C’est quoi une surface de Classe A en CAO ?

 

Vous ne le savez peut être pas mais dans le jargon CAO, il existe une classification des surfaces d’un produit en fonction de leur proximité avec l’utilisateur final du produit !

On parlera alors de surface de Classe A ou B.
Mais alors…

C’est quoi une surface de Classe A en CAO ?

Cet article est tiré d’un blog Américain dédié à l’apprentissage de Catia.
Je l’ai trouvé assez clair et pour vous en faire profiter, je vous en fais la traduction ici.
J’y apporte par moment une précision ou un commentaire et quelques illustrations.

 

Catia V5 - cadre velo isophote

 

Les surfaces de classe A et leur importance:

Les surfaces de classe A sont les surfaces de forme esthétique (libre), qui sont visibles (intérieur / extérieur) par l’utilisateur d’un produit. Elles ont une forme esthétique optimale et une qualité de surface élevée. La surface de classe A présente essentiellement une continuité en courbure tout en fournissant une représentation mathématique la plus simple nécessaire pour la forme souhaitée et ne présente donc pas d’ondulation indésirable.

 

Continuité de courbure:

C’est la continuité entre les surfaces partageant la même frontière. La continuité de la courbure signifie que, à chaque point de chaque surface le long de la limite commune, on ait le même rayon de courbure.
On voit sur l’image la continuité au niveau des frontières (limite des couleurs) grâce à l’éclairage néon.

 

Catia V5 - Surface raccord surfaces quelconques rayures néon

 

Pourquoi la classe A est-elle nécessaire?

Nous comprenons tous que les produits aujourd’hui ne sont pas seulement conçus uniquement sur des critères fonctionnels. Une attention particulière est accordée à sa forme / esthétique qui peut amener un désir dans l’esprit de posséder ce produit. Ceci n’est possible qu’avec une finition haut de gamme et de bonnes formes. C’est la raison pour laquelle, dans les industries de conception, la classe A est plus importante.

 

Quelques exigences pour les surfaces de classe A:

 

1. Les fillets (rayons de raccordement) – Généralement pour la classe A, l’exigence est une continuité en courbure avec une contrainte de position de 0,001 mm et de tangence à environ 0,016 degrés.
2. Le flux des lignes en surbrillance (isophotes) – Les lignes devraient former un réseau de lignes uniformes. S’élargissant ou se rétrécissant graduellement , mais en général, il n’y a jamais de pincement à l’intérieur et à l’extérieur.
3. Les points de contrôle devraient former une structure très ordonnée – variant de nouveau en angle d’une rangée à l’autre de manière graduelle. (Rhinocéros 3D permet directement la visualisation et la manipulation de ces points de contrôle – Dans Catia c’est implicite la plupart du temps mais c’est aussi possible dans certains ateliers surfaciques)
4. Pour un modèle de classe A, la limite du rayon de raccordement (fillet) doit être modifiée et déplacée pour former une ligne douce – puis remontée dans la surface de base (pas de frontière rectiligne).
5. Les iso-params assortis dans la direction U & V sont également une bonne pratique pour les surfaces de la classe A.
6. Le degré (ordre) des surfaces de Bezier devrait généralement être d’environ 6 (aussi pour la direction du rayon d’arc), parfois vous devrez peut-être aller plus haut.
7. Vous devez également vous occuper de l’angle, de la symétrie, des lacunes et de l’alignement des surfaces créées avec les surfaces parentales ou de référence.
8. Variation de la courbure – Il faut s’assurer que les variations de courbure sont très douces partout sur la pièce.

 

La signification physique:

 

La surface de classe A se réfère donc à des surfaces qui sont continues en courbure les unes avec les autres à leurs frontières. La continuité de la courbure signifie qu’à chaque « point » de chaque surface le long de la limite commune, le rayon de courbure est le même.
Ceci est différent des surfaces ayant une continuité en tangence qui est une continuité directionnelle sans continuité de rayon – comme les filets.
Continuité en position où seule la frontière est partagée par les deux surfaces se touchant sans l’équivalence directionnelle (tangente) ou la courbure.
En fait, les continuités en tangence et en position sont la base principale de la plupart des industries (aéronautique = surface externes, construction navale, BIW = caisse en blanc, etc.). Pour ces applications, il n’y a généralement pas besoin de contraindre en courbure.

 

Par définition:


La surface de classe A se réfère à des surfaces qui sont VISIBLES dans un produit. Cette classification est principalement utilisée dans l’automobile et de plus en plus dans les biens de consommation (brosses à dents, micro ordinateur, téléphones mobiles, machines à laver, couvercles de toilette, etc.). C’est une exigence où l’esthétique a une contribution significative. Pour cette raison, l’extérieur des automobiles est considéré comme classe A. BIW (Body In White = caisse en blanc) n’est PAS Classe A.
L’extérieur de votre brosse à dents sexy est Class-A, l’intérieur avec des nervures et des inserts n’est PAS Classe-A mais Classe B, voire Classe C.

Classe A = tout ce que le client voit. C’est-à-dire les panneaux extérieurs et les surfaces intérieures.
Classe B = quelque chose qui n’est pas toujours visible, c’est-à-dire la partie inférieure d’un objet que vous devriez ouvrir (facilement) pour voir (l’intérieur d’un vide poche par exemple).
Classe C = l’arrière d’une pièce présentant une surface qui est couverte en permanence par une autre pièce.
Pour la voir, il faut démonter le produit. La classe C correspond aux pièces techniques qui n’ont qu’une vocation fonctionnelle et ne seront en principe jamais ou rarement vues.

Une pièce de classe C (continuité en tangence et en position)
Catia V5 - Reservoir plastique rendu 2

Sur une caisse en blanc (BIW), certaines surfaces sont de classe A, c’est-à-dire le côté du corps, le toit, l’aile arrière, …. J’ai entendu il y a quelque temps d’un ancien Concepteur que le terme BIW vient du moment où les voitures ont été construites en bois, elles ont été peintes en blanc puisqu’elles donnent au cadre une couleur uniforme, de sorte que les imperfections étaient facilement visibles.

BIW signifie Body In White est ainsi appelé ainsi en raison de son apparition après l’application de la couche primaire de peinture sur le véhicule entièrement assemblé (ferrage) juste avant d’entrer dans le processus de peinture. Habituellement, ce primaire est en blanc ou gris argenté ce qui donne le nom Caisse en blanc.

Nota:
En Europe, une surface de classe «A» est généralement considérée comme le côté visible de tout composant / assemblage. Une surface de classe «B» se rapporte généralement à la face opposée (ou à l’intérieur) d’une surface «A» – c’est-à-dire à la surface qui définit l’épaisseur de la pièce, et où les détails de montage et de renforcement sont habituellement situés. Les surfaces de classe «B» peuvent également être appelées «surfaces d’ingénierie». Je n’ai personnellement pas entendu parler d’une quelconque surface appelée type « C »  en Europe.
Catia, portant très correct pour le travail de surface de style tend à être plus utilisé pour générer des  surfaces d’ingénierie et des modèles solides.
Des paquets de logiciels comme ICEMSURF ont tendance à être plus utilisés pour générer des surfaces de qualité visuelle. (ICEMSURF est maintenant intégré à Catia en tant qu’atelier surfacique).

La surface de la classe A – en particulier sur les extérieurs du véhicule va plus loin que G2 ou la continuité de la courbure. G3 est souvent recherché sur les surfaces les plus importantes. G3 s’occupe de la variation de la courbure, c’est-à-dire de la façon dont varie la valeur de la courbure à travers une limite.
G2 (courbure) signifie, comme cela a été décrit précédemment, que la valeur de la courbure est la même localement sur une frontière.
G3 signifie que la courbure de surface menant à la frontière change progressivement.
Si vous regardez les courbes de votre voiture, ce serait du G3.
ICEM surf est considéré comme le meilleur outil pour une surface de classe A car pratique et rapide en raison de la sophistication de ses diagnostics en temps réel.

 

La conséquence:


La conséquence de ces surfaces en dehors des formes visuelles et physiquement esthétiques est la façon dont elles reflètent le monde réel. Que l’on s’attendrait à voir à travers la limite de la continuité des points, de la continuité tangente et des surfaces de continuité de la courbure lorsqu’on réfléchit une souche d’arbre droite et sèche dans le désert.

Dans l’image ci-dessous, on voit une représentation de la cafetière que j’ai modélisé sur Rhino avec l’application d’une image 360°= environnement HDR permettant d’apprécier les variations de courbure.

Cafetiere Bialetti sous environnement HDR

La continuité en position (également connue sous le nom de continuité G0) produira une réflexion sur une surface, puis à la limite, disparaissent et réapparaissent à un endroit légèrement différent sur l’autre surface. Le même phénomène de réflexion apparaîtra lorsqu’il existe un espace entre les surfaces.

La continuité en tangence (également connue sous le nom de continuité G1) – produira une réflexion sur une surface, puis, à la frontière, prendra un virage et continuera. Contrairement à la continuité des points, la réflexion est continue mais présente une discontinuité (changement brusque de direction)

La Continuité en courbure (également connue sous le nom de continuité G2, on peut aussi faire du G3!) – Cela produira la réflexion ininterrompue et lisse à travers la frontière.
Pour atteindre les mêmes exigences que les fabricants d’automobiles en terme de surfaces de classe A, les fabricants de produits de consommation se sont servis des mêmes outils avancés de modélisation de surface. Finalement, qu’est-ce qu’une surface de classe A ? La réponse simple est que c’est une surface parfaitement lisse sans anomalies, dans laquelle toutes les surfaces adjacentes ont une continuité de courbure. Cela signifie que lorsque deux surfaces se rencontrent, la graduation de l’une dans l’autre est obtenue sans transition abrupte discernable. Les techniques utilisées pour créer des surfaces de classe ‘A’ résident généralement dans le logiciel de modélisation de surface de niveau supérieur développé pour l’industrie automobile, plutôt que des kits de CAO mécaniques de milieu de gamme qui ont évolué à partir de la modélisation en 3D solide pour les assemblages mécaniques.

Conclusion

J’espère que la traduction de cet article vous a plu.
Des logiciels comme Catia ou Rhino permettent d’apprécier la qualité des surfaces d’un objet 3D.
Amusez vous à mettre des éclairages comme les isophotes ou des environnements HDR pour traquer les moindres petits défauts de vos modèles c’est instructif.

About the Author: PSX59

Technicien dans l'âme et résolument passionné d'aviation, je vous invite à découvrir la CAO sur des thèmes variés avec un seul but ... Créer !

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