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10 logiciels de simulation d'usinage

ELIANE KAN / T.C.A. redaction@industrie-technologies.com
De la fabrication de moule à l'usinage de pièces complexes, les logiciels de simulation optimisent les stratégies d'usinage et détectent en amont les erreurs de programmation et les risques de collision. De quoi gagner en productivité. Mieux encore, certains logiciels savent simuler l'ensemble de la chaîne numérique, et vont même jusqu'au pied des machines. L'idée étant de rassurer les opérateurs qui peuvent visualiser les opérations à venir.

L'intégration de différentes fonctions sur une même pièce impacte l'évolution des machines-outils à commande numérique. L'usinage des nouvelles turbines, arbres à cames et autres pièces aux géométries très complexes favorise la généralisation des machines millturns (fraisage tournage) et des machines 5 ou 6 axes, voire plus. Des machines difficiles à programmer du premier coup. De tels équipements vont favoriser le recours aux logiciels de simulation. À la base, ces outils aident à la sélection des machines les plus adéquates pour usiner une pièce donnée, à optimiser la longueur et le nombre d'outils à utiliser. Mais aussi à détecter les risques de collision ou encore à améliorer le positionnement de la pièce tout en minimisant les changements de position.

Sur le marché, trois sortes de logiciels cohabitent. Citons d'abord les composants dédiés qui savent simuler l'enlèvement de matière et le déplacement de la machine. À l'instar de Moduleworks intégré notamment dans Cimatron, et Machineworks, massivement inclus dans la plupart des grands logiciels de FAO du marché. À l'exception notable de Dassault Systèmes et Siemens PLM. Grâce au rachat d'éditeurs spécialisés (respectivement Delmia et UGS), ces derniers savent simuler les interactions entre les machines, vérifier et valider le parcours d'outils.

Convivialité et multifenêtrage

Des fonctionnalités que proposent également une poignée d'éditeurs indépendants. Arrive en tête l'américain CGTech avec son logiciel Vericut. « Nous avons été les premiers à développer notre offre avec un modeleur volumique pour être plus précis et plus proche de la réalité, notamment sur l'enlèvement de matière », revendique Philippe Deniset, le directeur de CGTech France. Cette nouvelle technologie de modeleur volumique a été enrichie il y a deux ans par le français Spring Technologies. « Avec cette approche, simuler une pièce prend deux fois moins de temps à l'utilisateur qui gagne en convivialité car il peut tourner les faces en temps réel et en multifenêtrage », relève Gilles Battier, le PDG de Spring Technologies qui s'apprête à ouvrir une filiale outre-Atlantique en 2010.

Dans son sillage, se pressent le canadien Icam Technologies avec sa Machine Virtuelle, l'américain IMS avec son logiciel éponyme et très loin derrière un nouvel acteur, l'italien Roboris avec Eurêka. Prometteur, le marché de la simulation est aussi investi par les fournisseurs de commandes numériques comme l'italien Fidia ou l'allemand Heidenhain. Lequel propose aux constructeurs d'intégrer un nouveau module de contrôle dynamique anticollision. De quoi séduire notamment les fabricants de moules ou de pièces complexes dont les machines 5 axes autorisent l'intervention d'un opérateur. En prévision d'un problème dans la zone d'usinage, la commande numérique saura arrêter la machine ou requérir l'attention de l'opérateur.

À la fois fournisseur de commandes numériques et de logiciels de PLM (Product Life Management), le groupe allemand Siemens se démarque en proposant une technologie baptisée Virtual Machine. Laquelle consiste à répliquer sur un PC une commande numérique Sinumerik virtuelle avec ses fonctionnalités couplées à son logiciel de simulation. De quoi stimuler la concurrence.

« Selon leur complexité, les produits du marché proposent trois niveaux de fonctionnalités », résume Laurent Lalliard, expert en technologies de production au Cetim. Au premier niveau, le programmeur visualise d'une façon plus ou moins réaliste le parcours d'outil et l'enlèvement de matière. C'est ce que proposent en général les logiciels de FAO. Plus évolués, certains lisent le code de commande numérique de la machine afin de reproduire virtuellement son comportement et sa cinématique. Ce qui aide à la prévention d'éventuelles collisions. C'est notamment le cas de Top Solid de Missler Software qui utilise en aval Machineworks pour contrôler l'ensemble des opérations d'usinage avant de lancer la production. En aval, ce dernier intègre comme les grands logiciels de FAO une bibliothèque de postprocesseurs. Lesquels vont traduire en langage compréhensible par les machines les instructions générées par la FAO.

La validation du code machine pour les usinages complexes

En troisième niveau, les logiciels les plus avancés offrent une aide à la programmation, simulent le code des machines, le vérifient et le valident. Ils savent aussi corriger les erreurs de trajectoires et envoyer leurs instructions à la machine en s'appuyant sur le code des commandes numériques. Ces fonctionnalités que l'on retrouve notamment chez CGTech et Spring Technologies sont aussi revendiquées par Dassault Systèmes et Siemens PLM. Lesquels prennent ainsi une longueur d'avance sur les autres éditeurs de logiciels de FAO : « Comme ces derniers ne simulent pas le code machine qui sera réellement exécuté, il y a des risques de collision qui n'auront pas été préalablement visualisés par l'opérateur », soulève Laurent Lalliard.

« La validation du code machine est demandée surtout dans l'aéronautique où les usinages et les machines sont plus complexes. Mais elle se généralise dans l'automobile et les autres biens manufacturiers », souligne-t-on chez Dassault Systèmes. Comme ses concurrents, ce dernier travaille sur la validation de la lecture du code Iso des machines millturn (fraisage/tournage) qui ne sont arrivées que depuis un an sur le marché. D'autres éditeurs de FAO s'y emploient comme Tebis qui a développé son propre simulateur à base d'un modeleur volumique.

Non contents de réduire les risques de collision, les logiciels de simulation intégrés aident les industriels à gagner en productivité puisqu'ils peuvent poursuivre le soir et le week-end la production afin de rentabiliser leur investissement. Il suffit au préalable de programmer le parcours d'outils et de vérifier le code de la commande machine avant de lancer l'usinage. Dès lors, un seul technicien sera nécessaire pour veiller au bon fonctionnement des machines. Néanmoins, le recours à des logiciels capables d'intégrer l'ensemble de la chaîne numérique, depuis la CFAO jusqu'à la machine d'usinage, n'est pas aisé. « Cela implique de réorganiser l'atelier afin de s'assurer que ce qui sera simulé et vérifié au niveau du bureau des méthodes sera bien appliqué dans l'atelier », souligne l'expert du Cetim.

Jusqu'à la prise en compte des phénomènes vibratoires

Bien sûr, la plupart des industriels sont loin d'avoir de tels besoins. En revanche, ils sont nombreux à réclamer de leurs éditeurs une meilleure gestion du brut. L'objectif étant de connaître à chaque opération d'usinage l'état de la pièce brute. « Ce point est important car il évite d'usiner là où il n'y a pas de matière », fait remarquer Jean-Pierre Lugarini, directeur technique chez Missler Software. Idem chez Sescoi, un autre éditeur de FAO. Avec la version WorkNC V20 de son logiciel, ses utilisateurs savent à chaque étape ce qui leur reste en brut. « Cette fonction va permettre à l'opérateur de savoir où il en est, mais aussi d'affiner et de réduire le temps de calcul des parcours et de diminuer les risques de collision en choisissant, par exemple, des fraises plus petites », se réjouit Catherine Marko, la directrice générale de Sescoi France. Bien sûr, les éditeurs indépendants cherchent à améliorer leurs produits avec des logiciels de simulation plus rapides et plus fidèles à la réalité. À titre d'exemple, Spring Technologies travaille sur un module qui prendra en compte la structure de la pièce afin de mieux prévoir encore leur déformation. De son côté, CGTech veut aller plus loin dans la prise en compte des phénomènes vibratoires autour de l'outil. « Nous voulons intégrer l'ensemble de la cinématique, depuis les roulements de broches jusqu'à l'outil afin d'influer sur les vitesses d'avancement des broches dans les zones critiques », explique Philippe Deniset, le directeur de CGTech France. De beaux programmes en perspective.

« AUSSI ÉVOLUÉS SOIENT-ILS, LES LOGICIELS DE SIMULATION NE REMPLACERONT JAMAIS L'EXPERTISE HUMAINE. »

MARCHÉ

90 millions de dollars : c'est le segment le plus dynamique du marché de la FAO.

Au plus près du réel

Les logiciels de simulation aident les industriels à vérifier la faisabilité d'une pièce sur une machine et à optimiser leur stratégie d'usinage en améliorant par exemple la trajectoire des outils ou les conditions de coupe. Ils savent également simuler l'enlèvement de matière et déterminer le volume de brut restant. Autant d'actions qui visent aussi à accélérer les vitesses de production et gagner ainsi en productivité, sans risque de casse. Les outils les plus évolués se rapprochent de plus en plus de la machine physique en s'appuyant sur son code de commande numérique. Une fois le programme simulé, vérifié et validé, la production d'usinage peut être lancée avec un minimum de surveillance.

LE PLUS ERGONOMIQUELA VERSION 7.0 DE VERICUT LE LOGICIEL DE CGTECH

Sorti en juillet dernier, il s'enrichit de 785 améliorations. Lesquelles visent notamment à réduire encore les temps d'analyse et d'inspection des programmes de commande numérique. Le leader dans le domaine des logiciels de simulation et d'optimisation des programmes d'usinage s'est aussi évertué à rendre son logiciel beaucoup plus ergonomique. Cette version offre une interface riche de menus contextuels qui améliorent son utilisation. Résultat : l'éditeur américain a réduit d'un tiers le temps de formation des utilisateurs lambda. Ces derniers pourront d'ailleurs apprécier les efforts fournis pour rendre plus réalistes les images grâce à un nouvel algorithme d'enlèvement de matière qui fournit, au micron près, le volume de matière restante. - POINTS FORTS Cette version fonctionne de façon autonome, et peut également être intégrée à des systèmes de CFAO tels que Catia, Delcam, EdgeCAM, MasterCAM, Missler, Open Mind, PTC et Siemens NX.

LE PLUS COLLABORATIFNC SIMUL 8.5 DE SPRING TECHNOLOGIES

Non contente de réduire les temps d'usinage de 20 à 30 % grâce à l'optimisation à débit constant des copeaux en tenant compte du volume de matière usinée, la nouvelle version NC Simul 8.5 joue la carte du partage d'expérience. Parce que les machines-outils sont de plus en plus complexes, Spring Technologies intègre un module NCdoc qui génère automatiquement les fiches opérateurs. L'avantage étant de capitaliser et de standardiser les savoir-faire et les méthodologies de l'entreprise. En outre, dans le cas d'une architecture en réseau, chaque utilisateur pourra exploiter l'intégralité des ressources du domaine public en plus de celles de son domaine local. Les données sont ainsi mutualisées entre tous les utilisateurs du logiciel. - POINTS FORTS Le logiciel simule des machines du 3 au 5 axes continus, tournage, robot, tricept, machine parallèle. Il est interfacé avec Catia, ProE, Esprit, TopSolid CAM, Mastercam, HyperMill, Goelan, UGS, Cimatron, Edgecam, CADDS 5 et tourne sur Windows Vista.

LE PLUS COMPLETNX CAM DE SIEMENS PLM

Ce logiciel intègre la technologie "machine virtuelle" qui, sur un même PC, fait interagir l'interface homme-machine du contrôleur Siemens Sinumerik et son module de simulation d'usinage. À chaque étape de la simulation, l'utilisateur voit s'exécuter les commandes provenant du programme de FAO sur le contrôleur virtuel tandis qu'il visualise les opérations d'usinage. Autre avantage apporté par cette technologie, la formation des utilisateurs en est facilitée car il n'est plus nécessaire d'avoir la machine disponible pour commencer à se familiariser avec ses fonctionnalités. Du coup, lorsque la nouvelle machine arrive, les opérateurs sont déjà prêts. - POINTS FORTS Le logiciel simule des opérations de fraisage multi-axe, de tournage, mais aussi de tournage/fraisage et gère plusieurs machines simultanément.

ARMAND DE TARADE PDG DE LA SOCIÉTÉ TROCHET« J'oblige mes programmeurs à simuler avant d'usiner »

Nous avons développé un pôle de prestation d'industrialisation de production parallèlement à notre activité de production de pièces et sous-ensembles mécaniques. Nous travaillons depuis un an avec le logiciel de simulation NC Simul de Spring Technologies qui nous aide à simuler les parcours d'outils. Auparavant, nous testions pas à pas les parcours d'usinage, ce qui nous obligeait à faire des réglages avant de lancer la production des pièces mécaniques. Nous avons opté pour ce logiciel à la demande d'un de nos clients pour lequel nous réalisons des prestations d'ingénierie. Grâce à NC Simul, nous gagnons la moitié du temps sur la préparation des tâches. Nous avons même adopté un processus qui interdit à nos programmeurs d'envoyer les pièces en production sans passer par l'étape de simulation. La principale difficulté que nous avons rencontrée est avant tout culturelle car les programmeurs ont du mal à changer leurs habitudes.

SÉBASTIEN JAN GÉRANT D'EPROG SITUÉE À CLÉGUÉREC (MORBIHAN)« J'optimise les stratégies d'usinage de mes clients »

Nous fournissons des services de FAO et de développement de post-processeurs pour l'industrie aéronautique, la défense, etc. Selon le modèle CAO fourni par nos clients, le parc de machines et les outils disponibles, nous dynamisons leur stratégie d'usinage. Par exemple, nous optimisons la trajectoire des outils et les conditions de coupe des outils, l'adoption de nouveaux modes de bridage de pièce en fonction des machines. Pour fiabiliser ces propositions, nous nous sommes équipés d'un logiciel de post processeur - en l'occurrence Cam-post dont nous sommes revendeur en France, et d'un logiciel de fiabilisation des trajectoires, à savoir Vericut de CGTech. Le premier va détecter les trajets hors courses de tous les axes pendant le post-processing. Tandis que Vericut va s'appuyer sur le code Iso des machines pour vérifier et fiabiliser les trajectoires d'outils et l'usinage de la pièce.

Un marché très disparate

Derrière ses deux leaders, Vericut de CGTech et NC Simul de Spring Technologies, on dénombre plus d'une vingtaine de produits majoritairement intégrés dans des logiciels de FAO. À l'instar de Moduleworks et surtout de Machineworks. Selon le cabinet d'études Cimdata, ce dernier fait partie des 30 premiers éditeurs du marché de la FAO, évalué pour 2008 à un peu moins de 974 millions de dollars, dont environ 90 millions de dollars pour le marché de la vérification globale et de la simulation. Ce segment va progresser plus vite que l'ensemble du marché des logiciels de commande numérique. De belles perspectives pour l'américain CGTech qui vient dans le classement FAO en 14e position avec 23,5 millions de dollars, tandis que Spring Technologies (4,8 millions de dollars) et Machineworks (4,5 millions de dollars) arrivent respectivement aux 24e et 25e places. Juste derrière, le canadien Icam Technologies réalise 3,8 millions de dollars, contre 3,5 millions de dollars pour IMS, également éditeur logiciel de simulation et de post-processeur.

Logiciels de FAO intégrant des modules de simulation

DP TECHNOLOGY Esprit CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Fraisage 2 à 5 axes en continu ou indexé, tournage 2 à 22 axes, centre de tournage-fraisage avec axes B, C et Y. Multitourelles multi- broches, découpe par électro-érosion 2 à 5 axes Caractéristique du module fonctionnel Intègre le logiciel de Machineworks. Pas de validation du code machine Interface CFAO Catia V4&V5, PRO-E, UG, Autocad (DXF/DWG), Iges, Parasolid (X_t, X_b), Step, STL, SolidWorks, Inventor, SolidEdge, VDA, Acis Configuration minimale Processor 1 GHz 32 bits (x86) Système d'exploitation XP, Vista, Windows 7 A partir de 3 900 euros LES PLUS Intègre une bibliothèque de 1 000 machines-outils à télécharger gratuitement http://www.dptechnology.com VERO Visi Machining CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Fraisage Caractéristique du module fonctionnel Intègre son propre module de simulation et d'optimisation du process d'usinage. Pas de validation du code machine Interface CFAO DXF-DWG-Iges-Step-Catia V4 et V5-Parasolid-PRO E*-UG*-VDA Configuration minimale Intel Pentium IV Système d'exploitation Windows XP Pro SP2 De 4 790 à 27 190 euros LES PLUS Version 17 améliorée au niveau de l'ergonomie du produit http://www.vero-software.fr/ MISSLER SOTWARE Top Solid CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Fraisage 5 axes, tournage et tournage/fraisage. Caractéristique du module fonctionnel Intègre deux composants de simulation. Machineworks et un composant maison. Gère le brut. Pas de validation du code machine Interface CFAO Interface direct avec Catia, UG, Pro E, PTC, et interface standard Stef et Parasolide Configuration minimale Processeur 32 ou 64 bits Système d'exploitation XP, Vista, Windows 7 De 10 000 à 20 000 euros (hors post processeur) Dispose de sa propre bibliothèque de post-processeurs et donne accès à celle de l'éditeur Icam http://www.topsolid.fr/ LE PLUS COMPLET SIEMENS PLM NX Cam CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Fraisage multi-axes, tournage, tournage/fraisage, gestion des machines multicanaux Caractéristique du module fonctionnel Intègre le logiciel de simulation d'UGS. Simule, vérifie et valide les parcours d'outils en se basant sur le code machine Interface CFAO DXF, Iges, Step, VRML,STL, JT et interfaces natives Catia, PRO E, etc... Configuration minimale Voir le site de certification Système d'exploitation Voir le site de certification Les prix de la simulation de flux se situent dans une fourchette de 2 à 3 fois le prixd'un poste de CAO L'opérateur peut s'initier au fonctionnement des nouvelles machines en se formant sur un PC http://www.plm.automation.siemens.com DASSAULT SYSTÈMES Catia CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Fraisage (2,5 axes, 3 axes, 5 axes), tournage (multibroches, multi-tourelles), centre de fraisage-tournage Caractéristique du module fonctionnel Intègre le module de simulation de Delmia. Simule, vérifie et valide les parcours d'outils en se basant sur le code machine Interface CFAO Intégration totale dans le logiciel Catia Configuration minimale PC Pentium IV Système d'exploitation Windows XP Non communiqué LES PLUS Génère automatiquement le document de fabrication, incluant les phases d'usinage, les outils, la machine et les paramètre de coupe http://www.3ds.com/

Logiciels dédiés à la simulation

LA PLUS COLLABORATIF SPRING TECHNOLOGIES NCSimul CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Du 3 au 5 axes continus, tournage, robot, tricep, machine parallèle Caractéristique du module fonctionnel La version NCSimul 8.6 intègre une fonctionnalité qui optimise l'avance outil par rapport au volume usiné Interface CFAO Catia ProE Esprit TopSolid CAM Mastercam HyperMill GOelan UGS Cimatron Edgecam CADDS 5 Configuration minimale Processeur Intel ou AMD Système d'exploitation XP, Vista, Windows 7 A partir de 6 000 euros LES PLUS L'opérateur dispose à la fois de fiches d'instructions de travail détaillées et d'un film 3D de la simulation http://www.springplm.com LE PLUS ERGONOMIQUE CGTECH Vericut CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Du 3 au 6 axes et plus fraisage, tournage, centre de tournage, électroérosion, fil et enfonçage, découpe jet d'eau et plasma, dépose composite, et rivetage Caractéristique du module fonctionnel Le module de simulation comporte un algorithme d'enlèvement de matière pour un rendu plus précis au micron près Interface CFAO Catia V4, V5, Siemens NX Cam, Mastercam,Edgecam, Gibbs Cam, , Powerline , Hypermill, Wintools, Top Solid Configuration minimale Pentium IV ou supérieur Système d'exploitation XP, Vista, Windows 7. Fonctionne aussi sous environnement Unix IBM, AIX, Sun OS, HP A partir de 12 500 euros LES PLUS Le mode FastMill vérifie rapidement des programmes CN de grandes tailles. Ce mode est particulièrement utile aux moulistes et aux outilleurs http://www.cgtech.com ICAM Virtual Machine Type d'usinage Fraisage 3 axes à 5 axes et multi-axes et machine tournage/fraisage Caractéristique du module fonctionnel La nouvelle version intègre en option l'enlèvement de matière pour vérification du parcours d'outils Interface CFAO Catia V5, Pro E, Siemens NX, Mastercam, Top Solid et autres systèmes majeurs de FAO Configuration minimale Processeurs 32 et 64 bits Système d'exploitation XP, Vista, Windows 7 A partir de 5 000 euros Incluant l'émulateur de contrôle LES PLUS Simulation complète de la machine-outil et validation de code machine dans Catia V5 avec l'émulateur de contrôle (Icam Control Emulator). http://www.icam.com IMS IMS Verify CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Machines multi-axes, machine de tournage fraisage, machine à tourelles multiples, machines parallèles Caractéristique du module fonctionnel Visualisation avancée de l'enlèvement. Compare le modèle virtuel avec le modèle original de CAO. Interface CFAO Catia V5, Cimatron, Delcam, Mastercam, Pro E, et autres systèmes majeurs de FAO Configuration minimale IBM, Pentium IV Système d'exploitation Windows 2000, XP Vista. Entre 7 000 et 30 000 euros LES PLUS Offre globale étroitement interfacé avec le logiciel de post processing d'IMS http://www.ims-software.com ROBORIS Eureka CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Type d'usinage Fraisage 2 à 5 axes, tournage, machine tournage-fraisage Caractéristique du module fonctionnel Nouveau venu sur le marché, Eureka supporte déjà différents contrôleurs (Heidenhain, Fanuc, Siemens, Num, OSAI, Z32, Heller) Interface CFAO Alphacam, Gibbs, Mastercam, Pro E Configuration minimale Pentium IV Système d'exploitation Windows 2000, Windows XP et Windows Vista Entre 10 000 et 20 000 euros LES PLUS Logiciel personnalisable grâce à son interface simple, conviviale et personnalisable http://www.roboris.com

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