Comprendre la CAO :avantages clés et applications de prototypage rapide

La CAO est un terme qui signifie Conception Assistée par Ordinateur. Il s'agit du processus d'utilisation d'un logiciel informatique pour créer des modèles tridimensionnels de produits proposés. Ce type de logiciel est utilisé par de nombreuses industries afin de créer des ébauches et des modèles. Il peut être utilisé pour concevoir à la fois des dessins en deux dimensions et des modèles en trois dimensions avec des mesures précises.

Si vous lisez cet article, vous cherchez probablement à connaître les avantages de la CAO par rapport au dessin manuel et/ou son importance dans le prototypage rapide et la fabrication assistée par ordinateur. Il est important de comprendre le rôle crucial de la CAO dans la conception et la manière dont elle simplifie le flux de développement de produits, en particulier à cette époque où le travail à distance devient la nouvelle norme.

Qu'est-ce que la conception assistée par ordinateur (CAO) ?

L'origine des logiciels de conception assistée par ordinateur remonte à 1963, lorsque Ivan Sutherland a développé Sketchpad et que le Dr Patrick J. Hanratty a introduit le dessin et l'usinage automatisés (ADAM) en 1971.

Depuis lors, les logiciels d'ingénierie et de conception assistés par ordinateur ont parcouru un long chemin et sont devenus plus avancés à mesure que le système informatique s'améliore en introduisant un ensemble automatisé de fonctionnalités et d'outils de conception rendant le flux de travail de conception facile et agréable. Avant le développement de la CAO, les concepteurs utilisaient des crayons, des règles, des compas, des planches à dessin, des équerres, etc. pour créer des dessins 2D.

CAO est l'abréviation de Computer-Aided Design, qui désigne l'utilisation de logiciels informatiques pour la modélisation 2D et 3D de produits et de structures dans les domaines de l'ingénierie, de l'architecture et de la conception de produits industriels. C'est plus qu'un remplacement des croquis sur papier et au crayon, car il a apporté un tout nouveau niveau de possibilités aux ingénieurs, designers, techniciens et architectes.

Quels sont les avantages de la CAO par rapport au dessin manuel ?

La CAO offre un certain nombre d’avantages par rapport aux dessins manuels qui en font aujourd’hui un outil essentiel sur le marché de la conception. Ces avantages aident l'ingénieur ou le concepteur de produits contemporain de plusieurs manières.

1. Productivité

Les programmes de CAO évoluent continuellement en ajoutant divers outils et fonctionnalités qui augmentent la productivité du processus de conception. Ces outils aident à réduire le temps de développement du produit, ce qui à son tour réduit les coûts de production et réduit les erreurs en laissant moins de place aux erreurs, ce qui améliore également la qualité du produit.

Avec le dessin manuel, si des modifications étaient nécessaires, les croquis doivent être jetés et repartis entièrement de zéro. Les dessins numériques peuvent être édités très facilement à l'aide d'un programme de conception CAO et un nombre infini de variations modifiées peuvent être apportées sans avoir à les redessiner depuis le début. Différentes parties d'un même modèle peuvent être dessinées séparément par différents concepteurs et assemblées en CAO.

Et presque tous les systèmes de CAO disposent d'un ensemble de composants standard (par exemple des éléments de fixation tels que des boulons, des vis, des écrous, etc.) parmi lesquels les concepteurs peuvent choisir la taille appropriée et l'assembler. Des dessins 2D, des vues en coupe, des dessins détaillés et des vues auxiliaires peuvent être générés à partir de modèles 3D selon la convention standard préférée.

2. Précision

Le dessin manuel n'est pas compétent avec le dessin CAO pour créer des dessins techniques précis. Les programmes de CAO disposent de fonctionnalités et d'outils développés conformément aux conventions et normes de conception et de dessin, ce qui aide les concepteurs à réduire les pourcentages d'erreur. Et les fonctionnalités de conception complexes qui seraient extrêmement difficiles à réaliser avec un dessin manuel peuvent être rendues beaucoup plus faciles en CAO.

3. Lisibilité

Les dessins manuels peuvent parfois devenir flous, ce qui ne sera pas le cas dans les dessins CAO. Même si le modèle est très complexe, comportant de nombreuses pièces et fonctionnalités, les programmes de CAO doivent masquer et afficher des outils pour éliminer temporairement les parties sans importance et se concentrer sur les détails spécifiques du reste, ce qui n'est pas totalement possible avec le dessin sur papier et au crayon.

De plus, la disponibilité des vues isométriques 3D et des vues en coupe dans les conceptions CAO améliore la visibilité et la compréhension car elles permettent respectivement le tournage et le découpage, ce qui représente encore une fois un travail très chronophage dans la conception manuelle.

4. Présentation

Il est facile d'influencer vos clients et vos collègues en présentant votre conception avec des modèles virtuels sans avoir à fabriquer un prototype car vous pouvez simuler des mouvements, montrer les pièces internes par section et les montrer sous différents côtés. Vous pouvez même communiquer facilement la fonction et l'esthétique de votre conception à un profane sans formation d'ingénieur avec un modèle 3D rendu dans lequel différentes pièces ont des couleurs différentes.

5. Opérations ultérieures

 Outre la création de dessins, les logiciels de CAO ont la capacité de réaliser des calculs et des analyses techniques avec des équations mathématiques. Par exemple, le concepteur de produits peut calculer les propriétés géométriques (surface, volume, centre de gravité, etc.) et les propriétés de masse (masse, densité) du modèle, généralement en un seul clic dans les programmes de CAO.

De plus, de nombreux programmes de CAO prennent en charge l'étude et la simulation du mouvement, la modélisation paramétrique, l'analyse par éléments finis structurels, thermiques, fluides, etc. qui aident les concepteurs à analyser et à améliorer la résistance, la fonctionnalité et d'autres propriétés de leur modèle avant la fabrication.

Partage et collaboration

Un autre énorme avantage du dessin CAO par rapport au dessin manuel est qu'un concepteur peut créer un modèle et l'envoyer à un autre même s'il se trouve à l'autre bout du monde. Le récepteur peut afficher l'historique du modèle, voir exactement comment il est conçu et le modifier.  C'est trop difficile avec le dessin manuel.

La plupart des systèmes de CAO facilitent continuellement la collaboration pour le travail à distance en adoptant des outils de partage dans le cloud et de gestion automatisée des données qui permettent aux ingénieurs de modifier simultanément la même conception en temps réel, depuis n'importe où et sur n'importe quel appareil.

6. Documentation

Après la modélisation, les dimensions et mesures linéaires et angulaires des pièces, des assemblages et des sous-ensembles, ainsi que les nomenclatures, sont enregistrées numériquement et sauvegardées pour référence et utilisation futures. Dans le cas du dessin manuel traditionnel, le papier à croquis doit être rangé, ce qui est sujet aux dommages et à la détérioration.

Applications industrielles de la CAO

De nos jours, les progiciels de CAO commerciaux sont indispensables pour disposer d'un outil de conception dans les usines, les bureaux d'études et les universitaires, car ils permettent de gagner du temps et garantissent une bonne collaboration et une intégration transparente avec d'autres systèmes de production assistés par ordinateur tels que la FAO.

Beaucoup d'industries ; y compris les usines, l'architecture, les bureaux de conception de produits, etc. utilisent la CAO car elle optimise le flux de travail de conception et la livraison du produit final. La CAO améliore la collaboration au sein de l'entreprise et entre les secteurs et les travaux d'ingénierie simultanés.

CAO et FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur)

En plus de créer des modèles tels qu'imaginés, la CAO est utilisée en tandem avec la fabrication numérisée dans un processus appelé CAO/FAO. Lorsqu'elle est combinée avec la FAO, la CAO assiste dans toutes les phases de production d'un produit, y compris la planification des processus et de la production, l'ordonnancement, la gestion de la production et le contrôle qualité.

En CAO/FAO, les processus de conception et de production sont fusionnés puisque le fichier de sortie électronique du logiciel de CAO est utilisé dans les processus de production de pièces. Cela permet d'apporter des modifications à n'importe quelle partie du flux de travail et réduit le temps nécessaire pour passer des matières premières aux produits finis.

Le logiciel de CAO permet d'effectuer des simulations structurelles, thermiques, vibratoires, de mouvement en régime permanent et transitoires pour étudier et diagnostiquer les problèmes. Cela permet d'apporter de petites modifications en itérant les paramètres de conception et en constatant des améliorations.

CAO dans le prototypage et la fabrication rapides

Dans le prototypage rapide, les concepteurs peuvent donner vie à leur imagination et à leurs idées innovantes dès la première fois sans avoir à effectuer de multiples itérations. Cela offre une opportunité incroyable de communiquer vos idées avec des collègues, des clients ou même des utilisateurs finaux de manière visuelle et avec une expérience pratique et d'obtenir des commentaires et une preuve de concept de conception.

Le prototypage rapide minimise le temps et le gaspillage et favorise le processus de conception créative, en particulier pour les entreprises proposant des produits personnalisés et complexes. Presque toutes les méthodes de prototypage rapide s'appuient sur la conception assistée par ordinateur pour créer des prototypes. Nous pouvons donc dire que la CAO est au cœur du prototypage rapide. Voyons donc brièvement comment la CAO automatise les techniques de prototypage rapide d'usinage et de fabrication additive.

1. CAO avec usinage CNC

Le prototypage CNC comprenant le fraisage multi-axes de précision, le tournage, l'électroérosion à fil et le meulage est un processus soustractif dans lequel le prototype est réalisé en enlevant une grande partie du matériau. La large gamme de matériaux d'ingénierie difficiles à façonner avec d'autres méthodes de prototypage peuvent être fabriquées par usinage CNC. La plupart des machines CNC fonctionnent avec des codes G qui dictent la direction de l'outil de coupe, la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe. Et les codes G peuvent être obtenus à partir du format DXF des fichiers CAO.

2. CAO avec impression 3D

Le logiciel de CAO fournit aux utilisateurs les outils dont ils ont besoin pour créer un modèle 3D à partir de zéro. Ce modèle peut ensuite être traité, découpé et envoyé à une imprimante 3D pour impression. La création d'un modèle 3D est la première étape pour créer une réplique physique et réelle d'un objet ou d'un concept.

Avec un logiciel de CAO, vous pouvez exporter votre modèle vers un format de fichier compatible avec un logiciel de découpage. Ce logiciel de découpage traduit le modèle en instructions G-code pouvant être interprétées par une imprimante 3D. Une fois que l'imprimante dispose de ces instructions, elle peut créer une réplique physique du modèle numérique original.

3. CAO avec coulée sous vide

Le moulage sous vide utilise des moules en silicone pour fabriquer sous vide des composants en plastique et en caoutchouc de haute qualité. Le modèle principal utilisé pour la fabrication de moules est réalisé avec un modèle CAO 3D et fabriqué avec une technique de prototypage.

Conclusion

L’utilisation de la CAO dans le prototypage rapide présente également de nombreux avantages. Les logiciels de CAO évoluent constamment et deviennent de plus en plus conviviaux, ce qui permet aux personnes peu expérimentées de créer plus facilement des modèles complexes. De plus, les prototypes créés par CAO peuvent être facilement modifiés et testés, permettant un processus de conception plus efficace.

Vous possédez déjà un fichier CAO et vous vous demandez comment donner vie à vos idées ? WayKen est toujours là pour vous aider.

Nous sommes l'un des principaux fabricants de prototypage rapide avec une expérience exceptionnelle dans la production de prototypes et de pièces usinées de haute qualité. Grâce à nos années d'expérience et d'approches en usinage, nous pouvons gérer une variété de processus, y compris le service d'usinage CNC, l'impression 3D, le moulage par injection, etc. Alors, téléchargez votre fichier CAO aujourd'hui, et nous prendrons vos plans CAO et leur donnerons vie de la meilleure façon possible.

FAQ

Quel logiciel est utilisé pour la CAO ?

Les logiciels de CAO les plus populaires sont AutoCAD, CATIA, Fusion 360, Inventor, SolidWorks, Onshape et Solid Edges.

Quels sont les avantages du dessin CAO 3D par rapport au dessin CAO 2D ?

 Le modèle 3D offre une meilleure visualisation pour une personne n’ayant aucune connaissance en dessin technique. Il y a plus de satisfaction que la 2D lorsque le concepteur le regarde. Bien entendu, nous pouvons générer des vues 2D à partir de modèles 3D

Quelles sont les limites de la CAO ?

Parfois, un concepteur peut avoir une imagination fantaisiste en tête qui peut être modélisée en CAO mais qui est coûteuse à réaliser physiquement. Un utilisateur de CAO a besoin d'une formation pour utiliser chaque programme de CAO commercial.