La réalisation d’une réplique d’un gigantesque cœur humain de 3 mètres de haut pour le projet d’un musée des sciences égyptien a été rendue possible grâce aux avancées en matière de vision, de capacités, de processus et de technologies. Cet énorme cœur est un exemple parfait d’originalité, de complexité et de la mise en application des méthodes technologiques de compression temporelle. Millit5 (www.millit5.com) a reçu le mandat de faire la numérisation 3D et la rétro-ingénierie d’un modèle de cœur humain de la grosseur d’un poing et de créer ensuite un cœur de 3 m de haut dans lequel il serait possible de passer. La pièce devait avoir une forme parfaite et permettre plusieurs fonctions. Le cœur humain est de loin un des objets les plus complexes à comprendre; imaginez alors numériser, faire une réplique et construire un modèle de travail si imposant!
Millit5 exécute généralement des projets de balayage et de fraisage automobile pour le compte des grands constructeurs automobiles du monde. L’un de ses récents projets consistait d’ailleurs à numériser le système CVCA complet d’un Avalon de Toyota. Le lendemain, le personnel s’est attelé à la tâche de numériser ce cœur humain pour un musée des sciences égyptien. Le président et directeur général de Millit5, M. Kim Gruber explique : « La géométrie très irrégulière des formes du cœur humain est similaire à la surface de classe A d’une automobile, dont les différentes parties se fondent les unes aux autres et s’allient aux nombreuses courbes pour former la carrosserie du véhicule ». M. Gruber a eu recours aux meilleurs processus, méthodes et pratiques que son entreprise a enseignés aux stylistes et aux modeleurs du Développement de produits de la Ford Motor Company's au cours des 12 dernières années. Il a ainsi été en mesure d’assurer l’authenticité de la forme du cœur géant, le respect des normes ISO 9001 et de limiter la tolérance des données de fraisage à ± 0,03 mm. Sept concepts thématiques différents ont été soumis à la haute direction pour examen. Une fois le choix final du thème fixé, le modèle thème du coeur géant a été créé et peaufiné à l’aide de la technologie la plus récente de l’industrie.
Parlons technique :
VXelements, le logiciel d’acquisition de données fourni avec les scanneurs laser à main autopositionnés Handyscan 3DMC, permet une visualisation de rendu de surface en temps réel sur un écran d’ordinateur lors de la numérisation de l’objet. La méthode de numérisation requiert une technique similaire à la peinture au pistolet. La partie balayée peut être visionnée en temps réel, et il est possible de réparer les trous ou les vides dans les données ou de combler toute autre exigence spécifique sur-le-champ. Ceci élimine le besoin de recommencer le balayage. De plus, VXelements génère automatiquement des fichiers .stl au lieu de nuages de points. Les nouvelles technologies et les algorithmes améliorés du Handyscan 3D ont également optimisé le processus de morphage 3D et le fraisage potentiel des résultats finaux. La qualité du nouveau rapport hauteur-largeur du maillage .stl ne requiert aucun post-traitement pour le fraisage CNC, aucune exigence du logiciel CFD ou même de morphage de modèle, ce qui permet de gagner du temps à chaque étape. Le design léger et compact du scanneur Handyscan 3D, jumelé à son habileté à numériser des formes concaves et convexes, permet une souplesse hors du commun pour balayer les ouvertures. Le scanneur laser Handyscan 3D est doté d’un câble ombilical qui facilite l’acquisition de données à 360 degrés des ouvertures ou des contours de surfaces plus complexes. L’ensemble de la numérisation est fondé sur la portée optique pendant l’acquisition des données, qui est identique à l’usinage sur machine CNC à trois axes. Les données de numérisation acquises lors d’un seul balayage à l’aide du scanneur Handyscan 3D ont été utilisées pour effectuer tous les changements aux données d’ingénierie, au morphage des données, au rendu numérique, à la vidéo de la visite 3D et à l’usinage sur machine CNC pour le cœur géant.
Projet « Le cœur et son labyrinthe »
Une fois le modèle du cœur numérisé et les données mises au point, le défi était de modifier les données du cœur afin que ce dernier puisse tenir sur un présentoir dans le musée, de façon à inviter les visiteurs à passer au travers. Il n’est pas simple de disposer une forme telle que celle du cœur humain sur une plateforme. Il a fallu innover quelque peu, d’abord pour créer et donner forme aux données de façon à les ajuster à une plateforme. Par la suite, le modèle du cœur a dû être étudié pour créer une ouverture de porte pouvant laisser passer une personne, tout en conservant le plus de détails intérieurs possible. Le défi consistait à créer un modèle de musée réaliste représentant un cœur humain et doté d’un dispositif son et lumière activé par le mouvement des visiteurs. Grâce à l’ingéniosité de Millit5 et la précision du scanneur laser Handyscan 3D, le produit final est tout à fait réussi. Toutes les chambres et les valves du cœur sont très réalistes et ont permis l’installation de lumières et du son d’un vrai battement de cœur. Lorsque l’on se tient à l’intérieur du cœur, que l’on regarde les valvules, les chambres du cœur, la « plomberie » et que l’on entend tous les sons et ressent toutes les vibrations, on s’imagine aisément à l’intérieur de la poitrine de quelqu’un. Le résultat final est absolument fascinant!
Avantages :
L’acquisition rapide et fiable de données de numérisation 3D, des méthodes de reconstruction de surface rapides, l’analyse des déviations, le morphage et les outils d’implémentation d’un processus de fraisage à 5 axes accéléreront la direction stratégique des projets de conception d’une entreprise. En utilisant des fichiers .stl générés directement par le REVscan pour effectuer le fraisage de prototypes en bois, en métal et en argile, le temps de traitement peut être réduit de 60 à 80 %. Cette économie de temps est réalisée en utilisant des fraises à tête plate plutôt que des fraises à tête ronde. Le fraisage avec tête plate ne prend que 12 minutes là où le fraisage avec tête ronde en nécessite 60! Lorsqu’il s’agit de surfaçage ou de topologie d’un ensemble STL, l’économie de temps pour le processus est cinq fois plus grande. Le gain de temps (d’environ 80 %) est obtenu en utilisant une fraise à tête plate, peu importe si le modèle est une carrosserie automobile ou un cœur humain. Grâce à des méthodes d’acquisition de données de rétro-ingénierie plus rapides, à la génération de fichiers .stl et à la génération de surfaces de classe A, l’industrie est en mesure de créer des produits de fraisage cinq axes en un temps record.
Cette industrie a beaucoup insisté auprès des fournisseurs pour qu’ils élaborent à leur tour certains des outils. Très peu d’entreprises offrent à la fois des services de numérisation, de surfaçage et de fraisage cinq axes de prototypes de qualité. Le scanneur laser Handyscan 3D permet aux entreprises de faire le mesurage et l’acquisition de formes 3D sur place pour de grosses pièces qui coûteraient trop cher ou prendraient trop de temps à expédier. Ceci permet donc au client d’économiser sur les coûts d’expédition, le temps, l’usure des pièces et l’installation et de lui éviter de perdre possession ou le contrôle de son outil, de sa pièce ou de son design de nature confidentielle.
