Construire l'avenir avec la FAO, fabrication assistée par ordinateur
La fabrication de tout type de produit ou de machine était auparavant un processus long, intensif, imprécis et compliqué qui nécessitait l'intervention d'un éventail d'artisans qualifiés. La fabrication assistée par ordinateur (FAO) a révolutionné les moyens de production en nous permettant de créer des machines et des produits précis et complexes.
Qu'est-ce qu'un logiciel de fabrication assistée par ordinateur ?
Comme son nom l'indique, la fabrication assistée par ordinateur (FAO) consiste à remplacer les interactions humaines par des machines contrôlées par ordinateur dans le processus de fabrication. La FAO nous permet de créer rapidement des produits très complexes de manière parfaitement uniforme.
Avant l'invention des techniques de FAO, des ingénieurs et des opérateurs qualifiés devaient installer des machines de fabrication et les utiliser pour créer des produits. La machine suivait une série d'instructions encodées sur une carte perforée, appelée gabarit, que les ingénieurs mettaient en place manuellement. Les opérateurs et les ingénieurs devaient ensuite piloter manuellement la machine et s'assurer qu'elle respectait les instructions. L'ensemble du processus était truffé d'erreurs, lent, imprécis, coûteux et mobilisait une main-d'œuvre importante.
La FAO a révolutionné la fabrication de produits et de machines. En substance, la FAO a remplacé les anciens gabarits de cartes perforées par une série d'instructions numériques qui sont envoyées aux machines automatisées via un logiciel spécialisé. La machine peut alors enlever automatiquement du matériau et assembler les pièces pour fabriquer des produits.
La FAO élimine le risque d'erreur humaine, supprime les incohérences et réduit le nombre de prototypes requis pendant le processus de conception. L'ensemble du secteur de la fabrication est devenu plus efficace, plus précis et moins coûteux grâce à la FAO.
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Comment fonctionne la FAO et quels sont ses différents processus ?
Le processus de FAO est composé de différentes étapes qui contribuent toutes au résultat final. Chaque étape doit être soigneusement planifiée et exécutée afin d'éviter les erreurs de production pouvant entraîner des problèmes de fabrication et des défauts dans les produits.
Étape de conception
Le processus de FAO commence par un concepteur ou un ingénieur qui développe un modèle numérique 3D détaillé représentant le produit ou la machine envisagés. Le modèle 3D est construit à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) spécialisé, puis soumis à divers tests, simulations et améliorations.
Étape de post-traitement
Bien que les machines de FAO exécutent des fonctions automatisées, elles ne sont pas entièrement autonomes. Elles doivent suivre une série d'instructions. Une fois la conception finalisée, le logiciel de FAO vérifie le modèle pour déterminer s'il présente des erreurs qui gêneraient la fabrication, puis génère une trajectoire d'outil que la machine de FAO utilise pour créer le produit.
Ces instructions de trajectoire sont connues sous le nom de commande numérique par ordinateur (CNC). La CNC utilise un langage machine appelé G-code. Le G-code contrôle la rapidité d'une machine, ses actions, la vitesse d'avance, ainsi que les liquides de refroidissement nécessaires, etc. C'est ce que l'on appelle l'étape de post-traitement.
Étape de simulation de la machine
Avant le début de la fabrication, une simulation de machine est exécutée. Cette simulation est une représentation numérique de tous les aspects du processus de FAO. Elle permet aux ingénieurs de développer la méthode de production la plus efficace et peut s'utiliser en conception mécanique.
Étape de fabrication
Une fois la méthode de fabrication optimale identifiée, le processus de fabrication réel peut commencer. Le code CNC est transmis à la machine via un logiciel de FAO, les matières premières sont acheminées et le processus de fabrication proprement dit commence. Les ingénieurs surveillent de près le cycle de fabrication initial pour identifier les erreurs ou les défauts. Des contrôles de qualité rigoureux sont obligatoires à chaque étape du processus, ainsi que sur le produit final.
Quels sont les différents types de logiciels de FAO ?
Comme le processus de FAO comporte plusieurs étapes, tous les logiciels de FAO ne sont pas conçus dans le même objectif. Les ingénieurs peuvent utiliser certains types de logiciels de FAO pour des rôles spécifiques. Voici quelques-uns des types de logiciels de FAO les plus courants :
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Quels sont les avantages de la FAO ?
Les méthodes de FAO présentent de nombreux avantages par rapport aux anciennes techniques de fabrication manuelle. Le principal avantage de la FAO est qu'elle permet aux fabricants de produire des séries hautement prévisibles et homogènes à toutes les échelles. La FAO offre également une personnalisation plus poussée et une flexibilité de conception accrue, avec à la clé des produits de meilleure qualité.
Le logiciel de FAO permet d'analyser chaque étape du processus de fabrication et d'identifier la façon la plus efficace de produire un produit. Cela contribue à réduire considérablement les coûts de fabrication et à augmenter les cadences de production. Les entreprises peuvent fabriquer des produits à un coût inférieur en un temps plus court. Les clients obtiennent des produits de meilleure qualité et moins chers. L'optimisation du processus de fabrication se traduit également par une meilleure gestion des ressources et une durabilité supérieure.
La FAO a également un impact positif sur le personnel de l'usine. Le logiciel de FAO permet une meilleure communication entre collègues, ce qui peut contribuer à une productivité plus élevée et une sécurité renforcée. Les travailleurs n'ont plus à manipuler des machines volumineuses et dangereuses, ce qui réduit considérablement le risque de blessures.
Équipements couramment utilisés dans la FAO
Le processus de FAO nécessite un logiciel extrêmement complexe et sophistiqué qui contrôle une gamme de machines CNC de précision.
La FAO sert à contrôler une série de machines qui façonnent et forment des pièces à usiner, notamment des découpeuses laser, à jet d'eau et plasma, ainsi que des machines d'usinage par électroérosion (EDM). Les opérations de coupe effectuées par ces machines seraient impossibles sans la FAO.
De nombreuses usines produisant des biens à l'aide de techniques de FAO utilisent des robots avancés pour assembler les produits. Il s'agit d'une pratique courante dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatial et des micropuces.
Les avancées en matière de technologie de fabrication additive ont vu l'adoption des imprimantes 3D par un nombre croissant d'entreprises. Bien qu'elle n'en soit qu'à ses balbutiements, les experts prévoient que la fabrication additive sera largement utilisée dans un avenir proche.
Quelles sont les dernières tendances du secteur de la FAO ?
Outre le développement de l'impression 3D et de la fabrication additive, d'autres nouveautés ont vu le jour dans le secteur de la FAO. La technologie du jumeau numérique permet aux ingénieurs de produire des représentations extrêmement précises des implantations d'usine. Ils disposent ainsi de données essentielles pour optimiser les techniques de fabrication.
Les progrès du cloud computing et de l'Internet industriel des objets favorisent le développement de l'Industrie 4.0. Les experts prévoient que les installations de fabrication ne seront plus considérées comme des entreprises autonomes, mais seront profondément interconnectées et pourront partager des informations sur les processus et les ressources en temps réel. L'intelligence artificielle, le machine learning, les technologies de capteurs, la réalité augmentée et l'analyse des Big Data annoncent tous une nouvelle ère de la FAO.
FAO : conclusion et perspectives
La fabrication assistée par ordinateur (FAO) a révolutionné notre façon de produire des marchandises et des machines. En utilisant des équipements et des logiciels de FAO très sophistiqués, nous pouvons fabriquer des produits en moins de temps, à moindre coût et avec moins de déchets, de manière plus sûre et plus durable que jamais auparavant.
Les techniques de FAO éliminent le risque d'erreur humaine et permettent de fabriquer des produits uniformes conçus avec précision, à toutes les échelles. Il n'est pas exagéré de dire que la vie moderne ne serait tout simplement pas possible sans l'avènement de la FAO.
Malgré sa dépendance à la technologie et aux machines, la FAO nécessite toujours une contribution humaine. L'application réussie des techniques de FAO repose sur les efforts d'ingénieurs, d'opérateurs et de concepteurs qualifiés et talentueux pour créer les produits, optimiser les méthodes de fabrication et contrôler la production. Pour travailler efficacement, tous ces experts utilisent des logiciels de FAO, PLM et CAO développés par des entreprises innovantes telles que Dassault Systèmes.
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Questions fréquemment posées
À l'aide d'un logiciel de simulation FAO, les ingénieurs peuvent reproduire et tester avec précision des propriétés telles que la charge ou la contrainte qu'un produit peut supporter, sa réaction aux vibrations ou encore l'écoulement des fluides qui le traversent.
Les techniques d'impression 3D et de fabrication additive sont désormais intégrées aux processus de FAO existants par les principaux fabricants du monde entier. La production efficace de longues séries de produits imprimés en 3D n'est possible qu'avec des techniques de FAO.
La FAO a éliminé la nécessité pour les travailleurs humains d'utiliser des machines de fabrication volumineuses et dangereuses. Même si de nombreux postes d'usine qui existaient encore il y a quelques années ont été remplacés, la FAO n'a pas fait disparaître les interventions humaines dans la fabrication. Elle nécessite toujours des opérateurs, programmeurs, machinistes, managers, concepteurs et ingénieurs talentueux.
Bien que la FAO présente de nombreux avantages significatifs, elle n'est pas sans inconvénient. Ceux-ci incluent la possibilité d'une erreur informatique, la probabilité d'une erreur humaine (saisie de fausses données, par exemple), les dépenses liées aux logiciels de CAO et de FAO sur site, et le coût de maintenance d'une infrastructure de FAO extrêmement complexe. Cependant, les avantages de la FAO l'emportent nettement sur ces inconvénients.