Maquette numérique
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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 (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par...) se dit "Digital Mock-Up" ou DMU

Exemples

  • Contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) 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 (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre...) pour vérifier la montabilité de sous-ensembles complexes comme une planche de bord.

  • Contrôle de non collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) le long d'une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.)

L'utilisateur s'assure que son produit ne rentrera pas en collision avec son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...), lors du parcours d'une trajectoire prévisible.
Par exemple, si la trajectoire est celle d'une fusée (Fusée peut faire référence à :) au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.), le contrôle de non collision sera réalisé entre la fusée et sa table de lancement.

  • Simulation cinématique (En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le mouvement des corps, en faisant abstraction des causes du mouvement (celles-ci sont...)

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

  • connaître la vitesse (On distingue :) ou l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une...) d'un point (Graphie) particulier
  • déterminer le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) 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 (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.) 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 (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement,...) 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 (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de fabrication.
  • La réalité virtuelle (La réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle, sonore et/ou haptique, d’environnements réels ou imaginaires.). Ici, l'être humain sera immergé dans la maquette à l'aide d'un dispositif de visualisation stéréoscopique (casque immersif ou écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par...) + 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 (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autre interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir fonctionner correctement.) 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 (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en informatique ou en sciences de...) 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 (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) 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 (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable...) des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) ni les dispersions possibles sur les états de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...).
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 (Dassault Systèmes est une entreprise française, éditeur de logiciels et filiale du Groupe Dassault. [1]).

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