Qu’est ce que la modélisation 3D ?

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il y a 1 heure

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Guide Modelisation 3D

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Introduction

La modélisation 3D est, comme nous l’avons vu, devenue indispensable dans de nombreux secteurs d’activités comme les sciences, en général, la médecine, en particulier, mais aussi l’architecture, le bâtiment, l’industrie, l’automobile, le design, ou les jeux vidéo. Mais surtout, ces dernières années, la modélisation 3D s’est démocratisée permettant à des débutants d’apprendre rapidement les bases et les principes de modélisation 3D tout en assurant aux professionnels l’amélioration de leurs compétences grâce à l’accompagnement et au développement des applications et des logiciels de modélisation 3D. Ce guide de modélisation 3D que nous vous proposons a pour objectif de vous faire découvrir tous les aspects de la modélisation 3D.

I – Introduction à la modélisation 3D

Résumée, la modélisation 3D consiste à créer des représentations numériques tridimensionnelles d’objets ou de formes. La démocratisation évoquée passe également par l’accessibilité des logiciels de modélisation 3D. Ils sont désormais adaptés aux débutants comme aux professionnels qui peuvent, à l’infini et dans de nombreux secteurs d’activités, éprouver leurs idées et créer des représentations détaillées d’objet en trois dimensions, baptisés modèles 3D. Un modèle 3D n’est pas une image 2D. Il prend l’aspect d’une collection de points dans un espace tridimensionnel, reliés par diverses structures géométriques telles que des lignes (ou arêtes), des faces et des courbes. C’est, en réalité, une représentation mathématique de toute surface d’un objet. Cette modélisation 3D permet de visualiser un objet sous différents angles, de manipuler son apparence et sa forme et d’animer son mouvement. Grâce à la modélisation 3D et aux logiciels de modélisation 3D, on peut représenter avec précision la taille, la forme, et la texture d’un objet, qu’il s’agisse d’un objet existant ou d’un concept futuriste pas encore construit dans la réalité. L’autre point fort de la modélisation 3D est de permettre à un modèle 3D créé d’être utilisé de façon répétitive dans une variété de contextes. Vous avez ainsi la capacité de le transformer, de le modifier, et de l’adapter rapidement en fonction de vos différents objectifs. Couplé à l’impression 3D, vos modèles, vos idées sont transformées en objets physiques, ouvrant des possibilités infinies, avec pour seule limite votre imagination, en matière de conception, de production et de personnalisation. Après cette introduction à la modélisation 3D, nous vous proposons de rentrer un peu plus en détails dans les principes de modélisation 3D qui vous permettront de créer votre premier modèle 3D. Un guide étape par étape qui débute par les objectifs de la modélisation.

II – Les objectifs de la modélisation 3D

Dans la continuité de l’introduction à la modélisation 3D, nous vous proposons de découvrir les grands principes de la modélisation 3D que vous appliquerez grâce notamment à une sélection des meilleurs logiciels pour débuter en modélisation 3D que nous vous proposerons et dont nous verrons, par ailleurs, les avantages et les inconvénients. Il y a quelques années encore la fabrication d’une pièce d’usage courant ou de mécanique était strictement réservée à des professionnels. Désormais, vous pouvez fabriquer cette pièce vous-même grâce à l’impression 3D. Cette fabrication nécessite cependant en amont une conception numérique de la pièce à imprimer. Une modélisation 3D. Les principes de la modélisation 3D consistent à générer un format de transfert d’un fichier numérique baptisé fichier STL. STL pour stéréolithographie. Comme le signifie ses racines grecques le fichier STL ne décrit que la géométrie de surface d’un objet en 3 dimensions. Ce format ne comporte notamment pas d’informations concernant la couleur, la texture ou les autres paramètres habituels d’un modèle de conception assistée par ordinateur (CAO). Votre pièce créée, sous un environnement numérique avec la CAO, il vous restera à l’enregistrer en STL pour pouvoir l’importer dans d’autres logiciels qui constitue le workflow et passer ainsi aux étapes suivantes pour la finalisation de l’impression 3D.

III – Les outils pour réaliser une modélisation 3D

Cette introduction à la modélisation nécessite de bien définir quels outils vous allez utiliser pour quels objets ?

Le scanner 3D

Si vous n’avez pour seul objectif que de reproduire une pièce déjà existante, vous disposez d’une possibilité simple de modélisation 3D de la pièce à partir du modèle physique de cette pièce. Vous utiliserez alors le scanner 3D qui, de la même façon que vous scannez un document, va reproduire l’objet convoité et générer lui-même le fichier STL de la pièce en question. Vous pourrez ensuite importer le fichier dans un logiciel afin de le modifier ou de le dupliquer. Vous obtiendrez ainsi une copie de la pièce initiale.

Les bibliothèques en ligne.

Autre possibilité qui vous est offerte de générer le fichier STL de la pièce que vous voudrez imprimer, le recours aux bibliothèques existantes en ligne des fichiers STL. Il s’agit, dans les faits, de sites internet qui rassemblent des versions gratuites ou payantes de fichiers STL. Le principe de modélisation 3D est alors simple. Si l’on prend l’exemple d’un objet usuel que beaucoup de gens utilisent au quotidien. Il existe de très grandes chances que quelqu’un sur la planète ait déjà modéliser cette pièce et l’ait mise en ligne sur des sites comme Thingiverse ou Grabcad. Vous retrouverez sur ces sites l’objet en question et vous aurez alors la possibilité de télécharger le dossier STL associé soit libre de droit, soit en payant une certaine somme au créateur du fichier.

Les logiciels de modélisation 3D.

Les outils qui nous intéressent réellement dans cette introduction à la modélisation 3D, ce sont évidemment, et en priorité, les logiciels de modélisation 3D. Il en existe plusieurs types et nous étudierons plus après les meilleurs logiciels pour débuter en modélisation 3D. Ces logiciels de modélisation 3D, s’ils sont différents, ont cependant tous la même fonctionnalité. Vous partez ainsi d’une page blanche, d’une idée qui a germé dans votre cerveau et vous allez par des opérations sur ces logiciels parvenir à créer le modèle numérique de la pièce que vous voudrez imprimer. Vous détiendrez ainsi toutes les infos relatives à cette pièce. Ses cotes extérieurs et intérieurs, les différentes formes qu’elle peut prendre, ou les assemblages qui les relieront à d’autres pièces par un système de liaisons fixes ou mobiles.

IV – Les différents types de modélisation 3D

La modélisation 3D, appelé aussi CAO, comporte deux grandes catégories. La première, la plus simple, est la CAO booléenne. La conception va s’appuyer sur des formes géométriques très simples comme des cylindres, des sphères, des cubes ou des tétraèdres de base. Il existe trois types d’opération possibles sur ces formes. – L’union, la somme de ces formes. – La soustraction. Comme son nom l’indique, nous allons constituer une forme et la soustraire à une autre forme. Résultat, tout ce qui sera commun à ces deux formes va disparaitre et nous ne garderons que les éléments uniques. -L’intersection. A l’inverse de la soustraction, nous allons conserver seulement les formes complémentaires communes à nos deux formes primaires. Ces principes de modélisation 3D sont adaptés pour des pièces relativement simples. Lorsque nous passons à des pièces à géométrie plus complexe, il sera nécessaire de passer à la CAO paramétrique. La CAO paramétrique fonctionne avec des outils en deux dimensions totalement paramétrisables. C’est ce que l’on appelle des esquisses, en d’autres termes, un dessin coté. Avec la CAO paramétrique, nous allons dessiner une pièce et nous y appliquerons les opérations 3D, qui feront référence à nos esquisses, afin de produire une forme en 3D. Nous pourrons ainsi, par exemple, en partant de l’esquisse, demander une extrusion, c’est-à-dire un ajout de matière, dans le plan de l’esquisse avec des dimensions que nous aurons déterminées au préalable. Vous l’aurez compris, La modélisation 3D paramétrique est plus compliquée à manipuler parce que, tout simplement, elle permettra la création de pièces plus complexes.

V – L’initiation à la modélisation 3D

Grâce à cette introduction à la modélisation 3D, nous pouvons désormais nous immerger totalement dans les grands principes de la modélisation 3D. La CAO paramétrique, telle que nous vous l’avons présentée, porte en elle une approche toute cyclique. Nous pouvons même définir quatre étapes qui se succèderont jusqu’à la réalisation de la pièce.

1^ère étape

Lorsque vous ouvrez votre logiciel modélisation 3D, vous disposez d’une page blanche sur laquelle vous allez réaliser votre esquisse. Nous donnons ensuite au logiciel les informations afin de situer l’esquisse sur le plan en 3D, le plan support.

2^e étape

Le plan va servir de support à l’esquisse. Dans un deuxième temps, il faut donc dessiner cette esquisse en utilisant des lignes, des courbes, des cercles, des rectangles, des polygones. Vous allez avec l’aide de la souris dessiner la forme primitive de l’esquisse.

3^e étape

La troisième étape va consister à contraindre l’esquisse, à lui donner des cotations. Vous attribuerez ainsi un milli métrage précis à des segments. Vous déterminerez des parallélismes entre des lignes et déciderez des tangentes entre une ligne et une courbe, tous les éléments qui serviront à contraindre votre esquisse dans l’espace afin qu’ils ne se déforment pas lorsque vous modifierez les paramètres de votre pièce. Le grand avantage de la modélisation 3D paramétrique, c’est que chaque action entreprise sur le modèle est référencée ce qui permet de revenir sur les étapes précédentes tout en générant automatiquement les modifications apportées sur l’ensemble de la pièce.

4e étape

Il s’agit, à cette étape, d’apporter une fonction en 3D de l’esquisse pour pouvoir produire le volume qui sera à l’origine de la pièce en 3D. Il existe une multitude d’opérations en 3D possibles qui utiliseront l’esquisse comme définition de cette fonction. Dans ce panel, on peut noter l’extrusion, l’ajout de matière à travers la section définie par l’esquisse. Ou à l’inverse, la protusion, qui consiste à enlever de la matière localisée sur l’esquisse. Il y a également le perçage ou même l’enlèvement de matière par révolution. Bref, toutes ces opérations qui donneront de la matière et créeront le caractère de la troisième dimension. Le volume de notre pièce déterminé, nous allons pouvoir y apporter les modifications souhaitées en reprenant le cycle des quatre étapes. Si je veux par exemple percer un trou sur une face de ma pièce. Je vais d’abord choisir la face sur laquelle je veux intégrer ce trou. Nous reprenons donc l’étape de la définition du plan support de l’esquisse. Nous allons ensuite produire une esquisse sur cette face-là, c’est-à-dire dessiner le cercle qui représentera le perçage, l’étape du dessin de l’esquisse. Il restera ensuite à dimensionner ce trou et à le positionner pour effectuer l’étape de la contrainte de l’esquisse. Le trou de perçage positionné et dimensionné, je vais faire le choix d’effectuer ce perçage sur quelques millimètres ou traversant toute la pièce. Je reviens donc à la quatrième et dernière étape, la fonction 3D, une opération d’enlèvement de matière pour le perçage et la visualisation du résultat sur ma pièce. Si je veux, au contraire, ajouter une extrusion, un rajout de matière, je reconsidère ce même cycle en repassant par les quatre mêmes étapes autant de fois qu’il sera nécessaire jusqu’à la conception finale de ma pièce. Une fois terminée, j’exporterai la pièce au format STL pour pouvoir procéder ensuite à l’impression 3D.

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