FreeCAD une alternative à la CAO payante ?

 

FreeCAD une alternative à la CAO payante Python profil d'aile nervure airfoil

 

Les logiciels CAO propriétaires ou mieux encore les suites de logiciels comme CATIA, Inventor, Solidworks, NX, Creo, … sont merveilleux tant au point de vue des outils proposés que par leur ergonomie.

Seulement beaucoup d’entre vous sont face au problème évident du prix des licences souvent hors de porté du particulier ou de la très petite entreprise.

Dans cet article, voici une solution alternative et surtout gratuite qui répondra peut-être à vos attentes si vous êtes dans ce cas là.

 

FreeCAD est-il une alternative sérieuse à la CAO propriétaire ?

Dans cet article, je vais vous parler d’un sujet qui m’est personnellement un peu nouveau car il s’agit pour moi de pratiquer la CAO, non pas sur Catia, mais sur FreeCAD en vous montrant comment automatiser le tracé du jeu de nervures d’une aile de modèle réduit.

L’idée de faire des pièces de modèle réduit m’est venue de la rencontre avec Loïc du blog Aéro-modélisme.com

aero-modélisme.com
J’aurais pu directement montrer comment faire ce genre de chose sur Catia mais mon but ici est de trouver une solution pour à la fois produire quelque chose de fonctionnel et aussi accessible aux hobbyistes qui n’ont pas la possibilité d’avoir accès à des logiciels coûteux.

Ici je me suis imposé ce sujet pour prendre en main le logiciel. C’est un peu difficile en temps limité et sans y avoir touché au préalable mais très formateur.
Ça a le mérite de mettre en évidence les forces et les limites du soft.

Alors FreeCAD est-il la solution idéale et sérieuse pour remplacer nos chers softs de CAO ?
Voyons cela de plus près avec la …

Création automatisée d’un jeu de nervures d’une aile d’avion RC sur FreeCAD.

 

La vidéo de l’article

 

FreeCAD, C’est quoi ?

FreeCad est un logiciel de CAO Open source, multiplateforme et gratuit.
Tout est dit… ou presque !
La CAO c’est la Conception Assistée par Ordinateur. Il faut comprendre là dedans qu’il ne s’agit pas seulement de dessin, même 3D mais bien de conception mécanique.
En effet, FreeCAD n’a pas trop à rougir de ses grands frères propriétaires et très onéreux.
Non, FreeCAD propose toutes les fonctionnalités que l’on pourrait attendre d’un logiciel de CAO à commencer par la conception solide et surfacique paramétrique (Nurbs) et associative. (C’est énorme pour un soft Gratuit !)
L’interface est très claire et présente des ateliers pour retrouver les principaux outils.

Ah oui, paramétrique, cela veut dire que si l’on souhaite revenir sur la définition d’un objet (ses cotes) alors il suffit de l‘éditer et de changer une valeur. Cela modifie instantanément la forme du 3D.
Ça n’a l’air de rien mais dans certains logiciels du marché, il faut détruire les éléments et les reconstruire ou les déformer ! (pas de modification paramétrique)

Associative, cela veut dire que les éléments sont liés les uns aux autres par un lien de parenté.
Un élément existe car il est créé à partir d’un ou plusieurs autres éléments (ses parents).
On fera par exemple un arrondi au coin d’un cube mais l’arrondi n’existe que parce que le cube existe. Ainsi, si l’on modifie le cube (par ses paramètres), l’arrondi sera recalculé et redessiné au bon endroit.

En plus de ça, FreeCAD offre la possibilité de créer des formules qui lient les paramètres !

Oui, toutes ces choses dans un logiciel gratuit comme dans les très coûteux Catia, Créo, Inventor, NX ou Solidworks !

Présenté comme ça c’est merveilleux. Mais il y a un mais.

Oui, FreeCAD n’est pas un clone de ce qui existe mais plutôt une plate forme vivante qui vous permet de créer vos propres outils de modélisation.
FreeCAD, c’est à la base un peu tout nu mais il existe de très nombreux addons (gratuits bien sûr) élaborés par la communauté permettant de rendre bien des services dans tous les domaines comme le bâtiment, le calcul FEM (et même fluide avec OpenFoam), l’électronique, le naval, l’aéromodélisme, etc…

Toutes ces choses ont été élaborées à partir de script écrits en langage Python.
FreeCAD permet avec ce langage, d’atteindre tout ce qui est présent dans le logiciel et son moteur. Plus que des outils de modélisation, on peut même créer des ateliers complets avec des boites de dialogue complètes.

Merveilleux non ?
Merveilleux certes mais il faut surtout du temps pour se faire ses outils.
J’ai suivi ici cette démarche pour produire les nervures mais j’aurais pu aller beaucoup plus loin en couplant les scripts entre eux et en produisant une interface graphique. Si cela vous tente, n’hésitez pas à copier le code, continuer le travail et partager sur mon blog ou celui de loïc.

 

 

 

Production du profil à partir d’un fichier de points

Sur Airfoil tools, on trouve tout ce qu’il faut.

 

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418

 

Il suffit de prendre les coordonnées du profil en *.dat et de l’enregistrer sur son répertoire de travail.

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 dat fichier coordonnées de profil

 

 

Un fichier/importer nous propose directement de produire un profil à partir du fichier … Cool !

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 profil Wire import

 

C’est un peu facettisé mais on peut le transformer en Bspline. Il faut penser à préciser profil ouvert pour éviter une déformation vers le bord de fuite.

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 profil Spline defaut

 

En examinant le fichier de points on voit qu’au bord de fuite, il y a une petite ouverture (un écart en Y lorsque X vaut 1)
Il suffit de la fermer dans le 3D avec un petit segment.

Une multi-sélection de la ligne et du profil permet de les joindre en cliquant une fois sur le bouton Upgrade.
En refaisant un Upgrade sur cet objet, on produit une face

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 Profil correct

 

 

Obtention de l’aile

Pour faire une aile, il nous faut maintenant agrandir un peu ce profil millimétrique.
Oui, il mesure un mm de long car le fichier de points va de 0.000 à 1.000 sans unité.
A l’import dans le logiciel de dessin, l’unité par défaut est le millimètre donc le profil est de cette taille.
Dans les paramètres de cet objet, je modifie le « Placement » en X de -0.25 pour que l’origine du modèle soit à 25% de la corde (au foyer profil).

Plutôt que de modifier cet objet pour l’agrandir, j’ai préféré le cloner et modifier le clone.
C’est facile, sur le clone, il y a directement des paramètres pour l’échelle.
On multiplie par 150 en X et en Y et nous voilà avec un profil d’emplanture de 150 mm.

Encore un clone de ce grand profil d’emplanture et un « Placement » en Z à 500mm puis un Scale de 0.5 en X et Y et nous voilà avec un profil de saumon moitié plus petit (pour faire une aile effilée).

Je m’arrête là dans les modifs mais on pourrait facilement mettre du dièdre et du vrillage négatif.

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 Deux profils positionnés

 

Avec ces deux surfaces en forme de profil on peut maintenant faire un solide « Loft » (raccord entre deux sections).

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 Aile massive de base

 

 

Ci-dessous voici le code Python pour faire ce travail à partir de la face millimétrique.
J’aurais aimé faire un script à partir de l’import du fichier de points mais je n’ai pas réussi à faire un automatisme pour produire la petite ligne au bord de fuite du profil.
J’ai bien trouvé pour récupérer les extrémités d’une ligne mais pas d’une spline… Dommage.

 

 

Obtention d’une nervure

Cette aile est pleine et massive. Pour les spécialistes de la mousse, c’est parfait mais pour les anciens comme moi ce n’est pas suffisant… On aime la structure.

Nous allons alors saucissonner tout ça à plusieurs endroits.
L’intersection du solide avec une face plane sera parfaite.

Il suffit de créer des surfaces planes et de demander une intersection avec le solide.
On obtient alors un profil (une surface) de la bonne taille selon la position en envergure.

Cette surface peut alors être épaissie avec une extrusion solide.

Cela est très bien mais imaginons qu’il faille faire l’opération 30 fois à la main !
C’est là qu’intervient encore une fois le code Python pour faire le travail répétitif à notre place.
C’est ici plus intéressant que dans le programme précédent car cela serait vraiment fastidieux.

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 Jeu de Nervures

 

 

Ça mouline un peu et nous voilà avec toutes nos nervures en 3D.

 

Production du plan 2D

Encore une fois, FreeCAD propose des outils de projection de 3D dans un plan 2D comme les autres logiciels de CAO et ici encore, le script va nous permettre de produire les différentes vues et de les positionner dans le calque.

Freecad Nervure aile Airfoil NACA 4418 Plan du jeu de Nervures

Ci dessous, le code pour faire le travail

 

 

Conclusion

FreeCAD nous offre la possibilité de produire nos propres outils de modélisation afin de produire des 3D comme ici ces éléments de structure d’aile.
Moyennant un peu de temps pour la création des programmes (seul ou en communauté) il est tout à fait envisageable de produire un véritable logiciel de modélisation orienté aéronautique.
Imaginez-vous fasse à une interface dans laquelle vous pourriez indiquer l’envergure, le nom des profils, le nombre de nervures, le dièdre, le vrillage, …. et la machine dessine tout !
Et pourquoi pas pointer vers un fichier Excel et générer un rapport complet en Pdf (avec LaTex) ? Oui, c’est possible mais c’est une autre histoire.

FreeCAD une alternative à la CAO payante ?

En tout cas, FreeCAD à un potentiel énorme et si je devais en faire une critique, ce ne serait que pour l’ergonomie de l’outil sketcher. Bon, il est vrai que je viens de Catia V5 donc je suis un peu exigent 🙂

Moyennant un peu d’investissement en temps, c’est le genre d’outil qui peu facilement faire gagner du temps à un particulier ou à une entreprise pour la production de produits standards par l’utilisation de routines automatisées.

Un jour viendra où toutes les améliorations nécessaires feront de FreeCAD un logiciel gratuit et généraliste à la hauteur de nos exigences en termes de modélisation pour couvrir 90% des cas (Produire des pièces mécaniques, des assemblages, des plans !)
Affaire à suivre et pourquoi pas à encourager par la création et l’amélioration du soft. Pourquoi pas si vous êtes informaticien sur les bords puisque c’est open source et que la communauté est active.

J’espère que l’article vous a plu.
Si vous êtes pour les logiciels professionnels ou plutôt pour ce genre de démarche, n’hésitez pas à me donner votre point de vue dans les commentaires ci-dessous.

à bientôt

.

Recherches utilisées pour trouver cet article :freecad modéliser aile davion

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 !

2 Comments

  1. Répondre larry

    merci
    superbe article comme à chaque fois
    merci pour ces partages
    Larry

    • Répondre PSX59

      Bonjour Larry,
      Merci beaucoup, votre commentaire me fait vraiment plaisir.
      Content que mes publications vous plaise.
      à bientôt

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