Les technologies numériques présentées ici permettent de gagner temps et argent dans la recherche et la validation de solutions techniques, tout en augmentant les possibilités créatives dans les bureaux d’études qui conçoivent les objets techniques.
Ces technologies ont une grande place de nos jours dans la démarche design (cf. l’article du blog à ce sujet).
- La modélisation numérique consiste à faire une représentation en 2 D ou 3D d’un objet dans un logiciel tel que Google Sketchup, qu’on peut modifier à l’infini.
- La simulation numérique va permettre de tester ces modèles numériques en leur appliquant des contraintes, des efforts semblables à ceux rencontrés dans l’environnement réel, dans les conditions exactes de leur utilisation, de manière à voir si par exemple une structure est assez résistante, un design assez aérodynamique etc. La simulation numérique suppose une programmation complexe à partir des équations qui modélisent et régissent tous les phénomènes physiques mis en jeu. A noter : dans les simulations numériques , la couleur rouge est associée à un niveau élevée, une valeur forte, par exemple une grande pression sur une pièce, une température élevée etc.
Exemple : le logiciel de modélisation et simulation numérique Bridge Building Game utilisé en 5e pour concevoir des structures de ponts treillis et tester la résistance aux efforts via le passage d’un train.
Autre exemple : études de toutes les performances aérodynamique des avions (écoulement de l’air), des interférences électromagnétique dans une cabine (perturbations liées aux wifi) afin d’optimiser la conception par une correction de formes (modification du design pour optimiser les fonctionnalités).
Fiche connaissance sur la modélisation et la simulation numérique 
Fiche connaissance sur Google Sketchup et les outils numériques 
Remarque : Un logiciel très utilisé en modélisation et simulation numérique s’appelle Solidworks
- Les modélisations et simulations numériques, plus généralement les technologies numériques trouvent désormais de nouveaux développements avec la Réalité Augmentée (Augmented Reality, AR) et de Réalité Virtuelle (Virtual Reality, VR), à ne pas confondre.
Depuis l’année dernière, l’AR est au programme de Technologie au Collège et fait l’objet d’une activité en 5e, alliant modélisation numérique en 3D et intégration des modèles dans la réalité à l’aide de tablettes.
Séquence de 5e : Comment implanter une construction dans un environnement ? -> implantation en réalité augmentée d’un abribus modélisé sur Sketchup
 Modélisation 3D de l’abribus sur Sketchup |
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Fiche connaissance sur la Réalité Augmentée
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- L’AR est la superposition, en temps réel, de données virtuelles en 2D ou 3D à la perception naturelle de la réalité. Cette technologie, qui insère des images de synthèse sur les images du monde réel, repose sur l’informatique et des traitements numériques. Elle connaît ces dernières années un développement exceptionnel grâce à la démocratisation des smartphones et des tablettes. Avec l’apparition de lunettes et de casques, l’AR bascule d’un
écran de tablette au champ de vision immédiat de l’utilisateur.
Remarque : Si les usages de la réalité augmentée se développent très rapidement sur les smartphones, l’adoption de matériel dédié est nettement plus problématique. D’une part, les lunettes (ou plutôt masques) d’AR coûtent cher, mais elles ont un problème d’autonomie, voire de performance. La partie matérielle (hardware) est très loin d’être au point , c’est pourtant une des conditions de succès.
- L’AR est la superposition, en temps réel, de données virtuelles en 2D ou 3D à la perception naturelle de la réalité. Cette technologie, qui insère des images de synthèse sur les images du monde réel, repose sur l’informatique et des traitements numériques. Elle connaît ces dernières années un développement exceptionnel grâce à la démocratisation des smartphones et des tablettes. Avec l’apparition de lunettes et de casques, l’AR bascule d’un
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- La VR est une technologie informatique qui simule elle la présence physique d’un utilisateur dans un environnement artificiellement généré par des logiciels. La VR crée un environnement avec lequel l’utilisateur en immersion grâce à un « visiocasque » peut interagir.
- La VR est une technologie informatique qui simule elle la présence physique d’un utilisateur dans un environnement artificiellement généré par des logiciels. La VR crée un environnement avec lequel l’utilisateur en immersion grâce à un « visiocasque » peut interagir.
- Elle est mise en œuvre par exemple pour le grand publique dans le domaine du Gaming ou au cinéma.
Bande annonce du film de S. Spielberg, Ready Player One
NB : On parle parfois de technologies « réalité mixte » : cela correspond à la mise en oeuvre de l’AR et/ou de la VR.
- Usages industriels de la réalité Mixte
La réalité virtuelle et la réalité augmentée apportent une nouvelle manière de représenter des objets dans un espace réel ou non, de visualiser l’information (procédures, modes opératoires…) en ayant des indicateurs d’aide à la décision (important lors de manipulations dangereuses) et de transmettre/diffuser des connaissances de manière plus efficace car l’utilisateur est acteur de son expérience. On constate donc une forte utilité de ces technologies dans des secteurs où le gain en performance opérationnel prime, tout comme la sécurité des opérations et des opérateurs.
– La Formation virtuelle pour de plus grandes performances
Le fait de pouvoir minimiser les erreurs tout en maximisant la productivité des opérateurs, le tout sans accident notable, est un enjeu fort pour les industriels qui doivent assurer la formation et la transmission des connaissances dans un contexte de compétences parfois insuffisantes et de ressources humaines insuffisantes.
–Assistance sur le terrain : la dématérialisation de la documentation et l’expertise de proximité
La réalité augmentée peut également jouer un rôle crucial notamment sur le terrain en permettant de remplacer les documentations techniques et les guides d’opérations de maintenance volumineux par de la documentation dématérialisé et disponible directement sur smartphone/tablette ou lunette à réalité augmentée après avoir fait un « scan » d’équipement ou du procédé.
– Télé-assistance sur le terrain
Illustrations :
Plateforme de formation A4Blue : projet Européen de développement et d’évaluation d’une nouvelle génération de postes de travail adaptatifs et durables face aux exigences évolutives des processus de fabrication, intégrant une interaction homme-machine avancée (ici AR via des lunettes Hololens de Microsoft), et ce pour plus de flexibilité et d’efficacité. On montre ici nouveau système intelligent pour le serrage des boulons dans l’assemblage hydraulique, impliquant une clé dynamométrique intelligente connectée au un dispositif de réalité augmentée (Hololens).
Réalité virtuelle chez AIRBUS
Dans le cadre de la Séquence de 5e : Comment implanter une construction dans un environnement ?, M. Laville Ingénieur de Recherche dans le domaine AR-VR chez Airbus ( Digitalisation Manager au ID Lab
d’AIRBUS Operation S.A.S.) est intervenu auprès de tous les élèves de 5e
Cliquer ici pour lire le compte rendu de cette intervention
Chirurgie et médecine
Compléments (pour le professeur), liens, sources
Article complet sur la réalité augmentéee
Article de fond sur la réalité augmentéee : usages, limites, histoire
Usages et enjeux de la réalité augmentée
Usages industriels de la réalité Mixte Usages industriels de la réalité Mixte
Développement : les 4 axes de développement actuels et futurs du numériques
