Ce qu’il faut savoir avant de prendre un logiciel de modélisation 3D
Différentes Technologies pour des logiciels de modélisation 3D
On distingue deux technologies dans le domaine des logiciels de modélisation 3D :
La Subdivision de polygones
Pour la production cinéma et les personnages, les scans 3D, l’animation, la sculpture et l’organique (Maya, 3DSMax, Modo, Blender…).
Les modèles sont des maillages dont la précision dépend de la taille des mailles.
Les principaux formats polygonaux sont : DXF, DWG, STL, 3DS, MAYA, OBJ, FACET….
Les NURBS
Pour l’industrie de l’objet du design, de la conception mécanique. Les modèles sont définis mathématiquement et non au moyen de maillages. C’est le cas des logiciels de modélisation 3D SHARK, ZW3D, EVOLVE, Rhino, Solidworks, Creo…
Les principaux formats NURBS sont : STEP, SAT, IGES, XT, SFX, Z3, Evo, CATIA, SLDPRT/ASM, 3 DM…
Au niveau CAO principalement en 2D on retrouve les vecteurs d’Illustrator (AI, SVG) et les formats AutoCAD principalement (DXF, DWG) qui sont des formats polygonaux.
Logiciels de modélisation 3D hybrides
Modélisation hybride, mais qu’est-ce que c’est ?
Concernant les divers logiciels de modélisation 3D CAO NURBS pour le design ou la conception de modèles 3D, il existe deux principes de modélisation :
La modélisation surfacique :
À partir de tracé on tend des surfaces (une surface n’a pas d’épaisseur) qui vont peu à peu former un volume fermé (on dit aussi Manifold) représentant le produit.
On utilise alors un outil nommé « Coudre » pour transformer les surfaces formant la pièce en solides ce qui permet ensuite de la produire en usinage ou l’envoyer a un service d’impression 3D.
La modélisation volumique (directement en solide) :
On génère directement des solides en extrudant des esquisses simples qui sont des profils fermés.
C’est bien plus simple et plus rapide pour la plupart des modèles industriels du marché, mais moins puissant en termes de forme que la modélisation surfacique.
On utilise ensuite une batterie de fonctions de CAO solide qui peuvent se comparer à un usinage : enlèvement de matière, Ajout de matière, Ajustement, Congé, trous.
Pendant ce processus, le moteur de calcul du logiciel de modélisation 3D contrôle que l’on a toujours un solide fermé parfait pouvant être mis en production directement.
Avantages et inconvénients
La modélisation surfacique est puissante, car elle peut virtuellement créer toute forme : en effet, tout solide peut-être décomposé en un ensemble de surfaces mêmes toutes petites.
En revanche, la modélisation surfacique est très chronophage, car l’utilisateur doit tout prévoir par lui-même, des tracés parfaits, des tangences parfaites… Et si tout n’est pas parfait, l’outil « couture » échoue et on est dans l’impasse. Il faut donc rechercher la cause et résoudre jusqu’à ce que la « couture » fonctionne ou donne un résultat satisfaisant.
Également, une solution 100 % surfacique ou prédominante dans ce mode n’a pas d’arbre de construction, donc ne convient pas à un workflow qui contient beaucoup de modifications d’un objet de base : À chaque fois on défait et on refait.
Dans ce cas nous avons Rhinoceros 3D qui est une sorte de couteau suisse surfacique très intéressant à avoir dans sa boite à outils, mais qui est trop chronophage au quotidien dans bien des métiers tels que le design de flacon de luxe ou la joaillerie par exemple.
La modélisation volumique (solide) est moins puissante en terme complexité de forme que la modélisation surfacique, mais permet de faire 80 % du travail avec 20 % d’efforts.
L’utilisateur est assisté à 100 % par le moteur de calcul de la CAO qui fait toutes les mathématiques en arrière-plan et peut donc se concentrer sur les tâches les plus importantes.
C’est hyper productif, mais ça manque souvent de puissance tant est si bien que les solutions 100 % volumiques disparaissent du paysage au profit des modeleurs hybrides.
Un modeleur hybride utilise la modélisation 3D volumique et surfacique en même temps.
Mais toute la sélection de modeleurs hybrides du marché ne présente pas la même offre en matière de modélisation hybride…
Quelques Exemples :
Comme j’ai cité Rhinoceros 3D tout à l’heure, je vais le reprendre une fois encore en exemple dans ce qui suit.
SolidThinking Evolve comme Rhino fonctionne par défaut en surfaces, cependant Evolve nécessite bien moins d’outils :
Il est basé sur Parasolid qui fait toutes les mathématiques en direct, l’utilisateur fonctionne en surfaces suivant un mode « simplifié » un peu comme s’il était assisté en l’empêchant de faire des erreurs de modélisation qui nuiraient à l’intégrité du modèle.
Il possède un arbre de construction complet, et cela même en surfacique, permettant à l’utilisateur de revenir sur les diverses versions de ses objets 3D à l’infini sans devoir tout casser.
Evolve reconstruit tout à la moindre modification.
Evolve Solidthinking a de puissantes fonctions de modélisation solide qui peuvent être utilisées de façon totalement autonome au mode surfacique en complément.
Il embarque une troisième technologie interactive polyNurbs que j’aborderai plus loin, qui pousse à l’extrême son offre en matière de souplesse hybride.
On pourrait dire que c’est un hybride 50/50 avec un fonctionnement surfacique en première intention, mais totalement assisté par Parasolid ce qui le rend très productif.
ZW3D 50/50 avec un mode solide prédominant
ZW3D embarque des fonctions d’une puissance impressionnante tout en étant basé sur un moteur surfacique filigrane, mais qui n’intervient pas en première intention comme c’est le cas dans Evolve.
Il possède également plusieurs modules métiers comme la tôlerie ou les moules le rendant encore plus souple.
C’est l’utilisateur qui décide à chaque instant de la façon dont il veut travailler : des solides, des surfaces, les deux, le logiciel de modélisation 3D anticipe automatiquement les coutures et l’ajustement des surfaces en fonction du contexte ; l’utilisateur ne s’en préoccupe que quand c’est nécessaire.
SharkCAD Pro
Je dirais que c’est un 80/20 : 80 % en solide 20 % en surface. Le travail en mode surfacique intégral sans arbre de construction devient vite contre-productif et Rhino le supplante dans ce mode.
En revanche, il est d’une puissance redoutable à aller en modélisation de solides, jusqu’à jouer dans la cour de logiciels de modélisation 3D de milieu de gamme dans ce mode. Il est également muni de plusieurs palettes d’outils métier telles que le travail de bois, ou les croquis d’architecture, ainsi que la mise en plan automatique.
Cela place SharkCAD pro dans l’axe des logiciels hybrides polyvalents orienté design.
Mais alors, comment choisir ?
Choisir son logiciel de modélisation 3D
Si vous êtes designer et travaillez sur des objets concernant un nombre limité de pièces, si vous modélisez des objets divers et variés, des stands, du flaconnage, des meubles, des objets de design simples, de la petite mécanique, de la PLV, de la joaillerie pas trop complexe, alors le logiciel modélisation CAO 3D SHARK sera le plus polyvalent, le plus souple et le plus facile à apprendre.
Si vous modélisez des formes complexes voire organiques avec un nombre très limité de pièces, mais des géométries très fluides, si vous avez une démarche plus artistique qu’industrielle ou mécanique, Solidthinking Evolve est fait pour vous.
Si vous avez besoin de puissance, travaillez en paramétrique sur des assemblages de dizaines, centaines voire milliers de pièces, si vous avez besoin de fonctions spécialisées comme la tôlerie, besoin de conception mécanique au standard industriel, une alternative à Solidworks, alors optez pour ZW3D, disponible en plusieurs versions pour tous les budgets.
Point commun à ces trois logiciels de modélisation 3D
Certains logiciels comme Evolve et ZW3D embarquent aussi des outils de rétro conception permettant d’utiliser un échantillonnage venant d’un scanner 3D pour modéliser en surface ou volume précis en reconstituant des faces par-dessus.
Tous les logiciels de modélisation 3D cités ci-dessus possèdent un arbre de construction complet et peuvent générer des fichiers de production à partir des modèles de conception, afin de pouvoir alimenter une fraiseuse, une stéréolitographie, une imprimante 3D, une découpe laser, plasma ou similaire. Il suffit pour cela d’exporter dans le format nécessaire.
Conception versus Fabrication
Dans le domaine du design industriel, il faut faire la différence entre les fichiers de Conception et les fichiers de Fabrication. Les fichiers de CONCEPTION sont toujours des fichiers NURBS où les objets sont définis mathématiquement.
Dans le domaine de la production, en fonction du parc machine, ces fichiers peuvent être des NURBS ou POLYGONAUX.
IMPORTANT : Un Fichier POLYGONAL ne peut pas être modifié dans tous les logiciels de modélisation 3D fonctionnant en NURBS. La chaine d’export est donc : de Nurbs vers les Polygones.
Cela n’a pas de sens de fournir à un Designer un fichier STL, ou DXF ou Sketch’up pour le modifier, il faut fournir un fichier NURBS
Fichiers d’échange pour conception par ordre de priorité
1 STEP : (il existe deux versions courantes 203 et 214, la 203 est un bon choix)
2 SAT (Dassault) : (il existe 24 versions, mais tout le monde lit le R14 ou le R 8)
3 IGES : (il existe environ 53 versions, mais tout le monde lit le générique)
Attention, IGES est un format « en pouce », il faut donc bien indiquer l’unité
4 Formats propriétaires pour ceux qui ont des convertisseurs performants… SLDPRT/ASM, CATIA, PARASOLID…
ATTENTION : UN OBJET EXPORTE PERD TOUJOURS SON ARBRE DE CONSTRUCTION ET SES CONTRAINTES D’ASSEMBLAGES.
La meilleure façon de travailler c’est encore d’utiliser les mêmes logiciels de modélisation 3D.
Fichiers d’échanges en fabrication
STL : stéréolithographie, Imprimante 3D…
DXF : impression 3D (DXF 3D), fraiseuse (DXF 3D), découpe laser (DXF 2D) …
DWG : Découpe 2D
Pour les FAO haut de gamme
Gibbs par exemple prend en natif le STEP, vous pouvez donc tomber sur des partenaires qui acceptent le STEP, ce qui simplifie tout !