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Optimiser les objets dès la conception - Par : Hanen Hattab,

Optimiser les objets dès la conception


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Les objets industriels sont modélisés par les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO). L’utilisation de ces logiciels pour tester et modifier des dessins finis est une tâche qui nécessite beaucoup de temps. Des chercheurs du Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) du Massachussetts Institute of Technology (MIT) et de la Columbia University, ont développé un outil nommé InstantCAD qui permet aux concepteurs d’éditer et d’optimiser en même temps les modèles CAO au moyen d’une interface interactive, proposant de fait une méthode de travail plus simple et plus intuitive.

Les concepteurs n’ont pas besoin d’apprendre à utiliser cet outil puisqu’il s’intègre aux programmes CAO existants en tant que module d’extension. InstantCAD permettra aussi bien d’améliorer l’ergonomie des mobiliers bureautiques que la performance des voitures. Selon Adriana Schulz, auteure principale de cette étude et doctorante au Department of Electrical Engineering and Computer Science du MIT, ce logiciel servira à tester et à approuver, par exemple, des designs complexes dans l’industrie automobile en quelques minutes au lieu des heures voire même parfois des journées habituellement indispensables pour effectuer ces tâches.

Les systèmes de CAO existants sur le marché sont « paramétriques ». Ainsi lorsque les ingénieurs conçoivent des modèles, ils peuvent modifier des propriétés comme la forme et la taille (paramètres) en fonction des résultats recherchés. Par exemple, lors de la conception d’une éolienne, il est possible de prendre en considération la quantité de flux d’air afin de créer une forme capable de générer la quantité d’énergie souhaitée. Par ailleurs, parmi les designs élaborés il est difficile de choisir lequel donnera de meilleurs résultats quant au fonctionnement et à la résistance. De plus, le changement d’un paramètre dans un modèle 3D prend encore plus de temps parce qu’il faut recommencer tout le processus de design, la simulation et le prototypage.

Travailler avec InstantCAD

Avec InstantCAD, il est possible d’optimiser et de modifier une conception en temps réel, permettant dans certains cas de gagner des semaines de travail. Une fois l’objet réalisé au moyen de n’importe quel logiciel de CAO commercial, il est envoyé à une plate-forme infonuagique où plusieurs évaluations géométriques et simulations de contraintes physiques sont exécutées simultanément. Il est possible de calculer la masse, la surface et le moment d’inertie, et tester la résistance de l’objet. Ces données sont préanalysées, permettant de fait aux ingénieurs et aux designers d’améliorer instantanément la conception de deux façons :

1. « l’exploration interactive », une interface utilisateur émettant des commentaires en temps réel sur les conséquences de changements de conception sur les performances d’un objet, comme la façon dont la forme d’une aile plane influera sur la distribution de la pression de l’air.

2. « l’optimisation automatique », le logiciel réalise une forme qui répond aux caractéristiques prédéfinies, comme la conception du design du drone le plus léger pouvant porter un poids maximal.

B-Rep, interpolation et simulations localisées

L’optimisation des formes des objets ne peut pas être effectuée en même temps que les modifications géométriques par les logiciels de dessin. En effet, ils sont incapables de prendre en charge le traitement de données supplémentaire entraîné par les calculs de simulation relatif à chacun des points formant l’objet.  InstantCAD effectue ces calculs en partant de la représentation par contours (B-Rep) de l’objet. La B-Rep est une modélisation tridimensionnelle qui représente un objet par le biais de volumes dont les formes sont réalisées avec des surfaces lisses et jointes.

Réalisation d’une B-Rep d’un volume simple

La B-Rep permet de choisir un échantillon de points, de surfaces ou d’arêtes dans une zone bien déterminée et d’effectuer des simulations localisées. Cette technique s’appelle l’interpolation. C’est ce type d’échantillonnage qui permet à l’algorithme créé par cette équipe de prédire approximativement le comportement des formes en fonction des nouveaux paramètres choisis par le concepteur et appliqués sur une ou des parties de l’objet.

Cette étude est intitulée « Interactive Design Space Exploration and Optimization for CAD Models ». Elle a été coécrite par Schulz, le professeur associé en génie électrique et sciences computationnelles, Wojciech Matusik, le doctorant Jie Xu, le postdoc Bo Zhu du CSAIL, le professeur associé Eitan Grinspun et le professeur assistant Changxi Zheng de Columbia University.

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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