Comment fonctionne le programme CAD ? L’acronyme “conception et dessin assistés par ordinateur” (CDAO) est une autre appellation de la “conception assistée par ordinateur” (CAO). La conception assistée par ordinateur utilise des logiciels qui fonctionnent sur des ordinateurs pour faciliter le processus de conception. Les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) sont monnaie courante dans les secteurs de l’ingénierie et de la conception. Les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) permettent de créer des dessins en deux dimensions (2D) et des modèles en trois dimensions (3D).
Grâce aux logiciels de conception assistée par ordinateur en 3D, qui facilitent le partage, la simulation, la révision et la mise à jour des conceptions, vous pouvez rapidement mettre sur le marché des produits nouveaux et uniques.
L’approche traditionnelle de la conception et de l’ingénierie “crayon sur papier”, également appelée dessin manuel, a été largement remplacée par les logiciels de CAO au cours des dernières années. Dans le passé, les concepteurs s’appuyaient sur des outils tels que les équerres et les rapporteurs.
PRONTO, le premier système commercial de programmation de contrôle des valeurs numériques, a été développé par le Dr Patrick J. Hanratty en 1957. Ce système est reconnu comme le catalyseur du développement de la conception assistée par ordinateur (CAO). Travaillant au Lincoln Laboratory du Massachusetts Institute of Technology (MIT), Ivan Sutherland a développé SKETCHPAD en 1960. Ce programme a démontré l’aspect pratique et les bases du dessin technique assisté par ordinateur.
Lorsque la CAO a été inventée, les machines étaient si chères que son utilisation en tant qu’option commerciale n’était pas prévue.
Grâce à l’avènement des microprocesseurs et des mini-ordinateurs dans la seconde moitié du XXe siècle et à l’augmentation de la puissance de traitement qui s’en est suivie, en particulier après l’apparition de l’informatique en nuage, les ingénieurs peuvent désormais utiliser des fichiers de CAO qui indiquent correctement les dimensions et les attributs de l’objet. Cela est rendu possible par l’introduction de l’informatique en nuage.
Comment fonctionne le programme CAD ?
Pour qu’un système de CAO fonctionne correctement sur votre ordinateur, vous devez disposer du meilleur logiciel de CAO et, dans certains cas, d’une carte graphique installée sur votre ordinateur.
Le noyau graphique d’un logiciel de CAO 3D est le cœur de traitement de l’application. L’interface utilisateur graphique, parfois appelée GUI, est un composant essentiel du logiciel de CAO 3D. La géométrie CAO est affichée par l’intermédiaire de l’interface graphique, qui prend également en compte les données de l’utilisateur. La conception assistée par ordinateur, parfois appelée CAO, consiste à créer des modèles informatiques soumis à des contraintes géométriques.
Sur l’écran de l’ordinateur, ces modèles affichent souvent une représentation en 3D d’un seul composant ou de l’ensemble du système. Le fait que les développeurs puissent adapter le modèle en ajustant les paramètres appropriés simplifie grandement la vie des concepteurs et des ingénieurs.
Cela suggère que les qualités et les associations introduites dans la géométrie, la forme et la taille peuvent être modifiées. Supposons que vous utilisiez la modélisation géométrique solide, qui exige que vous fassiez passer le matériau avant toute autre chose. Dans ce cas, la géométrie réagira aux forces de manière analogue aux choses du monde réel.
Les dispositifs d’entrée les plus courants sont la souris et le clavier ; toutefois, les numériseurs et les boules de commande sont également rarement utilisés.
L’interface utilisateur graphique (GUI) transfère les données des périphériques d’entrée dans un format adapté au noyau graphique. Le noyau graphique génère les entités géométriques, puis commande à la carte graphique de les afficher sur l’interface utilisateur graphique (GUI).
Grâce aux meilleurs logiciels de CAO, les concepteurs peuvent concevoir et dessiner leurs projets sous forme numérique, puis les imprimer et les stocker sous forme numérique en vue de modifications ultérieures.
Le programme de CAO pour la conception mécanique utilise des visuels à base de variables ou, dans certaines circonstances, des graphiques à trame pour représenter les objets du dessin conventionnel, en démontrant l’aspect général des produits planifiés. Cependant, il ne s’agit pas seulement de remplir des formulaires.
Les matériaux, les méthodes, les mesures et les tolérances doivent être exprimés dans la sortie CAO selon des règles spécifiques à l’application, exactement comme dans les dessins techniques réalisés à la main. En outre, à mesure que les sous-traitants ajoutent des éléments spécifiques aux images, le programme prend en compte les interactions entre les différents matériaux et parties prenantes.
Types de CAO
Il existe deux grandes catégories de CAO : la CAO 2D et la CAO 3D. Néanmoins, il est possible de les classer comme suit :
CAO 2D
Au début des années 1970, le premier programme de conception assistée par ordinateur (CAO) a été mis au point. Les grandes entreprises des secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile et d’autres industries techniques de l’époque ont créé leurs propres outils pour automatiser les procédures de dessin de routine. Les lignes, les rectangles, les cercles et les formes géométriques de base sont utilisés dans la CAO 2D pour créer des dessins à plat.
La plupart des gens commencent à utiliser la conception assistée par ordinateur (CAO) avec cette version. Une autre caractéristique des logiciels de CAO 2D est la possibilité d’annoter les dessins à l’aide de textes, d’en-têtes, de dimensions et de tableaux.
Diverses tâches architecturales, de la conceptualisation à la documentation de la construction, peuvent être accomplies à l’aide d’un logiciel de CAO 2D. Ils indiquent également où chercher les problèmes dans l’assemblage et comment les différentes pièces s’emboîtent les unes dans les autres.
Les programmes de CAO 2D les plus élémentaires comprennent les caractéristiques suivantes : une bibliothèque d’images géométriques ; la possibilité de construire des courbes de Bézier, des splines et des polylignes ; la possibilité de définir des motifs de hachures ; et la capacité de produire une nomenclature. Les programmes de CAO 2D les plus répandus sont CADkey, AutoCAD, CATIA v4 et Medusa.
CAO 2.5D
La CAO qui se situe entre les niveaux 2D et 3D est appelée CAO 2D et demi. Ce type de CAO génère des modèles prismatiques qui représentent fidèlement la profondeur des objets. Comme pour la CAO 2D, les éléments constitutifs de ces produits sont des formes géométriques simples. Lorsque la surface est qualifiée de 2,5D, il n’y a pas de sections en surplomb, même si l’objet est en 3D. En règle générale, une carte en courbes de niveau indique la hauteur de l’objet à chaque endroit. Il existe en effet des niveaux Z. Cependant, ils sont assis séparément sur leurs avions.
CAO 3D
Les logiciels de CAO 3D se présentent sous une grande variété de formes et de fonctionnalités. Grâce aux progrès de la puissance de traitement des ordinateurs et de la présentation graphique, l’utilisation de la CAO 3D en tant qu’outil de conception est montée en flèche.
Les logiciels de conception tridimensionnelle assistée par ordinateur (CAO) se présentent sous différentes formes, chacune étant optimisée pour des tâches ou des degrés de précision spécifiques. Dans la plupart des cas, les logiciels de CAO 3D génèrent une représentation très précise des objets conçus, ce qui permet aux ingénieurs et aux concepteurs de repérer et de résoudre les problèmes avant qu’ils ne soient mis en production. De nombreux produits de CAO 3D sont disponibles sous forme de SaaS, notamment VX CAD, Inventor d’Autodesk et CATIA V5.
Trois types de DAC peuvent être distingués les uns des autres.
Modélisation des surfaces : Contrairement aux images filaires, ces modèles sont créés par l’assemblage d’objets 3D. Les modèles de la couche extérieure sont raisonnablement précis, compte tenu du fait que la toile de fond est cachée. Les logiciels de modélisation de surface doivent souvent fournir un arbre d’opérations pour modifier le modèle, malgré la complexité de cette tâche. En revanche, les logiciels de modélisation solide vous permettent de revenir en arrière et de modifier n’importe quelle étape précédente sans avoir à recommencer le modèle depuis le début.
Dessiner avec un fil de fer : Les lignes et les courbes créent des modèles qui rappellent des squelettes. Lorsque l’on regarde un modèle filaire, tout ce qui se trouve à l’arrière-plan est visible, d’où son nom. Autrefois, ils étaient plus populaires, mais aujourd’hui, les gens les évitent. Ces répliques sont des maquettes destinées à ressembler aux produits exclusifs qu’elles représentent.
Lors de l’utilisation d’un programme de modélisation solide, il est souvent possible de déterminer automatiquement les dimensions de l’objet. Il y a plusieurs points de vue sur cette question. Comme la CAO 2D, la CAO par géométrie solide constructive construit un objet à partir d’objets géométriques solides préexistants. Cependant, les programmes de CAO sont relativement faciles à modifier une fois qu’ils ont été créés.
Principales applications de la CAO
La CAO est utile dans de nombreux domaines car elle permet de modéliser et de simuler des données numériques dans le processus de conception. Parmi ses applications les plus importantes, on peut citer
Impression 3D
Grâce à une technique connue sous le nom d'”impression tridimensionnelle”, il est possible de traduire un modèle numérique en un objet physique tridimensionnel existant dans le monde réel. Elle est réalisée par une méthode additive, qui consiste à construire plusieurs couches de matériau, souvent thermoplastique, pour compléter le processus. Chaque couche, soigneusement découpée, représente une coupe horizontale de l’ensemble de l’objet en question.
La première chose à faire pour créer chaque objet est de générer un fichier CAO à l’aide d’un outil de modélisation 3D ou de rétroconception. La CAO est aujourd’hui utilisée dans pratiquement tous les secteurs d’activité pour diverses tâches, notamment la création et la préparation de dessins pour la fabrication additive (également connue sous le nom d’impression 3D) et le résultat de représentations pour des produits qui sont encore en cours de développement.
Industrie dentaire
Le programme de CAO est actuellement l’une des technologies les plus utiles pour la conception et la fabrication de pièces liées aux traitements dentaires. En effet, la technologie CAD permet de simuler des modèles 3D d’éléments dentaires. Cette technologie numérique n’est pratiquement utilisée qu’en dentisterie restauratrice, car elle offre un modèle tridimensionnel des structures buccales du patient. En raison de cette capacité, il est presque exclusivement utilisé.
Qu’il s’agisse de prothèses, de facettes ou de couronnes pour implants dentaires, le logiciel peut produire des pièces avec le plus haut degré de précision possible. La procédure peut être planifiée à l’aide du programme CAD, et les pièces personnalisées peuvent être fabriquées sans qu’il soit nécessaire de retirer les moules buccaux. Cela permet de gagner du temps et de s’assurer que les patients ne ressentent aucune gêne.
Cartographie
Les gens ont sans doute l’impression qu’ils n’auront plus jamais besoin d’une carte papier, car de nombreuses applications cartographiques peuvent être téléchargées sur les smartphones. Les cartes utiles deviennent inutiles lorsqu’il s’agit de naviguer sur un nouveau terrain, car les personnes disposant de cartes personnalisées sont moins susceptibles de se perdre dans des zones où la couverture cellulaire est faible ou inexistante.
Lorsque les utilisateurs partent en vacances, que ce soit à la montagne ou ailleurs, ils peuvent construire une carte personnalisée en indiquant l’emplacement des sites d’intérêt, les hébergements où ils séjournent et les chemins qu’ils empruntent pour s’y rendre. Lorsque l’on utilise un logiciel de CAO 3D, on peut conserver son travail sous forme numérique en le stockant sur un appareil mobile ou en l’imprimant.