Analyser et exporter votre modèle avec Catia V5

En résumé

  • 1.1. Modéliser un volume correct et fermé
  • 1.2. Modélisation volumique : Atelier PART Design
  • 1.3. Modélisation surfacique : Atelier Generative Shape Design (GSD)
  • 1.4. Evider votre modèle
  • 1.5. Textes et motifs en relief
  • 1.6. Parties mobiles et assemblages
  • 1.7. Couleurs et textures pour une impression 3D multicolore
  • 2.1. Mesurer des éléments et distances
  • 2.2. Générer un mesh
  • 2.3. Analyser le maillage
  • 2.4. Choix du format et export
  • 2.5. Outils pratiques
  • 2.6. Fichier trop lourd
  • 2.7. Réparation de trous
  • 2.8. Epaississement de surfaces
  • 2.9. Orientation du volume
  • 2.10. Triangles inversés
  • 2.11. Arêtes et points non-manifold
  • 2.12. Auto-intersections
  • 2.13. Fichier multi-corps
  • 3.1. Outil filtrer
  • 3.2. Outil « création de maillage »

Bien qu’il soit toujours plus aisé de modéliser directement en utilisant les bonnes dimensions, épaisseurs et distances, il est parfois nécessaire de mesurer certaines parties d’un volume déjà existant. CATIA dispose de deux outils : Mesure absolue et mesure relative.

 

Outil « mesure relative »

L’outil de mesure absolue permet d’obtenir toutes les informations nécessaires sur un volume ou une surface donnée. Il permet également grâce à l’option « mesure d’épaisseur » de mesurer au millième de millimètre et de façon très intuitive et rapide n’importe quelle épaisseur/longueur. Dans le cas d’une préparation de votre CAO pour l’impression 3D, l’outil de mesure absolue sera principalement utilisé pour obtenir les informations de volume.

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« Absolute measure » tool

The absolute measurement tool provides all the necessary information on a volume or a surface. It also helps with the « thickness measurement » to measure to a thousandth of a millimeter and very intuitively and quickly any thickness / length. In the case of a preparation of your CAD for 3D printing, absolute measurement tool will be used primarily to obtain volume information.

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Concernant les dimensions, il est important de noter que la notion d’unités n’est ici valide que pour CATIA. Lors de l’export du fichier, dans un format autre que natif CATIA (.CATpart), les unités ne sont pas conservées en tant que telle. Ce sont simplement des valeurs, dont l’unité est à déterminer ensuite dans le logiciel où vous souhaitez retravailler un fichier par exemple, ou dans notre cas dans l’interface de Sculpteo.

Outil facettisation

C’est l’outil « facettisation » qui vous permettra de générer le mesh. Il se trouve dans la barre d’outils latérale.

Vous pouvez alors intervenir sur deux caractéristiques principales, qui vont déterminer la précision de votre modèle: la flèche et le pas.

La flèche est la distance maximale qu’il existe entre le maillage et la pièce réelle. Le pas quant à lui correspond à la distance entre deux nœuds voisins. Etant donné que les deux sont dépendants l’un de l’autre, le pas est par défaut désactivé. A vous de choisir selon quel critère vous souhaitez contrôler la précision du maillage de votre modèle.

Nous vous conseillons de garder le paramètre par défaut et d’utiliser la flèche. Enfin, sachez que plus les valeurs que vous choisirez seront faibles, plus votre maillage sera précis, et bien sûr plus le modèle à exporter sera lourd. Sachez également que le niveau de précision des machines étant de l’ordre du micron, il est inutile de renseigner une valeur de flèche inférieure à 0.01mm.

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Enfin vous pouvez choisir l’option groupées ou distinctes. Dans le cas où vous auriez plusieurs pièces, l’option « groupées » ne génèrera qu’un seul mesh pour l’ensemble des pièces. A l’inverse, en choisissant « distinctes », CATIA génèrera un mesh pour chaque corps de pièces. A noter que le ou les maillages apparaissent dans le product / part qui est activé dans l’arborescence.

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Pour afficher le maillage, qui ne l’est pas par défaut, vous devez accéder aux propriétés du maillage qui est apparu dans l’arborescence (clic droit > propriétés > mode d’affichage > Cochez « triangles »).

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Outil remailler

Cet outil vous permet de remailler automatiquement votre modèle. Il vous sera utile si vous avez une géométrie complexe, car le premier maillage pourrait ne pas avoir été parfaitement adapté à la géométrie.

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Obtenir des informations générales

Vous trouverez tout en bas de la barre d’outils une icône « information » qui vous renseignera sur les éléments géométriques du mesh.

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Détection automatique d’erreurs

Une fois votre pièce maillée, vous pourrez utiliser l’outil « nettoyage de maillage » qui se trouve dans la barre d’outils latérale. Cet outil s’avère assez limité puisqu’il permet simplement de détecter les erreurs, et de les supprimer. Nous verrons dans le chapitre suivant comment les réparer. La fenêtre ci-dessous apparait alors. Cliquez sur « analyse » pour vérifier si votre modèle contient des erreurs ou non.

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L’outil de nettoyage de maillage vous permet de détecter des erreurs basiques de type triangles dupliqués, mauvaises orientation, arêtes et sommets non-manifolds . Un menu déroulant en face de chacune des erreurs mentionnées ci-dessus permet de leur attribuer une couleur pour mieux les identifier sur le maillage.

Vous pouvez également cocher les options de filtrage d’arêtes longues et de petits angles, en rentrant les valeurs que vous souhaitez. Cliquez alors sur « appliquer » et les points ou arêtes liés aux problèmes identifiés seront supprimés, comme nous le montre les images ci-dessous.

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Notez également que l’onglet « structure » vous permettra de modifier manuellement l’orientation de vos surfaces. Nous traiterons ce point plus en détail dans le chapitre suivant.

CATIA fonctionne sur un système de Nurbs, qui permet par conséquent d’enregistrer très facilement votre modélisation au format STEP ou IGES. Pour cela, il vous suffit de sélectionner l’un de ces formats dans le menu déroulant au moment de l’enregistrement.

Il est également possible, au moment de l’export, de convertir votre modélisation en un fichier défini par un maillage (mesh), comme le format STL. C’est en effet le format le plus largement répandu, commun et utilisé pour l’impression 3D. Bien que CATIA ne gère pas directement la modélisation de mesh, il est cependant capable d’en produire pour l’export, ce qui le rend particulièrement efficace pour l’impression 3D. CATIA permet donc l’import et l’export dans ce format, avec un assez grand panel de réglages.

Pour exporter votre modèle, vous devez passer par le module STL rapid prototyping (onglet Démarrer > Usinage) ou par le module Digitized Shape Editor (onglet Démarrer > Forme). Le premier module vous sera utile si vous désirez préparer votre modèle CAO pour l’impression 3D, tandis que le second est plus orienté vers le traitement de nuages de points issus par exemple d’un scanner 3D. Les deux modules sont sensiblement identiques à l’exception de quelques outils.

L’export se fait à l’aide de l’icône « STL export » dans la barre d’outils latérale.

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Si vous travaillez sous CATIA en assemblage, plusieurs possibilités s’offrent à vous lors de l’export. Si vous avez généré un maillage par pièce, vous pourrez alors obtenir un fichier STL par pièce. Pour cela, cliquer sur l’icône « STL export ». Cliquez ensuite successivement sur les différents maillages constituant votre assemblage, et choisissez l’option « distinct ». Si à l’inverse vous souhaitez obtenir un seul fichier STL pour l’ensemble de votre assemblage, alors choisissez « grouped ».

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Certains fichiers, de par leur complexité ou leur nature, ne seront pas des candidats optimaux pour un export précis en .stl. Ils vont générer soit des fichiers très lourds (plus de 500Mo), soit simplement ne pas être exportables par CATIA en dessous d’un certain niveau de précision.

Les fichiers comportant de nombreuses parties courbes/arrondis, ou de larges zones basées sur des esquisses vectorisées comportant un grand nombre de points (texte, graphisme, etc.), vont généralement générer des fichiers très lourds en STL.

Il sera alors préférable de les exporter dans un format « vectoriel » type IGES ou STEP comme mentionné précédemment. Ces formats de fichier sont bien entendu supportés sur le site de Sculpteo.

Avant de démarrer ce chapitre sur la réparation des erreurs les plus fréquentes liées à la préparation de vos données pour l’impression 3D, voici une description de quelques outils qui vous seront utiles pour la suite.

 

Outil « activer »

Cet outil vous permet de sélectionner la zone du maillage sur laquelle vous souhaitez travailler. Vous aurez la possibilité d’utiliser des outils de sélection habituels tels que la brosse, ou la trappe de sélection. Le mode voisinage vous permettra de sélectionner toute une partie du maillage, qui sera sélectionnée automatiquement par CATIA en fonction de la géométrie de votre pièce. Enfin, le mode pointé permet de sélectionner des éléments individuellement, pratique à utiliser pour des petites zones de retouche.

Vous pourrez également de choisir sur différents niveau de géométrie : sommets, triangles, nuages de points, etc.

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Translation / rotation / symétrie / échelle

Vous trouverez ces outils dans le module Digitized shape editor. Ces opérations sont identiques à celles que vous pouvez trouver dans les modules Part Design ou GSD. Elles vous permettront un travail de retouche directement sur votre maillage.

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La taille de votre mesh dépend directement de vos réglages d’export, ainsi évidemment que de la complexité de votre modèle.

Certaines fonctions, notamment les congés et les fonctions texte (s’appuyant sur un principe d’esquisse hautement vectorisée), sont particulièrement gourmandes et feront rapidement monter la taille de votre fichier à l’export.

Si votre fichier est trop grand pour être importé sur Sculpteo, essayez de diminuer le niveau de précision spécifié dans CATIA (pas ou flèche), ou si votre modèle intègre de nombreux congés/parties arrondies ou courbes/esquisses basées sur du texte ou du graphisme vectorisé, essayez d’exporter dans un format plus approprié à ce type de fichier, comme l’iges ou le step.

 

Réduction globale du maillage

CATIA propose également un outil « décimer », qui permet de réduire le nombre de triangles du maillage. Cet outil est à utiliser avec précaution, puisqu’en réduisant le nombre de triangles, vous perdez également en précision. Cet outil vous propose donc pour contrôler autant que possible la réduction de triangles, plusieurs options :

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  • Longueur minimale : Cette option vous permet de garder un maximum de contrôle en rentrant la longueur d’arête minimum que vous souhaitez obtenir. Lorsque vous choisissez cette option, une sphère de couleur verte apparait, elle vous permet de visualiser la dimension que vous avez choisie par rapport à la taille de votre modèle. Avec cette option, les arêtes dont la longueur est supérieure à la valeur que vous aurez choisie ne seront pas modifiées, le maillage reste donc identique dans les zones non concernées.

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  • Pourcentage ciblé : Cette option est plus aléatoire, et propose de ne conserver qu’un certain pourcentage des triangles. La réduction peut donc se faire de manière très rapide, mais sans certitude de résultat. Le maillage est généralement intégralement modifié.

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Réduction locale du maillage

Si vous souhaitez ne modifier qu’une partie du maillage, vous pouvez également utiliser l’outil de sélection « activer ». Ce dernier vous propose plusieurs mode de sélection parmi lesquels on retrouve des méthodes classiques telle que la brosse ou la trappe. Choisissez le mode qui vous convient, sélectionnez la zone à décimer, et cliquez sur OK. Appliquez ensuite l’outil « décimer » sur la zone active comme vu précédemment.

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Pour faire réapparaitre le reste du maillage, cliquer de nouveau sur l’outil « activer », sélectionner le maillage que vous venez de décimer, cliquer sur « swap »et cliquer enfin sur « activate all ». Vous obtiendrez alors votre maillage complet avec la zone localement décimée.

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Outil remplissage de trous

L’outil « Remplissage de trous » (« Fill Holes ») de CATIA se révèle plutôt performant et offre de nombreux réglages qui permettent de solutionner la plupart des cas de maillage non watertight. Pour cela, cliquez sur l’icône correspondante qui se trouve dans la barre latérale, les trous sont alors détectés et une fenêtre s’ouvre avec plusieurs options possibles :

  • L’option « Hole size », vous permet de ne sélectionner que les trous dont la dimension est inférieure à la valeur que vous aurez entrée.
  • L’option « Point Intersection » permet de sélectionner la flèche et/ou le pas du maillage qui sera généré pour reboucher le trou. Ici encore, plus cette valeur sera faible, plus la précision du maillage sera bonne.
  • Enfin, l’option « shape » est utile pour reboucher des surfaces non planes. N’hésitez donc pas à positionner le curseur en position maximum pour obtenir une bonne continuité dans la reconstruction.

Avant de valider et de générer la surface de remplissage, sélectionnez ou désélectionnez d’un simple clic les trous qui seront concernés par la réparation. En vert, les trous seront réparés, en rouge, ils seront ignorés.

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Vérifiez ensuite le résultat de la reconstruction en zoomant sur la zone concernée, afin de s’assurer que la continuité de la surface générée avec la surface initiale est bonne. Si besoin, réitérer l’opération en réduisant la flèche et/ou le pas.

 

Outil lissage d’un maillage

En dernier recours, si vous ne parvenez pas à obtenir une surface satisfaisante, utilisez l’outil « Lissage d’un maillage »(« Mesh smoothing ») représenté par une icône de fer à repasser. Il est conseillé de sélectionner avec l’outil adapté, la zone à smoother. Si néanmoins vous souhaitiez appliquer cette fonction à l’ensemble de votre modèle, assurez vous de paramétrer une déviation cordale suffisamment faible pour ne pas déformer de façon trop importante votre modélisation.

Outil décalage de maillage

Dans le cas où vous auriez oublié de générer l’épaisseur d’une ou plusieurs surfaces au cours de votre modélisation dans l’atelier GSD, il est toujours possible, même une fois votre modèle maillé, de générer une épaisseur.

Pour cela, utilisez l’outil « décalage de maillage », rentrez la valeur de l’offset, sans oublier de cocher l’option « create shell » pour générer un corps fermé.

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Outil décalage flou

Cet outil vous permet de contrôler précisément la forme et la qualité de la coque que vous allez générer. Cliquer sur l’icône « décalage flou ». Une flèche noire représente la longueur de votre décalage ainsi que sa direction.

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Le réglage sur la granularité influe directement sur la qualité du maillage de la coque générée. Plus la granularité est faible, plus la précision est bonne (image de gauche). A l’inverse, une granularité élevée vous permettra de réduire la taille de votre fichier à l’export (image de droite).

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Enfin, les 3 icônes de directions vous permettent de contrôler la manière dont le décalage évolue. Vous pourrez par exemple créer une coque avec des congés d’arêtes directement intégrés.

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Comme évoqué en début de tutoriel, l’orientation est particulièrement importante en termes de 3D pour que le volume soit valide car elle permet de déterminer l’intérieur et l’extérieur du fichier.

Si votre corps est un corps volumique dans CATIA, vous n’aurez pas de problème d’orientation. En effet, CATIA ne permet que la création de corps « cohérents » dans sa partie volumique.

Si votre corps est un corps surfacique, l’orientation du maillage est gérée automatiquement par CATIA lors de la création de celui-ci.Vous pouvez la visualiser dans l’outil « nettoyage de maillage », onglet « structure » puis en activant « orientation ». Vous pouvez ensuite si besoin inverser l’orientation en cliquant sur les flèches correspondantes. Au cas peu probable où CATIA génère des erreurs à l’export (fichiers très complexes), les outils de réparation automatique de Sculpteo seront à même de le réparer automatiquement, car les corps générés par CATIA sont facilement orientables.

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CATIA fonctionnant sur un principe de Nurbs, la génération de triangles n’intervient qu’au moment du maillage, ou lors de l’export. Dans les deux cas, l’orientation des triangles est uniforme, et ne comporte généralement pas de problèmes.

Néanmoins, il vous est possible à l’aide de l’outil « nettoyage de maillage » de vérifier que tout est en ordre. Rendez vous dans l’onglet « structure », cochez « orientation » et observez si des zones bleues apparaissent sur votre maillage. Si tel est le cas, cliquez sur chacune des flèches correspondantes aux triangles inversés (de couleur bleue), qui deviendront alors de couleur jaune, puis cliquez sur « appliquer ». Les triangles concernés seront automatiquement réorientés.

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Nettoyage automatique

Lancez une analyse avec l’outil de nettoyage de maillage, qui vous signalera les éventuelles arêtes ou points non-manifold. Si vous êtes dans l’onglet « suppression », en cliquant sur « appliquer », les erreurs seront supprimées mais laisseront des trous dans votre maillage.

N’hésitez pas à lancer plusieurs analyses successives, car la suppression des points/arêtes mis en cause lors de la première analyse, peut conduire à créer de nouveaux points/arêtes non-manifold lors d’une seconde analyse.

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Vous pourrez ensuite les combler à l’aide de l’outil « création de triangle » ou « remplir les trous ». Si les réparations sont rapides, utilisez l’outil création de triangles, vous n’aurez alors qu’à cliquer successivement sur deux arêtes pour former un triangle, qui apparaitra en bleu sur votre maillage.

 

Nettoyage manuel : outil d’ajout / supression / déplacement de points

Vous trouverez dans le module Digitized Shape Editor, dans la barre d’outils latérale, des icônes qui vont permettront de simplifier ou améliorer le maillage en enlevant ou en rajoutant des sommets.

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Dans le cas où il y aurait de nombreux trous, préférez l’outil de remplissage de trou automatique

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Les auto-intersections ne génèrent pas de problèmes à l’export, et la conversion au format STL peut s’opérer malgré tout. C’est uniquement lors de l’impression que les ennuis se présentent. Vous devrez donc vous assurez que vos surfaces ne se chevauchent pas. Si tel était le cas, il vous faudra alterner l’utilisation des outils « coupe », « découpe » et « fusion de maillage » pour parvenir à supprimer les surfaces concernées.

 

Outil « découpe »

Cet outil possède exactement les mêmes caractéristiques que l’outil « activer ». La différence vient du fait que lorsque vous cliquez sur OK après avoir définie la zone qui vous intéresse, cette dernière est séparé du reste du maillage. Vous obtenez alors dans l’arborescence CouperMaillage.1 et CouperMaillage.2 qui correspondent respectivement à la zone sélectionnée et à la zone non sélectionnée.

 

Outil « couper / séparer »

Cet outil permet de fusionner deux ou plusieurs maillages. Il est utile lorsque vous souhaitez par exemple assemblez deux maillages sur lesquels vous souhaitez effectuer une opération de lissage, de coupe ou autre.

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Les fichiers multi-corps sont gérés automatiquement par CATIA. Vous pouvez choisir à l’export de conserver les différents corps, auquel cas vous obtiendrez un nombre de fichiers STL correspondant au nombre de corps. Ou bien vous pouvez choisir de tout exporter en un seul corps. Dans les deux cas, CATIA génère un fichier correct pour l’impression 3D.

Pour la répétition de fichiers (plusieurs exemplaires d’un même modèle), le plus intéressant, techniquement et économiquement, est de passer par l’outil en ligne de Sculpteo pour la série (au-dessus de 20 pièces), permettant d’optimiser la disposition des fichiers et le cout de production.