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Nous accompagnons les entreprises dans leur stratégie de développement produit, depuis la numérisation 3D, la modélisation, la fabrication de prototypes fonctionnels, etc… Nous exploitons plusieurs moyens matériels et logiciels, pour vous apporter le meilleur résultat (précision, détails, etc), quelle que soit l’application, partout en France (et à l’étranger).


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Ingénieur Arts & Métiers, notre collaborateur a bâti une solide expertise dans la modélisation 3D et la numérisation 3D pendant près de 10 ans, qu’il a développé dans l’aéronautique, l’automobile, et l’industrie sous Catia V5, SolidEdge, Space Claim, 3D Reshaper, etc… Il a formé des dizaines d’ingénieurs à optimiser les technologies de numérisation 3D.
- Contact : Ahmed B. – scan3d@x3d-group.com



La numérisation 3D, c’est quoi ?


Aussi appelé ‘scan 3D’, il s’agit d’un procédé sans contact d’acquisition des surfaces, des couleurs et des détails d’une pièce dont le résultat est un fichier 3D contenant toutes ces informations. Ce fichier peut ensuite être traité en modélisation (CAO) pour modification, pour rétro-conception, pour inspection, pour impression 3D, pour rendu et animation, etc… Tous les objets, techniques ou artistiques, peuvent être scannés en 3D, quelle que soit leur matière. Les appareils à courte portée pourront scanner des pièces allant d’un bouton de manchette jusqu’à une voiture. Les appareils de longue portée pourront scanner des objets de plus grandes dimensions (bateaux, avions, immeubles, etc).


Les différentes technologies


Les appareils utilisés se présentent de différents modes. Certains appareils sont mobiles et manipulés manuellement, d’autres sont installés sur un bras ou leur trépied. Ou même sur un drone. Nous utilisons les technologies suivantes :

  • Lumière structurée :
    Aussi appelée balayage de lumière blanche, cette technique consiste à projeter un motif lumineux sur une surface et d’en observer la déformation grâce à des capteurs. Cette mesure va se traduire en données que le logiciel de traitement convertira en fichier 3D (nuage de point).
  • Photogrammétrie :
    Basée sur la photographie numérique, cette technique consiste à compiler de nombreux clichés rassemblés. En interprétant les photos, un logiciel spécialisé en déduira les mesures & échelles pour créer le fichier 3D.
  • Laser:
    Aussi appelée numérisation par triangulation, la technique consiste à pointer un faisceau sur l’objet et un appareil photo intégré situe le point qui apparaitra plus ou moins selon la distance. Le point laser, l’appareil photo et l’émetteur laser forment un triangle.
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Les avantages


Quiconque est impliqué dans la fabrication, l'ingénierie, la conception, le développement, la topographie ou les tests peut bénéficier des avantages de la numérisation 3D. Elle peut être appliquée à n'importe quel stade d'un cycle de fabrication classique, économisant du temps, de l'argent et du matériel. La numérisation 3D donne des pièces de meilleure qualité, mieux ajustées et moins coûteuses à fabriquer. Le coût d'un cycle de conception de fabrication typique est réduit de 75% grâce à la numérisation 3D.

  • Capturez rapidement toutes les mesures physiques de tout pièce technique ou artistique,
  • Gagnez du temps dans les travaux de conception,
  • Assurez-vous que les pièces s'emboîtent du premier coup,
  • Capturer les optimisations techniques inhérentes aux pièces fabriquées,
  • Utilisez une fabrication moderne sur les pièces qui avaient été fabriquées avant la CAO,
  • Comparez le modèle CAO avec la pièce fabriquée.


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Conceptualisation


L’utilisation d’objets en plomb d'argile ou en mousse pour conceptualiser une idée est généralement effectuée par les concepteurs industriels. La numérisation 3D peut également être appliquée à la phase de conception d'idée en numérisant des objets, puis en les utilisant comme rendus dans des illustrations de concept.


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Conception


La numérisation 3D peut être appliquée à la phase de conception en commençant par un objet physique et en l’utilisant pour concevoir un modèle CAO. Souvent, les concepteurs doivent concevoir ou adapter leur conception aux objets existants. Ces pièces complémentaires peuvent également être numérisées et intégrées à la conception, ce qui permet d'obtenir des pièces de meilleure qualité sur une base cohérente. Le processus d'utilisation d'une pièce fabriquée existante pour créer un modèle CAO est souvent désigné sous le terme de rétro-conception. En utilisant la rétro-conception, de nouvelles conceptions peuvent intégrer et améliorer l’optimisation technique déjà inhérente à la pièce fabriquée.


Gain de temps


A l’évidence, un relevé manuel sur une pièce physique pour la modéliser en 3D nécessiterait des heures ou jours de travail (voire des semaines). Une prestation de numérisation vous permettrait de recevoir le fichier 3D de cette pièce dans un temps très court (24 à 48 heures en moyenne).


Prototypage


La numérisation 3D peut être appliquée à la phase de prototype de nombreuses façons. La plus courante consiste en réalité à réduire le nombre de cycles de conception de prototypes nécessaires. Une pièce conçue à l'aide de données de numérisation 3D ne nécessite souvent qu'un ou plusieurs prototypes, car elle est conçue à l'aide de mesures précises. La numérisation 3D peut également être utilisée en combinaison avec le prototypage pour redimensionner des objets.


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Précision


L’utilisation d’un appareil de numérisation 3D apporte un degré de précision exceptionnelle (jusque 4µm) pour une finesse de relevé plus avancée qu’un relevé manuel. Une grande précision vous permettra ainsi de garantir une utilisation de la dite-pièce dans les meilleures conditions.


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Ingénierie


En utilisant les données de numérisation 3D, un objet physique peut être traduit directement dans la phase d'ingénierie d'un projet et transféré à partir de là. Les données de numérisation 3D sont souvent utilisées pour effectuer des analyses CFD, CAE, FEA et autres analyses techniques sur des objets fabriqués puis modifiés physiquement.


Production


La numérisation 3D peut être utilisée pour capturer les modifications apportées aux outils ou aux pièces qui se produisent dans l'atelier. L’outillage est souvent ajusté manuellement pour obtenir l’aspect final souhaité d’une pièce. À l'aide de la numérisation 3D, les modifications manuelles et les optimisations peuvent être transférées d'outil en outil pour garantir la correspondance de toutes les pièces fabriquées après la production. La numérisation 3D peut également être utilisée pour analyser et caractériser l'usure des outils pendant la production et, si elle est utilisée correctement, pour prédire ou éliminer les défaillances des outils. En cas de défaillance de l'outil, les données de numérisation 3D peuvent être utilisées pour recréer la pièce optimisée.


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Contrôle Qualité


La numérisation 3D permet d'analyser l'état ‘tel quel’ des pièces après leur fabrication. Généralement, la technologie sans contact est utilisée pour inspecter rapidement la forme et la taille globales des pièces, en détectant rapidement des problèmes tels que le gauchissement des pièces ou des problèmes globaux d'échelle. Les inspections par contact sont bien adaptées à l'analyse de l'emplacement des trous de boulons, des alésages, des bossages et d'autres caractéristiques prismatiques. La numérisation 3D est utilisée en combinaison avec un logiciel d'analyse statistique pour maintenir et prévoir la qualité de fabrication.


Distribution


Les systèmes de vision sont couramment utilisés dans les centres d'expédition et de distribution pour suivre et trier les colis. La numérisation 3D est également utilisée avant et après l'expédition pour certifier l'intégrité du produit pendant le transport. La numérisation 3D est alors utilisée dans l’emballage comme moyen fiable d’augmenter la densité de l’emballage, ainsi que pour créer rapidement des structures de boîtier et de support.


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Le maillage 3D


L’acquisition des données se traduit par un nuage de points. En fonction de la destination du fichier, il doit être ‘converti’ en un format exploitable, le maillage de nuages de points. Cette opération est réalisée dans le logiciel 3DReshaper, un outil très puissant pour traiter rapidement et efficacement de grandes quantités de données. Le maillage nous permet de réorganiser les triangles en fonction des courbures locales. Les triangles suivent les formes du maillage afin de mieux respecter les arêtes vives et les petits rayons. Cette puissante technique améliore de manière significative les qualités des modèles 3D générés grâce à :


  • Une meilleure précision, en particulier dans les zones de petits rayons et sur les arêtes vives
  • Un meilleur aspect des modèles
  • Un nombre limité de triangles

Voici quelques exemples d’opérations réalisées pendant un maillage de nuage de points :


  • Lissage pour garder les détails tout en améliorant l'aspect global du modèle
  • Bouchage de trous pour traiter une zone qui n'a pas pu être scannée afin d'obtenir un maillage fermé
  • Réduction pour réduire le poids d'un maillage
  • Reconstruction d'arêtes vives pour obtenir des arêtes parfaites même si elles n'ont pas été scannées avec une grande densité
  • Extrusion pour créer des formes tubulaires le long d'un chemin
  • Maillage sous contraintes pour forcer le maillage à passer par une polyligne (par exemple une ligne de rupture)
  • Et bien plus encore !
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La Rétro-Conception


Le principe de la rétro-conception (ou rétro-ingénierie) repose sur la prise d'un nuage de points issu de la surface d'un objet scannée numériquement. Ce nuage de points est traité au travers des logiciels de reconstruction de surfaces permettant d'abord de construire un modèle polygonal (utilisé dans l'usinage, la simulation et le prototypage rapide) et par la suite de générer une surface NURBS. Exporté vers un logiciel CAO, l'objet défini numériquement pourra être modifié, analysé et adapté à son environnement et à son architecture interne. Quelles sont les différentes raisons d'utiliser la rétro-conception ?


  • La conception originale n'est pas supportée par une documentation suffisante ou adéquate.
  • Le modèle original de CAO n'est pas suffisant pour soutenir des modifications et/ou les procédés de fabrication courante.
  • Le fabricant original n'existe plus ou ne fabrique plus le produit, mais il y'a des besoins pour le produit.
  • Composants usés ou cassés pour lesquels il n'y a aucune source d'approvisionnement.
  • Renforcement des fonctionnalités.
  • Analyse des fonctionnalités des produits des concurrents.
  • Amélioration de la performance et/ou des fonctionnalités de produit.
  • Manque de pièces additionnelles (pièces de rechange)
  • Actualisation des matériaux désuets ou des processus de fabrication désuets.

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Acquisition des données sur site ou chez nous :


Envoyez-nous les pièces, ou nous nous déplaçons chez vous. Nous utilisons différents scanners 3D, ce qui nous donne la possibilité de se déplacer vers des sites distants pour analyser des pièces trop grandes ou lourdes.


Reconstruction des surfaces, des solides et inspection 3D :


Nous utilisons des logiciels puissants tels que 3DReshaper Meteor et autres pour convertir des ensembles de données bruité en modèles CAO 3D de haute qualité ou pour comparer la partie de votre analyse à votre conception d'origine dans un rapport d'inspection complet. Voici quelques exemples d’opérations réalisées pendant une rétro-conception :


  • Calcul automatique de courbes BSplines à partir de polylignes
  • Ajustement de tout ou partie des polylignes et des courbes BSplines à tout moment
  • Calcul automatique de surfaces NURBS à partir de maillages
  • Amélioration des surfaces si nécessaire (création manuelle de patchs, continuité de surfaces, lissage, restriction, création de trous, etc.)
  • Création de fichier CAO à partir des formes géométriques extraites ou des formes tubulaires extrudées dans 3DReshaper.
  • Et bien plus encore !

Les surfaces construites peuvent être exportées dans des fichiers compatibles CAO (IGES et STEP, voire dans des formats natifs) ou bien utilisées pour des inspections ultérieures.


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Nos secteurs d’activité :


Aeronautique
Automobile
Defense
R&D
Outillage | Moules
Machines spéciales
Energie renouvelable
Agriculture
Génie Civile
Editeurs logiciels