Intro

Tout comme pour l'usinage, le forgeage, le moulage et l'estampage, l'impression 3D commence au même endroit : la conception de la pièce finale. À l’instar de la fabrication traditionnelle, la fabrication additive repose sur des modèles de conception assistée par ordinateur (CAO), qui constituent le principal composant de la production de la pièce.

Exigences d'un logiciel de CAO

Si la plupart des logiciels de CAO permettent de créer des modèles destinés à la fabrication additive, il convient de vérifier certaines caractéristiques et fonctions essentielles avant d'opter pour l'un d'entre eux.

Le premier aspect, et le plus important, est la capacité de générer des modèles 3D. Certains logiciels sont spécifiquement conçus pour les impressions, les dessins ou autres conceptions en 2D et n'ont pas la capacité de générer des modèles complets. Un logiciel de CAO approprié vous permettra de modéliser des surfaces 3D de manière paramétrique ou directe, ce qui facilitera l'exportation vers le format de fichier d'impression 3D le plus courant, le STL.

La capacité d'exporter des conceptions provenant de la CAO dans un fichier STL est requise pour presque toutes les imprimantes 3D. Les fichiers STL (abréviation de "stéréolithographie") sont des traductions/exportations de modèles de CAO dans des surfaces et des plans triangulaires, qui sont généralement interprétés en code G, le langage de fabrication assistée par ordinateur (FAO) le plus largement utilisé par les machines-outils automatisées. La génération d'un fichier STL correspondant à votre conception est essentielle à la réussite d'une impression 3D, comme nous l’expliquons plus en détail ci-dessous.

Outre les deux exigences de la modélisation 3D et de la génération d'un fichier STL, il existe de nombreux autres "avantages" inclus dans certains progiciels de CAO qui facilitent la préparation à la fabrication additive et apportent une valeur ajoutée supplémentaire. Des exemples tels que 3DXpert pour SolidWorks, Netfabb pour Fusion 360 ou 3YOURMIND pour Siemens NX sont des modules d'extension et des plugins qui suppriment certaines des étapes de traduction ou permettent d'imprimer directement sur les imprimantes à partir des applications natives.

Qu'est-ce qu'un fichier STL ?

Le fichier STL (Stéréolithographie), parfois appelé "Standard Triangle Language" ou "Standard Tessellation Language", a été créé par 3D Systems en 1987 et a été largement adopté comme le format de fichier standard compatible avec les modèles d'imprimantes 3D de tout le secteur. Ces fichiers sont des exportations de fichiers CAO natifs et décrivent des "surfaces brutes, non structurées, triangulées par la normale unitaire et les sommets (ordonnés par la règle de la main droite) des triangles en utilisant un système de coordonnées cartésiennes tridimensionnelles " [Wikipedia, " STL (format de fichier) ", 2019]. En bref, les STL sont une approximation des modèles de CAO en un ensemble de triangles, convertissant des caractéristiques telles que les splines, les p-lines, les arcs, les extrusions et les balayages, en triangles simples et composites.

Convertir un STL

Bien que chaque logiciel de CAO dispose d'options de configuration et de fonctionnalités différentes pour l'exportation de STL, certains éléments sont communs à toutes les solutions et il est important d'y prêter attention :

• Binaire / ASCII - Bien qu'il y ait une grande différence entre l'encodage de ces deux formats, fondamentalement, le binaire et l'ASCII sont fonctionnellement similaires. Notons que les fichiers binaires ont tendance à être beaucoup plus petits et sont traités avec moins de puissance de traitement que la plupart des logiciels de préparation à l’impression. Sauf demande spécifique, le format binaire est généralement préféré en raison de la taille réduite de ce type de fichier.
• Unités - La définition du fichier STL ne comprend pas d'unités de mesure. Lors de l'exportation du modèle, faites attention aux unités de la CAO native ainsi qu'aux unités attendues par l'imprimante/le logiciel de préparation à l’impression. La plupart des logiciels de préparation à l’impression sont configurés pour les unités, mais les déploiements les plus courants attendent des millimètres (mm) par défaut.
• Résolution - C'est l'attribut qui varie le plus d'un logiciel de CAO à l'autre, mais en général, l'objectif est de faire en sorte que les tolérances/déviations minimales restent inférieurs aux caractéristiques les plus fines que l'imprimante 3D est capable de produire. Par exemple, si la résolution la plus fine que l'imprimante 3D peut produire est de 100 microns, le STL doit avoir une tolérance de 100 microns maximum pour les diamètres, les angles, les sections de tessellation, etc.

Il y aura d'autres attributs (par exemple, la couleur peut être incluse dans les STL), mais les points ci-dessus sont essentiels à prendre en compte pour générer un STL représentatif de la CAO d’origine.

Solutions de CAO pour les industries courantes

Dans les secteurs de la fabrication, de l'ingénierie et de la conception, de nombreux progiciels de CAO sont couramment utilisés. Certains sont spécifiques à un secteur et à des cas d'utilisation spécifiques, mais beaucoup sont communs à plusieurs secteurs verticaux et applications. Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des nombreuses applications de CAO couramment utilisées par les entreprises et pour les opérations de fabrication :

SolidWorks

SolidWorks, lancé en 1995 et racheté par Dassault en 1997, est l'un des progiciels de CAO les plus répandus dans les domaines de l'ingénierie, de la fabrication et de la conception. Présenté comme l'un des progiciels de CAO paramétrique les plus faciles à apprendre, selon l'éditeur, "plus de deux millions d'ingénieurs et de concepteurs dans plus de 165 000 entreprises utilisaient SolidWorks en 2013". Outre le logiciel de CAO de base, SolidWorks propose de nombreux produits et modules supplémentaires pour la simulation, les industries spécifiques et le rendu/la conception graphique.

Dassault Systèmes CATIA

CATIA, créé à l'origine en 1977 en tant que plate-forme de conception propre à Dassault Aviation pour les applications de défense/aérospatiale, est un logiciel d'entreprise très utilisé dans la conception d'équipements aérospatiaux, automobiles et industriels. Avec plus de 40 ans d'expérience, CATIA est une solution PLM mature et riche en fonctionnalités, avec un support intégré de la CAO à la FAO.

Autodesk Fusion 360

Fusion 360, initialement publié en 2013 et édité par Autodesk, est une version de CAO centrée sur la 3D (par opposition au classique AutoCAD d'Autodesk) qui se différencie à la fois par une version native pour Mac OSX et Windows 7/8/10 ainsi que par des versions gratuites disponibles pour les amateurs, les étudiants et les instructeurs. Tout comme l'offre de Dassault, Fusion 360 bénéficie de l'accès au reste des solutions et des modules complémentaires d'Autodesk.

Creo

Creo, anciennement connu sous les noms de Wildfire et Pro/E, a été l'une des premières solutions de CAO 3D disponible, lancée en 1987. Publié par PTC, Creo est construit sur le premier système de modélisation 3D (paramétrique) à base de règles et de contraintes. Aujourd'hui, Creo fait partie d'une suite de 10 applications de PTC qui fournissent des fonctionnalités de modélisation d'assemblage, de FEA, de modélisation directe/de surface et de conception d'outillage.

Siemens

Siemens NX, qui s’appelait Unigraphics NX à l’origine et a été racheté par Siemens en 2007, est une solution à l'échelle de l'entreprise qui permet non seulement de réaliser des modélisations directes et paramétriques, mais aussi des analyses techniques et les fonctions de FAO directement au sein d’une seule et même solution. En plus des fonctionnalités de CAO/CAE/CAM/Simulation, NX dispose de nombreuses offres spécifiques à l'industrie et aux matériaux et propose un ensemble de fonctionnalités étendues spécifiques à certaines applications.

OnShape

Onshape, sorti en 2015, est l'une des rares offres de CAO entièrement basée sur le SaaS (Software-as-a-Service), ce qui constitue un élément différenciant clé dans un paysage de solutions principalement sur site et à forte intensité matérielle. Onshape offre un accès via un navigateur et Android/iOS, ainsi qu'une collaboration en temps réel entre plusieurs utilisateurs sur une même conception, quelle que soit la plateforme prise en charge.

Conclusion

En conclusion, il existe de nombreux logiciels de CAO sur le marché, en fonction du secteur d'activité, de la taille de l'entreprise et des fonctionnalités requises, mais presque tous permettent de prendre des modèles et de leur donner vie grâce à la fabrication additive et à l'impression 3D. Depuis les amateurs et les étudiants jusqu’aux ingénieurs mécaniciens et concepteurs professionnels, tous peuvent profiter des avantages de la fabrication additive pour donner vie à des pièces et des assemblages plus rapidement et plus facilement que jamais.