CAO, CAE, FAO expliqués : Différences clés et comment ils travaillent ensemble

Qu'est-ce que la CAO ? Qu'est-ce que la CAE ? Qu'est-ce que la FAO ? Que sont ces logiciels et en quoi diffèrent-ils les uns des autres ? La première chose à savoir sur ces trois systèmes est les deux premières lettres de chaque abréviation. « CA » signifie Computer-Aided (assisté par ordinateur), ce qui veut dire que les trois systèmes sont créés pour aider l'utilisateur à atteindre son objectif plus vite en utilisant la puissance de calcul des ordinateurs. La dernière lettre pour CAO est Design (conception), pour CAE, Engineering (ingénierie), et pour FAO, Manufacturing (fabrication). Ce sont des logiciels d'ingénierie et de fabrication. Chacun a son propre but. L'article plongera dans une vue d'ensemble des trois systèmes et comment ils sont utilisés et leur but global.

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Vue d'ensemble de la Conception Assistée par Ordinateur (CAO)

Un programme de CAO est une technologie informatique qui conçoit un produit et documente la phase de conception du processus d'ingénierie. La CAO peut faciliter le processus de fabrication en transférant des diagrammes détaillés des matériaux du produit, des processus, des tolérances, et des dimensions. Elle peut être utilisée pour produire des diagrammes 2D ou 3D, qui peuvent ensuite être pivotés pour être vus sous n'importe quel angle, même de l'intérieur vers l'extérieur.

La Conception Assistée par Ordinateur est l'utilisation de systèmes informatiques pour assister à la création, la modification, et l'optimisation de la conception. Cela est souvent considéré comme un logiciel d'ingénierie.

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Les programmes CAO modernes peuvent améliorer :

1. Augmenter la productivité de l'ingénieur
2. Améliorer la qualité de la conception
3. Améliorer les communications par la documentation
4. Créer une base de données pour la fabrication

La sortie CAO est souvent sous forme de fichiers électroniques pour l'impression, l'usinage, ou d'autres opérations de fabrication.

Les programmes CAO modernes pour la conception mécanique utilisent soit des graphiques vectoriels pour les objets, soit peuvent produire des graphiques matriciels montrant l'apparence globale des objets de conception.

Cependant, les programmes logiciels d'ingénierie exigent plus que de simples formes. Comme dans le dessin manuel ou les dessins techniques et d'ingénierie, la sortie des programmes CAO doit transmettre des informations, telles que matériaux, processus, dimensions, et tolérances, selon des conventions spécifiques à l'application.

La CAO est un art industriel important largement utilisé dans de nombreuses applications, incluant l'automobile, la construction navale, l'aérospatiale, l'architecture, les prothèses, et bien plus. La CAO est aussi largement utilisée pour produire de l'animation par ordinateur pour les effets spéciaux dans les films, la publicité, et les manuels techniques, souvent appelée DCC (création de contenu numérique). La CAO a été une force motrice majeure pour la recherche en géométrie computationnelle, graphiques par ordinateur, et géométrie discrète.

Utilisations des programmes CAO modernes

La Conception Assistée par Ordinateur est l'un des nombreux outils utilisés par les ingénieurs et concepteurs et est utilisée de nombreuses façons selon la profession de l'utilisateur et le type de logiciel en question. La CAO est une partie de l'ensemble de l'activité de Développement de Produit Numérique (DPN) au sein des processus de Gestion du Cycle de Vie du Produit (GCVP), et en tant que telle les programmes CAO sont utilisés ensemble avec d'autres outils, qui sont soit des modules intégrés soit des produits autonomes tels que :

1. Ingénierie Assistée par Ordinateur (CAE)
2. Fabrication Assistée par Ordinateur (FAO)
3. Rendu photoréaliste
4. Gestion de documents et contrôle de révision utilisant la Gestion des Données Produit (GDP)

La CAO s'est avérée utile pour les ingénieurs aussi, en utilisant quatre propriétés qui sont :

1. Historique
2. Fonctionnalités
3. Paramétrisation
4. Contraintes de haut niveau

L'historique de construction peut être utilisé pour regarder en arrière dans les caractéristiques personnelles du modèle et travailler sur la zone unique plutôt que le modèle entier. Les paramètres et contraintes peuvent être utilisés pour déterminer la taille, la forme, et d'autres propriétés des différents éléments de modélisation.

Qui utilise la Conception Assistée par Ordinateur

Voici une courte liste de quelques personnes qui utiliseraient le plus probablement la CAO dans leur travail.

• Architectes
• Ingénieurs civils
• Ingénieurs électriciens
• Gestionnaires d'installations
• Designers d'intérieur
• Ingénieurs mécaniciens
• Ingénieurs structurels
• Géomètres
• Ingénieurs de fabrication
• Ingénieurs acousticiens
• Ingénieurs protection incendie
• Designers services alimentaires

Cette liste continue. La Conception Assistée par Ordinateur est utilisée dans de nombreuses industries, de l'aérospatiale, l'automobile, le textile, l'électronique, et bien plus. La Conception Assistée par Ordinateur permet aux entreprises d'explorer des idées modélisées avant que le prototypage physique ne soit implémenté. Principalement, les programmes logiciels d'ingénierie sont utilisés par les ingénieurs.

Vue d'ensemble de l'Ingénierie Assistée par Ordinateur (CAE)

C'est l'utilisation large de logiciels informatiques pour aider aux tâches d'analyse d'ingénierie. Les programmes logiciels d'ingénierie incluent l'analyse par éléments finis (AEF), la dynamique des fluides computationnelle (CFD), la dynamique multi-corps (MDB), et l'optimisation.

Les programmes logiciels d'ingénierie qui ont été développés pour soutenir ces activités sont considérés comme des outils CAE. Les outils CAE sont utilisés, par exemple, pour analyser la robustesse et la performance de composants et assemblages. Le terme englobe la simulation, la validation, et l'optimisation de produits et d'outils de fabrication. À l'avenir, les systèmes CAE seront les principaux fournisseurs d'informations pour aider à soutenir les équipes de conception dans la prise de décision.

Réseau Nodal d'Ingénierie Assistée par Ordinateur

En ce qui concerne les réseaux d'information, les systèmes CAE sont individuellement considérés comme un nœud unique sur un réseau d'information total et chaque nœud peut interagir avec un autre nœud sur le réseau. Ces nœuds jouent un rôle dans la méthode des éléments finis qui utilise la géométrie de modèle existante pour construire un réseau nodal à travers tout le modèle qui est ensuite utilisé pour déterminer comment le modèle performera, basé sur l'entrée de paramètres que la pièce réelle subirait, dans le monde réel. Les paramètres suivants sont typiquement utilisés en ingénierie mécanique pour les simulations CAE :

1. Température
2. Pression
3. Interactions entre composants
4. Forces appliquées

La plupart des paramètres utilisés pour la simulation sont basés sur l'environnement et les interactions que le modèle subirait pendant l'opération. Ceux-ci sont entrés dans le logiciel CAE comme moyen de voir si la pièce pourrait théoriquement gérer les contraintes de conception.

Les systèmes CAE peuvent fournir un soutien aux entreprises. Cela est réalisé par l'utilisation d'architectures de référence et leur capacité à placer des vues d'information sur le processus métier. L'architecture de référence est la base du modèle d'information, surtout les modèles de produit et de fabrication.

Domaines couverts par la CAE :

1. Analyse de contrainte sur assemblage composant utilisant AEF
2. Analyse thermique et écoulement fluide utilisant CFD
3. Dynamique multi-corps (DMC) et cinématique
4. Outils d'analyse pour simulation de processus pour processus de fabrication
5. Optimisation de la documentation de processus
6. Optimisation du développement produit
7. Vérification intelligente de non-conformité
8. Analyse de sécurité d'assemblages

En général, il y a trois phases dans toute tâche d'ingénierie assistée par ordinateur :

1. Prétraitement : définition du modèle et facteurs environnementaux à appliquer.
2. Analyse Solveur
3. Post-traitement des résultats

Les programmes logiciels d'ingénierie incluent tels que Abaqus, Ansys, MSC Adams Car, et bien plus. Les programmes CAO modernes exportent des modèles vers les programmes logiciels d'ingénierie pour l'analyse de prototype virtuel.

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Fabrication Assistée par Ordinateur (FAO)

La fabrication assistée par ordinateur est l'utilisation de logiciels informatiques pour contrôler les machines-outils et machines associées dans le processus de fabrication. Elle n'est pas techniquement considérée comme un système pour les programmes logiciels d'ingénierie, mais plutôt pour les machinistes du côté fabrication. Mais, les ingénieurs sont souvent exposés à cela. La FAO peut aussi faire référence à l'utilisation d'un ordinateur pour assister à toutes les opérations d'une usine de fabrication, incluant la planification, la gestion, le transport et le stockage. Son but principal est de créer un processus de production plus rapide et des composants et outillages avec des dimensions plus précises et une cohérence des matériaux. La FAO est un processus assisté par ordinateur ultérieur à la conception assistée par ordinateur (CAO) et parfois après l'ingénierie assistée par ordinateur (CAE), comme un modèle généré en CAO et vérifié en CAE peut être entré dans le logiciel FAO, qui contrôle la machine-outil.

Fraisage de Routage en Fabrication Assistée par Ordinateur

FAO utilisée pour les machines à Commande Numérique par Ordinateur

La Fabrication Assistée par Ordinateur est le code logiciel derrière les machines qui fabriquent les produits. Les machines à Commande Numérique par Ordinateur sont les dispositifs qui utilisent le code FAO pour la fabrication de produits. Les machines CNC incluent :

• Fraisesuses
• Tours
• Graveurs
• Rectifieuses de surface
• Soudures
• Fabrication par Électro-Érosion

Tout ce qu'un opérateur serait tenu de faire avec des machines-outils conventionnelles est programmable avec des machines CNC. La FAO fournit des instructions étape par étape que les machines-outils suivront pour compléter la fabrication du produit. Avant la FAO, le machiniste devait taper manuellement le code avant d'implémenter le programme. Cette entrée manuelle pouvait être laborieuse basée sur la complexité du produit final. La FAO a simplifié cela en incorporant un logiciel intelligent pour développer le code basé sur la plateforme IUG (Interface Utilisateur Graphique). Cela a rendu le code de fabrication facile à produire avec peu plus que simplement cliquer un bouton sur le processus désiré et générer le code pour la machine CNC.

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Comment la CAO, la CAE et la FAO travaillent ensemble

Un programme CAO moderne est nécessaire pour utiliser soit la fabrication, FAO, soit les programmes logiciels d'ingénierie, CAE. Car les deux systèmes nécessitent un modèle pour effectuer soit l'analyse soit la fabrication. La CAE nécessite le modèle géométrique pour déterminer le réseau nodal intégré à utiliser pour l'analyse. La FAO nécessite la géométrie de la pièce pour déterminer les parcours et coupes d'outils machine. Les deux nécessitent la CAO, mais la CAO peut être utilisée comme système autonome pour les modèles virtuels d'ingénierie. La CAO est la colonne vertébrale pour soit la FAO soit la CAE et est requise pour qu'elles fonctionnent correctement. Chaque logiciel est un outil puissant pour les ingénieurs et machinistes qui rendent les fonctions de travail quotidien plus faciles et plus efficaces, les utiliser correctement fournirait le bénéfice optimal pour les individus et les entreprises qui les utilisent.

Avez-vous déjà utilisé l'une de ces plateformes logicielles ? Si oui, expliquez si elles ont rendu la vie plus facile en les utilisant, ou pas ?

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