation de la maquette et création de géométries intermédiaires pour générer les trajectoires et contrôler les collisions Exemple: carter moteur Exemple: support Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle La géométrie mesurée, image du réel est "rapprochée " de la géométrie spécifiée Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification: Exemple: carter moteur Exemple: support

Lors du contrôle il faut associer deux géométries pour les comparer Format .sat issu de la maquette CAO Écarts de mesure Géométries nominale et spécifiée Géométrie image du réel Géométrie obtenue après mesurage et traitement retour

La géométrie mesurée est influencée par: Écarts des géométries des définitions Point de contact réel Géométrie réelle (domaine de la pièce) Stylet Point de contact saisi par la MMT Géométrie mesurée, image du réel (domaine de la vérification) Coordonnées du centre du stylet corrigé de son rayon suivant la direction d’accostage. La direction d’accostage est confondue à la normale locale à la géométrie nominale Point de contact théorique Erreur de palpage Surface réelle Surface théorique Point de la surface théorique Géométrie nominale spécifiée (domaine de la spécification) La géométrie mesurée est influencée par: - le choix des points palpés sur la surface réelle - la géométrie du stylet - le traitement numérique du nuage de points retour

Formes complétées de la chaîne numérique CAO Application logicielle de CAO Application logicielle de Mécanique Le domaine de la spécification: application Application logicielle de CAO Outillage application Application logicielle de FAO Gestion Documents techniques Application logicielle de Simulation exemple exemple Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification:

Validation d’un principe d’outillage à l’aide d’un logiciel de calcul par éléments finis. Etude de la déformation de la pièce sous les effets des actions mécaniques de serrage en mandrin 3 mors La maquette numérique Les sollicitations mécaniques Le maillage L’analyse de la déformée

Formes complétées de la chaîne numérique CAO Application logicielle de CAO Application logicielle de Mécanique Le domaine de la spécification: application Application logicielle de CAO Outillage application Application logicielle de FAO Gestion Documents techniques Application logicielle de Simulation exemple exemple Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification:

Conception d’un outillage simple à l’aide d’un modeleur "3D “ et d’une bibliothèque d’ éléments standards Z Installation de la pièce sur la machine Nez de broche La maquette numérique Le paramétrage judicieux des contraintes permettra la portabilité de la chaîne: aptitude à prendre en compte les évolutions des géométries Bibliothèque d’éléments standards Mise en place des éléments standards Conception dans l’assemblage de corps

Formes complétées de la chaîne numérique CAO Application logicielle de CAO Application logicielle de Mécanique Le domaine de la spécification: application Application logicielle de CAO Outillage application Application logicielle de FAO Gestion Documents techniques Application logicielle de Simulation exemple exemple Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification:

Mise à jour automatique la documentation

Formes complétées de la chaîne numérique CAO Application logicielle de CAO Application logicielle de Mécanique Le domaine de la spécification: application Application logicielle de CAO Outillage application Application logicielle de FAO Gestion Documents techniques Application logicielle de Simulation exemple exemple Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: La pièce réelle Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification:

Simulation à partir du code machine du processus d’usinage: détection de collisions dégagements rapide en pleine matière déplacements incorrects sur plus ou manque de matière ……….. retour

Les changements de formats CAO Application logicielle de CAO Le domaine de la spécification: Application logicielle de FAOC Exemple : clarinette Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: Exemple: support moteur Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification:

Analyse d’une entité géométrique: cylindre Format du modeleur: parasolid Format de récupération:sat La maquette numérique: .SLDPRT Maquette numérique: .SAT L’application logicielle reconnaît des demi-cylindres: il devient donc indispensable de s’intéresser à leurs caractéristiques respectives, il est nécessaire d’utiliser les outils d’analyse et de réparation des modèles (autohealing) Après réparation le modèle ne possède qu’un seul cylindre (entier) retour

Les changements de formats CAO Application logicielle de CAO Le domaine de la spécification: Application logicielle de FAO Exemple : clarinette Moyen numérisé de production MOCN Le domaine de la pièce: Exemple: support moteur Moyen numérique de mesure ; MMT Le domaine de la vérification:

Analyse d’une surface complexe Format du modeleur: .mod Formats de récupération: .sldprt & .mc9 Pièce aéronautique de structure de voilure. Données de départ: Le modèle nominal: format du modeleur Catia V. Le modèle spécifié: format .tif (extrait) Surface dont on ne connaît pas le paramètrage. Elle est conçue « dans l’ensemble ». Sa forme résulte d’un calcul d’écoulement de fluide sur la voilure de l’aéronef Comment récupère-t-on les données de la surfaces dans l’application de FAO?

Analyse d’une surface complexe Pièce aéronautique de structure de voilure. Analyse d’une surface complexe Format .igs Format .mc9 Il faudra s’assurer que ces écarts sont compatibles avec la géométrie attendue de la pièce Section z=17750 analyse Section z=17750 retour

Les évolutions des formats d’échange Quelle entité ? Comment l’usiner ? Avec quoi ? Langage orienté objet: Implanter davantage de fonctions intelligentes sur les CN. Supprimer les post-pro. coûteux et source d’ennui. Ordres élémentaires de déplacements. Trajectoires simples. Les programmes ne sont pas interchangeables d’une machine à l’autre. Ne supporte pas les géométries complexes. Génère des programmes très lourds. APT STEP-NC ISO 14649 Post-Processeur Code G,M.. ISO 6983 Enjeux: - réduire de 35% le temps FAO - réduire de 75% le nombre de "schéma envoyé“ de la CAO vers la FAO - réduire de 50% le temps machine pour les petites séries

L’organisation logicielle Base de données unique Application logicielle de FAO CAO Application logicielle de Mécanique Application logicielle de CAO Outillage Application logicielle de Simulation Application logicielle de Mesure Gestion des Documents Application logicielle “Métier" Moyen numérisé de production MOCN L’organisation logicielle est bâti autour d’un noyau. Ce noyau constitue une base de données unique. Le développement des applications se fait autour de ce noyau. Chaque application utilisent la même base de données. La nécessité d’un format d’échange unique s’impose.

L’organisation logicielle Dans une organisation dite linéaire, chaque fichier contient le résultat de l’activité précédente avec un enrichissement de la base de données: gamme, parcours d’outil pour la FAO … Fichier de données Application logicielle de FAO CAO Moyen numérisé de production MOCN Fichiers de données Post-pro. Fichiers de données Fichiers de données Fichiers de données Application logicielle “Xxx"

La chaîne numérique dans les savoirs S5.1.4 Spécification géométrique du produit: -relation avec la maquette et les spécifications d’industrialisation S5.3.3 Exploitation des modèles 3D Mise en plan et habillage de la mise en plan pour la cotation Edition de nomenclature Format des maquettes numériques des pièces d’un ensemble Adaptation d’un modèle pour une exploitation FAO, pour la métrologie assistée par ordinateur, pour une simulation ou pour un prototypage S8.1 Chaîne numérique et conception des processus Architecture et continuité de la chaîne numérique: modèles, formats d’échange associés, traçabilité Bases de données Exploitation des outils logiciels pour: - le choix et la détermination des grandeurs techniques - la détermination des trajectoires outils et la génération des programmes de pilotage des moyens de production à l’aide des logiciels de CFAO - l’élaboration et l’édition des documents de fabrication - la simulation des moyens de production en vue de valider des solutions retenues.

La place de la chaîne numérique

" des définitions " Le domaine de la spécification: Maquette nominale: modélise la pièce par des éléments géométriques théoriquement exacts. Il s’agit d’entités géométriquement parfaites Maquette nominale spécifiée: définie les espaces, les marges qui doivent contenir la pièce réelle. Le domaine de la pièce: c’est la géométrie réelle de la pièce, ceux sont les éléments qui existent physiquement et qui séparent la pièce de son environnement Le domaine de la vérification: c’est une géométrie approchée de l’élément réel, obtenue par extraction d’un nombre fini de point de l’élément réel.