Voilà le premier article sur la conception solide. Afin de commencer en douceur sur la construction solide, nous allons aborder certains aspects et termes nécessaires à la conception solide avec en plus, une approche sur les opérations booléennes.

CSG : « Constructive Solid Geometry ».

CSG est une technique utilisée dans la construction de solide. Le GSG permet à un modeleur (logiciel de modélisation 3D) de construire des surfaces ou objets complexes en utilisant des opérations (généralement Booléennes) pour combiner des objets.

Les objets utilisés pour faire du CGS sont appelés primitives :

• Le cuboïde (le cube est un cas particulier du cuboïde)
• Le cylindre
• Le prisme
• La pyramide
• La sphère
• Le cône
• Le tore

Suivant les softwares utilisés dans l’industrie, certaines primitives de bases n’existent pas.

Dans Catia V5, les primitives cuboïde, cylindre, sphère, Pyramides, cône et tore ne sont pas disponibles en tant que forme de base de solide.

Pour réaliser, par exemple, un cuboïde, il est nécessaire de dessiner un sketch et de réaliser une extrusion.

Voici les formes primitives créées dans Catia V5, mais avec l’aide d’un sketch.

Dans Catia V5, nous utilisons des fonctions de bases pour générer les géométries de bases. Extrusion (négative ou positive) et révolution (complète ou partielle) sont les deux fonctions principales destinés à réaliser ses formes. D’autres fonctions complémentaires sont disponibles mais pour réaliser des formes plus complexes (non traités dans ce chapitre).

Maintenant, nous allons aborder les opérations Booléennes.

Les opérations booléennes

Ce terme est issu de l’algèbre de Boole, provient de George Boole. Mathématicien anglais qui restructura complètement durant le milieu du XIXe siècle la logique en un système formel. (Un peu d’histoire ne fait de mal à personne )

Voyons un exemple concret pour illustrer les propos.

Cet exemple est parfait pour montrer l’importance du booléen dans la construction d’un solide.

Je sais que ce n’est pas un moteur de voiture, mais pour expliquer la suite et que chacun puisse comprendre l’intérêt du booléen, le solide reste très bien.

D’un point de vue géométrique, le solide est considéré comme complexe.

Voyons maintenant ce que le booléen apporte à la conception de cet objet. Mais avant cela, parlons des opérations.

Les opérations booléennes reposent sur des opérations mathématiques basiques qui sont :

• L’addition +
• La soustraction –
• L’intersection ∩.

Mince, ce que je veux faire, c’est de la conception et pas des mathématiques.

Vous allez voir, ce n’est pas très compliqué, voir très simple, et puis, ce n’est rien à ce que nous pouvons avoir en surfacique.

Addition (+): ou union U. Permet à deux corps de pièces de s’additionner.

Soustraction (-) : ou retrait, permet de soustraire un corps de pièce à un autre.

L'intersection (∩) : ou le résultat est la partie commune des deux solides.

Voilà pour ce qui est des opérations basiques booléennes. Vous voyez, rien de bien sorcier.

Revenons à notre exemple de départ pour reproduire cette géométrie complexe en utilisant les primitives et les fonctions.

Primitives utilisés :

Et maintenant appliquons simplement et logiquement les opérations sur les primitives.

Lecture de bas en haut.

Voilà exactement le processus de fonctionnement des opérations booléennes.

Maintenant, jetons un coup d’œil à l’arbre de construction :

Ce qui est important de souligner, c’est l’aspect logique de la construction.

Rappelons qu’avec Catia V4, l’utilisation des fonctions booléennes étaient absolument nécessaire pour concevoir en solide des formes complexes (bien plus complexes que les exemples cités en référence).

Avec l’arrivée de Catia V5, cette notion d’opération booléenne n’est pas mise en avant dans la conception. Certaines formations Catia V5, ne font même pas référence aux opérations Booléennes et c'est très dommage.

Cette version 5 de Catia, permet de réaliser la même pièce avec des features dans un même corps de pièces.

Voici la même pièce réalisée en construction features.

Il est intéressant de constater, que cette construction comporte 5 features alors que la conception précédente en Booléenne est composé de 5 features + 4 fonctions booléennes.

Alors, pourquoi utiliser la technologie booléenne alors qu’avec une conception feature classique l’on a moins d’éléments dans l’arbre et surtout on ou l'on passe bien moins de temps en conception?

Simplement, pour les raisons évoquées plus hauts, le fait que la conception booléenne apporte bien plus de souplesse que la construction classique, mais qu’elle est efficacement LOGIQUE.

Dans le passé, sur V4, un bon designer avait pour règle de rendre sa construction solide la plus plate possible (Pyramidale) en opposition à une construction verticale (ou souvent appelé peuplier). Les utilisateurs V4 me comprendrons.

Bien sûr, l’exemple en référence est très simple finalement pour démontrer que la construction booléenne est plus intéressante que l’autre.

Mais je n’ai pas dit mon dernier mot et je vais vous montrer qu’avec un objet même très simple, la construction verticale va se montrer moins bonne.

Première remarque : Avec une construction verticale, les éléments s’enchainent les uns après les autres. Une erreur détectée en haut de l’arbre, peut provoquer un enchainement d'erreurs sur le reste de la conception et devenir catastrophique dans une conception comportant un nombre important de features.

Deuxième remarque : Les temps de calculs pour une mise à jour est bien moins importants dans une conception booléenne que dans une construction verticale. Simplement par le fait que chaque corps de pièce est calculé séparément. Lorsqu’une erreur survient dans un corps de pièce1 et que les corps de pièces 2 et 3 n’est pas touché dans sa géométrique. 2 et 3 ne sont pas recalculés. Fait intéressant avec une centaine de corps de pièces.

Troisième remarque : La lecture de l'arbre de construction peu devenir très difficile à lire et à comprendre lors d'une construction verticale comportant un grand nombre de features.

Quatrième remarque : l’interchangeabilité n’est pas de rigueur dans une construction verticale.

Pour illustrer cette remarque, je décide de réaliser une modification sur l’exemple de départ.

Reprenons notre graphe de construction booléen, pour arriver à notre forme finale.

Nous devons simplement changer le signe une opération.

Vous avez vu la différence ?

Nous avons changé la fonction dans l’arbre de construction pour dire à Catia que je voulais remplacer l’addition des deux corps de pièces en soustraction et l’affaire est conclue.

Maintenant voyons ce qu’il se passe pour la construction verticale.

Je vais dire à Catia V5 de me remplacer la feature de poche (cylindre 3) par une fonction d’extrusion. Et là j’ai beau chercher la fonction, pas de fonction de remplacement de feature. Simplement parce qu’aucune fonction n’a été créée par DS.

Pourquoi ? Bonne question, je n’ai pas de réponse mais je ne suis pas sûr que cela ne va pas être intégré (On en est en R18, et pas de possibilités, il doit bien y avoir une bonne raison).

Alors, comment procéder ? Simplement en détruisant la feature et la refaisant avec une extrusion.

Certes, ce n’est pas la mer à boire, mais l’opération n’est pas seulement qu’une histoire de refaire une feature. Pour l’extrusion, il faudra imposer de nouvelles limites du cylindre sur les faces du cube. Et oui, là on commence à perdre du temps.

Si l’on garde les mêmes paramètres que la poche, on risque d’avoir ceci :

Ce qu’il faut savoir en conception, c’est qu’il est rare de faire une pièce sans modifications (personnellement, je n’ai jamais connu une pièce bonne du premier coups dans toute mon expérience de concepteur), et là, la conception booléenne est absolument parfaite en termes de souplesse et de mise à jour.

Evidement, il ne faut pas tomber dans l’excès des opérations booléennes. On doit arriver à un équilibre satisfaisant pour la conception, car c’est vrai, finalement le booléen est plus long. Pour ma part, je me suis fixé une règle simple.

Un corps de pièces = une fonction technologique.

C’est en quelque sorte un mix des deux solutions. Permettant d’avoir la souplesse du booléen et la vitesse de l’arbre feature (lorsque celle-ci est pas très important). Mais finalement avec une préférence à utiliser le booléen

Cette souplesse permet notamment de remplacer une fonction (exemple un clip sur une boite) avec un autre type de clip simplement et avec des incidences réduites.

Je suis conscient que ce n’est pas facile au début d'utiliser la conception booléen, mais une gymnastique de votre esprit de logique doit être fait pour vous perfectionner. La solution est simple: la pratique. Ce n’est pas un secret, mais une réalité et vous verrez, concevoir et devenir un bon concepteur, c’est avant tout d’avoir un esprit logique, rigoureux et persévérant surtout en V5.

Voici donc la fin de ce premier tutoriel consacré aux mécanismes de bases de la conception solide.

Vos commentaires sont les bienvenues