CAx – Forum d’Interopérabilité

Présentation du domaine CAx

Le forum d’interopérabilité de l’Ingenierie Assisté par Ordinateur, CAx-IF, (conception, fabrication et inspection) est un sous-groupe du MBx-IF dédié à la mise en œuvre et aux tests de la norme STEP AP242 (« Gestion des modèles 3D d’ingénierie ») dans le domaine de la CAO mécanique.

Cela inclut la géométrie 3D en tant que B-Rep détaillé ainsi que la géométrie tessellée, les informations sur le produit et la fabrication (PMI), le mécanisme cinématique et le mouvement, les matériaux composites, les attributs définis par l’utilisateur, les propriétés de validation, et bien plus encore.

CAO mécanique

Le domaine de la mécanique en 3D couvre la définition de la forme physique d’un composant, le positionnement des composants dans un assemblage et les informations relatives à la forme, telles que les tolérances ou l’état de surface, qui contraignent les résultats d’un processus de fabrication, mais ne spécifient pas le processus lui-même.

Le domaine couvre également la « représentation explicite », c’est-à-dire la représentation mathématique du résultat final du modèle CAO. Du point de vue du concepteur, elle correspond à la forme 3D (points, courbes, surfaces, solides, etc.). La forme 3D explicite peut être associée à des données non géométriques, y compris des métadonnées de gestion de la conception telles que la couche, la couleur ou le groupe, ou des propriétés définies par l’utilisateur. Ces données non géométriques sont optionnel et sont ajoutées par les utilisateurs, puis vérifiées et validées par des outils spécifiques.

Informations sur les produits et la fabrication (PMI)

Conformément aux exigences de l’industrie, les PMI ont d’abord été représentées graphiquement sous la forme de polylignes non sémantiques destinées à la consommation humaine, par exemple pour l’affichage dans une application de visualisation 3D. Cela inclut la capacité de « mise en évidence croisée », où la sélection d’une annotation met également en évidence la géométrie sous-jacente affectée par la PMI, ainsi que la définition des vues sauvegardées selon ISO 16792 ou ASME Y14.41.

La représentation sémantique est le niveau suivant de transfert de données PMI, visant à la consommation automatisée par d’autres outils logiciels. Il peut s’agir d’autres systèmes de CAO, par exemple chez un fournisseur, ou d’applications en aval telles que des outils d’inspection ou de planification de la fabrication. L’objectif est de réduire, voire d’éviter, la nécessité de ressaisir manuellement les informations, ce qui accroît l’efficacité du processus tout en réduisant le risque d’erreurs.

Enfin, le PMI englobe également les caractéristiques de fabrication dans des formats lisibles par l’homme et interprétables par l’ordinateur. Il s’agit notamment des caractéristiques d’usinage, de la représentation et de la présentation des trous et des fixations, de l’installation mécanique et des joints d’assemblage.

Identifiants persistants et traçabilité

À l’ère de la définition basée sur les modèles (MBD), il est devenu essentiel d’établir une traçabilité sans faille, depuis l’intention de conception jusqu’à l’inspection qualité, en passant par la fabrication. Les workflows de fabrication traditionnels rompent souvent le lien entre les spécifications de conception et les résultats d’inspection. Lorsqu’une pièce échoue à l’inspection, les ingénieurs ont du mal à remonter jusqu’aux exigences de conception spécifiques à l’origine de la défaillance.

Ce problème est résolu par la mise en œuvre d’identifiants persistants (UUID) qui conservent leur identité au-delà des limites du système, comme le décrit le document « Recommended Practices for Cross-Domain Exchange for Downstream Uses » (Pratiques recommandées pour l’échange interdomaines à des fins d’utilisation en aval), publié conjointement par le DMSC et le CAx-IF.

La norme STEP utilise V5_UUID_ATTRIBUTE (UUID répétables basés sur un espace de noms) pour marquer les entités géométriques et les éléments PMI. Les fichiers QIF préservent ces identités grâce à EntityExternalIds, créant ainsi un mécanisme de liaison robuste qui survit à la conversion des données entre les systèmes CAO, FAO et MMT.

Les recherches validées par les tests du CAx-IF ont démontré que la traçabilité basée sur des identifiants persistants entre STEP et QIF est réalisable et facile à mettre en place. La combinaison de V5_UUID_ATTRIBUTE dans les fichiers STEP et d’EntityExternalIds dans les fichiers QIF fournit un mécanisme robuste et conforme aux normes pour maintenir le fil numérique de la conception à l’inspection. Avec une mise en œuvre appropriée suivant des règles et des modèles établis, une traçabilité à 100 % est possible, ce qui permet de véritables workflows de définition basée sur des modèles où l’intention de conception s’intègre de manière transparente à la vérification de la qualité.

Matériaux composites

Le domaine des matériaux composites est axé sur des informations telles que :

• Séquences
• Les plis
• Les âmes
• Propriétés des matériaux
• Rosette
• Orientation

La norme STEP AP242 permet également le transfert de solides tessellés 3D CAO pour chaque pli composite. Ce développement améliore la visualisation des structures composites et fournit une représentation explicite et sans ambiguïté d’une pièce composite. Cette représentation explicite de la forme de la structure composite en 3D fournira également une représentation sans ambiguïté à des fins telles que la maintenance et l’appel d’offres pour la fabrication.

Cinématique

Classiquement, l’objectif de la CAO mécanique est de s’assurer que la pièce peut être fabriquée correctement.

Les produits tels que les voitures ou les avions ne sont cependant pas statiques et contiennent de nombreux composants mobiles : moteur, vitres électriques, toit pliant, essuie-glaces, portes de chargement, etc. La cinématique est donc utilisée pour s’assurer qu’ils se déplacent correctement et pour illustrer le comportement du produit fini.

Les cas d’utilisation vont de la définition du mécanisme cinématique, qui fournit toutes les relations et contraintes entre les éléments afin que leur définition puisse être modifiée dans l’application réceptrice, au mouvement cinématique, qui définit les positions discrètes des composants dans le temps et qui peut être lu comme un film.