Maquette numérique - Définition

Une maquette numérique est une représentation géométrique d'un produit, généralement en 3D, réalisée sur ordinateur en vue de l'analyser, de le contrôler et d'en simuler certains comportements.

En anglais, maquette numérique se dit "Digital Mock-Up" ou DMU

Exemples

• Contrôle de montabilité
  

L'utilisateur vérifie qu'il existe bien un chemin permettant d'assembler le produit qu'il vient de définir.
Ceci est par exemple utilisé dans l'industrie automobile pour vérifier la montabilité de sous-ensembles complexes comme une planche de bord.

• Contrôle de non collision le long d'une trajectoire
  

L'utilisateur s'assure que son produit ne rentrera pas en collision avec son environnement, lors du parcours d'une trajectoire prévisible.
Par exemple, si la trajectoire est celle d'une fusée au décollage, le contrôle de non collision sera réalisé entre la fusée et sa table de lancement.

• Simulation cinématique
  

La simulation cinématique permet d'animer un produit en respectant ses liaisons cinématiques, puis d'analyser le produit en fonctionnement :

• connaître la vitesse ou l'accélération d'un point particulier
• déterminer le volume enveloppe d'un composant
• s'assurer de la non collision d'un composant cinématique avec son environnement

• Contrôle d'accessibilité
  

Ici, on insère un mannequin dans la maquette numérique et l'on vérifie qu'il accède comme prévu à tous les composants.
Cette fonction est beaucoup utilisée pour simuler des tâches de maintenance ou de MCO (Maintien en Conditions Opérationnelles)

Intérêt de la maquette numérique

La maquette numérique permet d'abord de comprendre un produit avant qu'il n'existe physiquement. Voir le produit c'est déjà le comprendre. Les techniciens et ingénieurs qui définissent le produit peuvent discuter plus facilement sur les solutions techniques possibles et peuvent en choisir la meilleure.
Ensuite, les contrôles et simulations réalisés sur le produit avant qu'il n'existe vont permettre de détecter très tôt des problèmes ou des erreurs. Plus les problèmes sont résolus tôt, moins la correction coûtera cher à l'entreprise. L'intérêt n'est donc pas uniquement technique, il est aussi économique.

Les domaines connexes

• La CAO (conception assistée par ordinateur). Les données analysées en maquette numérique ont d'abord été créées quelque part : à l'aide des logiciels de CAO qui permettent de construire les formes des pièces et de les assembler en un produit.

• L'usine numérique est la maquette numérique d'une usine: cette fois-ci, c'est l'usine qui sera analysée et simulée. On pourra donc faire fonctionner virtuellement l'usine avant qu'elle ne soit construite et ainsi localiser des problèmes comme un goulot d'étranglement dans une chaîne de fabrication.

• La réalité virtuelle. Ici, l'être humain sera immergé dans la maquette à l'aide d'un dispositif de visualisation stéréoscopique (casque immersif ou écran + lunettes). L'utilisateur pourra de plus interagir avec la maquette: déplacer des éléments, sentir le contact à l'aide d'un bras à retour d'efforts ou tout autre interface haptique.

• La GDT (Gestion des Données Techniques). Les maquettes numériques lourdes (on parle aussi "des grands assemblages") peuvent contenir des centaines de milliers de pièces. Cette complexité doit être gérée. Cette problématique (la gestion) n'est pas du ressort de la maquette numérique mais de la GMN (Gestion de Maquette Numérique) ou plus largement de la GDT. Elle est traitée par d'autres logiciels.

• La modélisation par éléments finis étudie le comportement du produit soumis à des sollicitations physiques : forces de pression ou de contact, forces aérodynamiques ou thermiques. (on parle alors parfois de maquette numérique comportementale)

Les limites de la maquette numérique

La représentation du produit est numérique donc forcément simplifiée et idéalisée. Par exemple, elle ne contient ni la description de la structure moléculaire interne des matériaux ni les dispersions possibles sur les états de surface.
On ne peut pas tout simuler avec une maquette numérique !
La maquette numérique n'est pas la réalité numérique !

Les logiciels

Il existe de très nombreux logiciels de maquette numérique.
L'un des plus connus est "DMU Navigator" de Dassault Systèmes.