conception assistée par ordinateur

Imaginez un objet encore absent de l'atelier. Sur l'écran, le concepteur en construit une version numérique en deux ou trois dimensions. Le logiciel conserve les relations géométriques prévues entre ses éléments.

Cette maquette sert ensuite de support à des simulations mécaniques, thermiques ou aérauliques. Elle peut aussi fournir les plans du produit ou de la structure. La conception assistée par ordinateur, ou CAO, réunit ce travail de modélisation, de vérification et de représentation.

La conception assistée par ordinateur, abrégée CAO, est un ensemble de techniques et de logiciels qui accompagne la conception d'un produit ou d'une structure. Son support central est un modèle numérique en deux ou trois dimensions. Ce modèle représente la géométrie de l'objet et peut, selon le système et les données renseignées, maintenir des contraintes de cohérence géométrique. La simulation de propriétés physiques constitue une fonction distincte et optionnelle.

Le même travail peut relier quatre fonctions : modéliser l'objet, contrôler sa cohérence, simuler certaines propriétés, puis produire des plans. Selon le problème étudié, la simulation porte sur des propriétés mécaniques, thermiques ou aérauliques. La CAO intervient notamment en ingénierie mécanique, en architecture, en électronique et dans la conception de produits industriels. Une représentation en deux dimensions reste donc de la CAO lorsqu'elle appartient à ce processus contraint ; la troisième dimension n'est pas, à elle seule, le critère décisif.

Un concepteur prépare une équerre de fixation percée de deux trous. Il impose que les deux trous restent symétriques par rapport à l'axe central, puis teste le déplacement d'un seul trou. Le contrôle attendu est que l'autre trou se déplace symétriquement, que la simulation mécanique soit recalculée sur cette géométrie et que les plans correspondent à la version vérifiée.

1. Il construit en trois dimensions l'équerre, son axe central et ses deux trous.

2. Il impose la symétrie des deux trous par rapport à l'axe central. Lorsqu'il déplace un trou, l'autre doit suivre symétriquement ; sinon, le logiciel doit signaler une incohérence.

3. Il lance la simulation mécanique sur l'équerre modifiée et examine le résultat recalculé pour cette nouvelle géométrie.

4. Il produit les plans à partir de la version retenue. Il vérifie que la position des deux trous correspond au modèle simulé et que leur symétrie est toujours satisfaite après la modification.

En ingénierie mécanique, le concepteur construit le modèle d'un produit, en contrôle la cohérence et peut en simuler les propriétés mécaniques. Si le besoin se limite à tracer une représentation, un outil de dessin peut convenir ; selon ses fonctionnalités, il peut aussi intégrer certains contrôles. La CAO est ici choisie pour exploiter un modèle et des relations contrôlées.

En architecture, la CAO relie la représentation d'une structure à un modèle numérique contraint et à la production de plans. La planche à dessin reste une alternative lorsque ces contrôles et cette génération automatique ne sont pas recherchés.

En électronique ou pour un produit industriel, le choix de la CAO devient pertinent lorsque les modifications doivent rester cohérentes dans le modèle. Le critère observable est la présence de relations que le logiciel contrôle, et non le seul aspect soigné du dessin.

La CAO ne se confond pas avec le dessin assisté par ordinateur, ou DAO. Le DAO vise principalement la production d'une représentation graphique et peut, selon le logiciel, intégrer certains contrôles. La CAO peut associer le modèle à des contraintes géométriques et à des contrôles portant sur les propriétés représentées. La différence s'observe lorsqu'un élément est modifié : si le logiciel contrôle les relations du modèle et refuse une géométrie incohérente, son usage dépasse celui d'un simple outil de dessin.

Une contrainte ne contrôle que la relation pour laquelle elle a été définie. Si une relation nécessaire manque, le modèle peut paraître régulier sans exprimer toute la cohérence attendue. Il faut alors compléter les contraintes avant de retenir la géométrie.

La présence d'un modèle numérique ne signifie pas que toutes ses propriétés ont été simulées. Le symptôme est une conclusion mécanique, thermique ou aéraulique tirée sans résultat correspondant. Il faut choisir et exécuter la simulation adaptée à la propriété étudiée.

Un modèle en deux dimensions n'est pas automatiquement un simple dessin, et un rendu en trois dimensions n'est pas automatiquement de la CAO. Pour décider, il faut observer si le logiciel gère un modèle cohérent et exploitable, plutôt que compter ses dimensions ou juger son apparence.

Des plans produits automatiquement restent liés à la version du modèle qui les a engendrés. Si le modèle change après leur production, l'écart entre les deux versions devient le signal d'alerte. Les plans doivent être régénérés depuis la version retenue.

La courbe de Bézier prolonge la fiche par un outil mathématique de construction des formes numériques.

La B-Spline montre une autre famille de courbes employée pour représenter et contrôler des formes.

L'article Les courbes de Bézier développe leur construction et leur rôle dans la représentation numérique.