Conception assistée par ordinateur (CAO)¶
Introduction¶
Définition
- Conception assistée par ordinateur (CAO)¶
La CAO est un logiciel couramment utilisé pour faciliter la conception et le dessin de pièces et d’assemblages dans le domaine de l’ingénierie. En FTC, la CAO est utilisée pour créer des modèles 3D de robots et concevoir des pièces personnalisées.
La CAO n’est pas nécessaire en FTC pour construire un robot réussi. De nombreuses équipes gagnantes n’ont pas du tout utilisé la CAO pour leur robot. D’autres équipes n’ont fait que des parties de leur robot en CAO. D’autres encore ont entièrement conçu leur robot en CAO.
Alors, quel est l’intérêt de la CAO ? Les nouvelles équipes sont encouragées à s’essayer à la CAO, surtout si elles ont un mentor ou un parent qui a de l’expérience dans ce domaine. La CAO est bénéfique pour de multiples raisons.
La CAO permet de résoudre de nombreux problèmes évitables, tels que les problèmes d’espacement. Ainsi, vous gagnerez du temps lorsque vous découvrirez des problèmes dans la CAO auxquels vous pourrez remédier avant de construire votre robot.
La CAO est un outil professionnel utilisé dans de nombreux domaines des STIM. Avoir des connaissances et des compétences en CAO sera bénéfique pour votre future carrière, si vous étudiez et travaillez dans ces domaines.
Si vous souhaitez créer des pièces imprimées en 3D ou usinées, la CAO sera nécessaire.
La CAO peut réduire le coût de construction d’un robot en aidant à déterminer les pièces dont vous avez besoin pour le robot avant de dépenser l’argent pour acheter ces pièces.
Cependant, la CAO n’est pas le génie magique qui vous garantira le succès en FTC. Lorsqu’elle est utilisée correctement, c’est un outil formidable pour aider les équipes à construire leur robot. N’oubliez pas, cependant, que de nombreuses équipes ont réussi sans CAO.
Pour commencer, choisissez un programme de CAO et apprenez-le aussi bien que possible. Il peut être judicieux de passer quelques semaines à trouver des objets qui traînent, de s’asseoir avec une règle ou un pied à coulisse et de réaliser un modèle CAO rapide. Un bon moyen de tester la précision consiste à choisir un objet solide composé d’un matériau connu. Pesez l’objet, réalisez le modèle en CAO, appliquez-y le matériau en question et voyez quelle est la différence de poids. C’est un bon moyen de tester la précision du modèle CAO par rapport à la pièce réelle. Peu importe l’objet, il suffit de trouver quelque chose et de le fabriquer au mieux de ses capacités. Il existe également des tonnes de vidéos sur YouTube ; un bon exemple est celui de TFI, qui réalise des tutoriels détaillés pour Autodesk Inventor.
Aperçu des programmes de CAD¶
Il existe de nombreux programmes de CAO que les équipes peuvent apprendre et qui peuvent tous être téléchargés gratuitement sous une licence d’étudiant ou d’équipe FTC. Vous devrez faire quelques recherches à ce sujet, car les conditions d’obtention de copies gratuites varient en fonction du programme. Voici quelques suggestions à prendre en considération :
Onshape¶
Un logiciel de CAO complet, mais qui fonctionne entièrement dans le nuage informatique. Il peut fonctionner sur n’importe quel ordinateur (même les Chromebooks !) et dispose également d’applications iOS, iPadOS et Android.
Il possède toutes les mêmes fonctionnalités de base que SolidWorks et Inventor, ainsi que le meilleur flux de travail collaboratif de l’industrie - de nombreuses personnes l’appellent « le Google Docs de la CAO ». Onshape permet à plusieurs personnes de travailler sur le même document en même temps, et permet aux utilisateurs de se « suivre » mutuellement et de voir ce qui se passe sur l’écran d’un autre utilisateur.
OnShape dispose également de FeatureScript, un langage de programmation qui permet d’écrire des fonctionnalités personnalisées. La communauté a déjà créé de nombreux FeatureScripts très utiles que vous pouvez utiliser gratuitement.
Onshape dispose également d’un système de tutorat complet (https://learn.onshape.com) qui vous apprendra non seulement à utiliser le logiciel, mais aussi à aborder les problèmes de conception.
Si vous débutez dans la CAD ou si vous n’avez pas accès à des ordinateurs puissants, Onshape est le logiciel qu’il vous faut.
SolidWorks¶
Il s’agit d’un logiciel de CAD standard fabriqué par Dassault Systèmes. Il s’agit d’un logiciel de CAD aussi complet que possible, qui comprend d’excellentes fonctions de simulation et un environnement d’assemblage très robuste. Il est largement utilisé dans l’industrie et constitue également le programme de choix pour la plupart des cours d’ingénierie au niveau universitaire.
Cependant, il n’est pas disponible pour les utilisateurs de Mac, et vous aurez besoin d’un ordinateur assez puissant pour le faire fonctionner (16 Go de RAM en standard). SolidWorks est également livré avec un programme de simulation des solides si vous souhaitez tester les propriétés structurelles de votre robot ou d’une pièce conçue sur mesure.
Si vous avez des mentors ou des membres de l’équipe qui ont déjà une expérience de SolidWorks ou un cours d’ingénierie dans votre école qui enseigne SolidWorks, ce sera votre meilleur choix.
Inventor¶
L’offre de CAD industrielle d’Autodesk. Elle offre de nombreuses fonctionnalités similaires à celles de SolidWorks, mais dispose d’une interface utilisateur différente et de trois modes d’assemblage distincts.
Bien qu’il soit utilisé par de nombreuses entreprises du secteur, il ne figure pas dans beaucoup de programmes d’études universitaires. Inventor est généralement le deuxième choix pour les entreprises qui n’utilisent pas SolidWorks mais sont plutôt basées sur l’univers Autodesk.
Inventor n’est pas non plus disponible pour Mac, mais il fonctionnera peut-être mieux sur des PC moins performants.
Si vous avez des mentors ou des membres de l’équipe qui ont déjà une expérience d’Inventor ou si vous avez une classe d’ingénierie dans votre école qui enseigne Inventor, ce sera votre meilleur choix.
Fusion 360¶
Un logiciel de CAO/FAO tout-en-un basé sur le nuage informatique, également fabriqué par Autodesk. Fusion 360 est compatible avec toutes les plateformes, bien qu’il ne fonctionne pas très bien sur les ordinateurs de faible puissance.
Il dispose d’un puissant environnement de FAO pour l’usinage de vos pièces et d’un rendu intuitif et facile dans le nuage informatique qui confie le gros du travail aux serveurs d’Autodesk. Pour conserver une interface utilisateur plus simple, Fusion ne dispose pas d’un grand nombre de fonctionnalités plus avancées que l’on trouve dans SolidWorks et Inventor, mais ce n’est pas vraiment un problème.
Cependant, la différence la plus notable est que Fusion ignore toutes les normes industrielles et crée sa propre structure et son propre système d’organisation. Au-delà des simples esquisses et des fonctions d’extrusion, le système de modélisation et d’assemblage de Fusion est unique et n’est compatible avec aucun autre logiciel de CAD, ce qui fait qu’il est difficile de se passer de Fusion.
C’est pourquoi, si vous n’y prenez pas garde, la hiérarchie des fichiers de Fusion peut encourager activement les mauvaises habitudes de conception et décourager la réutilisation en permettant aux utilisateurs de créer de nouvelles pièces sans les concevoir d’abord individuellement.
Si l’on veille à respecter les bonnes pratiques de conception, Fusion est une option solide.
Creo (formerly known as Pro/E)¶
Famille d’applications de CAD/FAO développée par PTC (Parametric Technology Corporation). Creo parametric est le principal logiciel de CAD qui comprend des fonctions robustes d’assemblage et de modélisation de pièces similaires à celles de Solidworks.
Le principal avantage de Creo par rapport à d’autres logiciels de CAD réside dans les relations et les contraintes complexes entre les pièces, mais la plupart des nouveaux utilisateurs ont du mal à saisir complètement cet aspect. Le logiciel Creo comprend un moteur de rendu local intégré et un système de simulation complet. Le moteur de rendu peut être utilisé pour créer des rendus photoréalistes de n’importe quel type de conception, qu’il s’agisse de pièces simples ou de conceptions complexes à plusieurs composants. Les améliorations apportées à la conception peuvent être directement intégrées aux pièces à partir de simulations de matériaux/géométrie dans Creo Simulate.
Creo possède de nombreuses fonctionnalités, mais la règle générale des 80-20 s’applique - 20 % des fonctionnalités créeront 80 % des conceptions. L’ensemble Creo comprend également un système de partage de fichiers basé sur les versions, appelé Windchill, que la plupart des entreprises professionnelles utilisent, mais pour les besoins en FTC, Grabcad suffira.
L’apprentissage de Creo peut s’avérer plus difficile que celui d’autres logiciels de CAO, en raison du nombre limité de tutoriels disponibles en ligne et de la structure complexe des relations et des contraintes. Nous vous recommandons d’apprendre Creo avec quelqu’un qui a déjà de l’expérience avec le logiciel.
Des classes d’ingénieurs de niveau universitaire ainsi que de nombreuses entreprises des secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale et des biens de consommation utilisent Creo. Comme Creo utilise le système de fichiers du système d’exploitation Windows, il ne fonctionnera pas sur Mac. Toutefois, un émulateur Windows peut être installé pour faire fonctionner Creo sur Mac.
Obtention de pièces¶
Tous les fournisseurs (REV, goBILDA, Actobotics, AndyMark, Tetrix) fournissent des modèles 3D des pièces qu’ils vendent au format STEP, qui peuvent être importés par n’importe lequel des programmes de CAO ci-dessus. Certains fournisseurs proposent également des référentiels ou des fichiers zip contenant STEP file de tous les modèles qu’ils vendent.
Partage de fichiers¶
Les équipes comptent souvent plusieurs membres travaillant sur des modèles de CAO et ont donc besoin d’un système de partage de fichiers pour s’assurer que chaque personne dispose de fichiers à jour. Nous recommandons notamment GrabCAD, Box, Google Drive ou Dropbox.
Il est également souhaitable qu’un seul membre de l’équipe travaille sur le modèle à la fois afin d’éviter toute confusion.
Ressources utiles¶
D’autres ressources CAO sont disponibles dans la section CAD de la page Ressources utiles.