Les formats
Quels sont les formats recommandés pour les échanges entre logiciels CAO et logiciels 3D
La conception assistée par ordinateur (CAO) est une technologie indispensable pour les ingénieurs et les concepteurs afin de créer des modèles 3D pour une variété de projets. Cependant, il existe une multitude de logiciels 3D propriétaires, chacun avec leur propre format de fichier. Cela peut poser un défi majeur pour l'interopérabilité entre différents logiciels et peut entraîner des problèmes de compatibilité entre différents formats de fichiers dans les scénariis les plus courants :
- Conversion ou migration entre formats CAO natifs
- Conversion ou archivage avec des formats neutres
- Conversion vers des formats de maillage pour la visualisation ou la simulation
- Exploitation de nuage de points issue de numérisation (scan)
Un peu de définition : Qu'est-ce qu'un format de données
En informatique, le format de données se réfère à la façon dont les données sont organisées et représentées dans un support d'information, en utilisant une convention normalisée pour encoder les types de données sous forme de suite de bits. Ce format de données permet de placer les données à des emplacements spécifiques dans un gabarit afin que les outils informatiques puissent les trouver facilement. Les formats de données peuvent inclure des informations représentant des textes, des pages, des images, des sons, des fichiers exécutables, etc., et ils permettent l'échange de données entre divers programmes informatiques et logiciels. Lorsque ces données sont stockées dans un fichier, on parle de format de fichier. On appelle interopérabilité cette possibilité d'échanger des données entre différents logiciels.
Le format de données facilite l'interopérabilité entre différents logiciels et permet aux utilisateurs de partager des données sans rencontrer de problèmes de compatibilité.
Formats propriétaires utilisés pour la CAO
Il existe de nombreux formats propriétaires pour la CAO, mais certains des plus courants sont :
- CATIA : est un logiciel CAO propriétaire développé par Dassault Systèmes et utilisé dans l'industrie aéronautique, automobile et d'autres secteurs pour la conception de produits complexes.
- Creo : anciennement connu sous le nom de Pro/ENGINEER, est un autre logiciel CAO propriétaire développé par PTC et utilisé dans divers secteurs pour la conception de produits.
- NX : est un logiciel CAO propriétaire développé par Siemens et utilisé dans l'industrie aéronautique, automobile et d'autres secteurs pour la conception de produits complexes.
- SolidWorks : est un logiciel CAO propriétaire développé par Dassault Systèmes et utilisé dans divers secteurs pour la conception de produits.
- AutoCAD : est un logiciel CAO propriétaire développé par Autodesk et utilisé dans l'architecture, la construction et l'ingénierie.
Formats neutres utilisés pour l'intéropérabilité CAO
Pour résoudre les problèmes d'interopérabilité, des formats de fichiers neutres ont été développés pour permettre aux différents logiciels CAO de communiquer les uns avec les autres. Les formats de fichiers neutres les plus courants sont :
- STEP : est un format de fichier standard pour l'échange de données entre différents logiciels CAO. Il prend en charge les informations de géométrie, de topologie et de propriétés de matériau.
- IGES : est un format de fichier neutre qui prend en charge l'échange de données entre différents logiciels CAO, y compris les informations de géométrie, de topologie et de propriétés de matériau.
- JT : est un format de fichier neutre développé par Siemens PLM Software pour la visualisation et l'échange de données de produits 3D.
Formats de maillage utilisés pour l'intéropérabilité CAO vers simulation ou la visualisation
Les formats de maillage sont utilisés pour stocker des modèles 3D sous forme de grille de points, qui sont reliés entre eux pour former une surface. Les formats de maillage les plus courants sont :
- FBX : est un format de fichier de maillage développé par Autodesk pour les modèles 3D, l'animation et les textures.
- GlTF : est un format de fichier de maillage pour les modèles 3D utilisé principalement pour les applications de réalité virtuelle et augmentée.
- OBJ : est un format de fichier de maillage standard utilisé pour stocker des modèles 3D, y compris les informations de géométrie, de texture et de couleur.
Formats de nuage de points utilisé pour la visualisation et la numérisation
Les formats de nuage de points sont utilisés pour stocker des ensembles de points tridimensionnels, qui peuvent être utilisés pour représenter des objets physiques. Les formats de nuage de points les plus courants sont :
- E57 : est un format de fichier de nuage de points développé pour stocker des données de numérisation 3D provenant de différents types de scanners laser.
- LAS : est un format de fichier de nuage de points développé pour stocker des données de numérisation 3D provenant de scanners laser aéroportés.
- PCD : est un format de fichier de nuage de points développé pour stocker des données de nuages de points à partir de scanners 3D, de caméras 3D et de logiciels de CAO.
- PLY : est un format de fichier de nuage de points développé pour stocker des données de numérisation 3D et des maillages.
En conclusion, l'interopérabilité entre les différents logiciels 3D est essentielle pour permettre aux concepteurs et aux ingénieurs de travailler avec des modèles 3D provenant de différentes sources. Les formats de fichiers neutres, les logiciels de conversion ou les interfaces, les plugins de conversion de fichiers, et les outils d'interopérabilité sont autant de moyens pour réussir l'interopérabilité entre les logiciels 3D.
Table des Matières
- Introduction
- Comprendre les Formats de Données CAO
- Formats CAO Propriétaires
- Formats Neutres pour l'Interopérabilité
- Formats de Maillage et Visualisation
- Formats de Nuages de Points
- Comment Choisir le Format Adapté
- Pourquoi Certains Échanges Échouent
- Standards et Normes Techniques
- Recommandations Pratiques
L'interopérabilité des données CAO constitue un enjeu technique majeur dans les environnements industriels multi-systèmes. Les ingénieurs et techniciens CAO sont confrontés quotidiennement aux défis de conversion entre formats propriétaires, formats neutres, formats de maillage et données de numérisation 3D.
Cette problématique technique se manifeste dans quatre scénarios principaux : la migration entre systèmes CAO natifs, l'archivage avec formats neutres standardisés, la conversion vers formats de maillage pour simulation et visualisation, et l'exploitation de nuages de points issus de technologies de numérisation laser.
Comprendre les Formats de Données CAO
Définition Technique des Formats
Un format de données CAO définit la structure d'organisation et de représentation des informations géométriques, topologiques et métier dans un support numérique. Cette convention normalisée encode les types de données géométriques sous forme de séquences binaires ou ASCII, permettant aux outils informatiques de localiser et interpréter précisément chaque élément.
Les formats de données CAO encapsulent diverses informations : géométrie BREP (Boundary Representation), maillages tessellés, annotations PMI (Product Manufacturing Information), propriétés matériaux, et structure d'assemblage. L'interopérabilité désigne la capacité technique d'échanger ces données structurées entre logiciels différents sans perte d'information critique.
Classification Technique des Formats
Les formats CAO se répartissent en quatre catégories techniques distinctes :
- Formats propriétaires optimisés pour des systèmes CAO spécifiques
- Formats neutres conformes aux standards internationaux
- Formats de maillage pour visualisation et simulation numérique
- Formats de nuages de points pour données de numérisation 3D
Formats CAO Propriétaires
Caractéristiques Techniques des Formats Natifs
Les formats propriétaires optimisent les performances et fonctionnalités spécifiques à chaque système CAO. CATIA V5 utilise les extensions .CATpart et .CATproduct pour les pièces et assemblages, supportant les versions V5 R8 à V5-6 R2024. Creo ProEngineer emploie les formats .prt et .asm, compatibles depuis ProE 2001 jusqu'à Creo 11.0.
NX s'appuie sur l'extension .prt unique pour pièces et assemblages, couvrant les versions UG11 à NX 2406. SolidWorks utilise .sldprt et .sldasm, supportant les versions 98 à 2025. AutoCAD emploie .dwg et .dxf pour la géométrie 2D/3D, compatible des versions 9 à 2025.
Moteurs Géométriques et Interopérabilité
Plusieurs systèmes CAO partagent des moteurs géométriques communs, facilitant l'interopérabilité. Parasolid équipe NX, SolidWorks et Solid Edge, supportant les versions 9 à 37.0. ACIS alimente divers systèmes CAO avec ses versions R1 à 2024 1.0.1 R34. Cette architecture commune permet des échanges directs sans traduction géométrique.
Formats Neutres pour l'Interopérabilité
STEP : Standard International de Référence
STEP (Standard for the Exchange of Product Data) constitue le format neutre le plus complet selon la norme ISO 10303. Les protocoles d'application AP203, AP214 et AP242 couvrent respectivement la géométrie de base, l'automotive et l'aéronautique avec PMI avancées.
STEP AP242 intègre les annotations PMI sémantiques, les vues sauvegardées et les propriétés de validation, répondant aux exigences industrielles actuelles. Ce format assure une traçabilité complète des modifications et maintient l'intégrité géométrique lors des échanges inter-systèmes.
IGES : Format Historique Stabilisé
IGES (Initial Graphics Exchange Specification) reste utilisé pour les échanges géométriques de base, supportant les versions 1.0 à 5.3. Bien que moins riche en métadonnées que STEP, IGES garantit une compatibilité étendue avec les systèmes anciens et les applications spécialisées.
JT : Optimisation pour la Visualisation
JT (Jupiter Tessellation) développé par Siemens PLM optimise les échanges pour visualisation et collaboration. Compatible des versions 6.4 à 11.5, JT combine géométrie BREP et représentation facettée, permettant un rendu performant de grandes assemblées industrielles.
Formats de Maillage et Visualisation
Formats Optimisés pour l'Affichage 3D
Les formats de maillage transforment la géométrie BREP en représentation facettée pour visualisation et simulation. STL reste le standard pour prototypage rapide et impression 3D, supportant uniquement la géométrie triangulée sans couleurs ni textures.
OBJ offre plus de richesse avec support des textures, couleurs et normales, adapté aux applications de visualisation architecturale. FBX d'Autodesk intègre animations et matériaux complexes, version 7.5 couramment supportée.
glTF : Standard Web Émergent
glTF (GL Transmission Format) version 2.0 s'impose pour les applications web et réalité virtuelle/augmentée. Ce format optimise les temps de chargement et qualité d'affichage pour navigateurs web et plateformes mobiles, avec support des animations et matériaux PBR (Physically Based Rendering).
Formats de Nuages de Points
Standards pour Données de Numérisation
E57 constitue le format standardisé ASTM pour nuages de points multi-capteurs, assurant l'interopérabilité entre systèmes de numérisation laser différents. PLY offre une alternative flexible supportant coordonnées, couleurs et normales pour modélisation 3D précise.
LAS et LAZ (compressé) dominent les applications LIDAR topographiques et aéroportées. Ces formats incluent métadonnées de classification, intensité retour et informations temporelles essentielles pour analyses géospatiales.
Formats Propriétaires Spécialisés
Les constructeurs développent des formats optimisés : Faro FLS, Leica PTX, Trimble pour leurs écosystèmes respectifs. La conversion vers formats standards comme E57 ou PLY garantit l'interopérabilité avec logiciels CAO tiers.
Comment Choisir le Format Adapté
Critères de Sélection Technique
Le choix du format dépend de plusieurs facteurs techniques : type d'utilisation (échange, archivage, visualisation), niveau de détail requis, compatibilité système cible, et contraintes de taille fichier. Pour échanges inter-CAO, STEP AP242 offre la meilleure complétude.
Pour visualisation seule, formats facettés (STL, OBJ, glTF) suffisent avec fichiers plus légers. Les moteurs géométriques communs (Parasolid, ACIS) permettent échanges directs sans perte d'information.
Tableau Comparatif des Formats Principaux
| Format | Type | Géométrie | PMI | Animations | Taille | Usage Recommandé |
|---|---|---|---|---|---|---|
| STEP AP242 | Neutre | BREP + Facettes | Oui | Non | Moyenne | Échange industriel |
| Parasolid | Moteur | BREP | Limité | Non | Petite | Inter-systèmes compatibles |
| JT | Neutre | BREP + Facettes | Partiel | Non | Optimisée | Visualisation collaborative |
| glTF | Maillage | Facettes | Non | Oui | Petite | Applications web/VR |
| STL | Maillage | Facettes | Non | Non | Petite | Prototypage/Impression 3D |
| E57 | Nuage points | Points | Non | Non | Variable | Numérisation laser |
Pourquoi Certains Échanges Échouent
Problèmes Géométriques Courants
Les échecs d'interopérabilité résultent souvent de limitations géométriques : surfaces complexes non-NURBS, tolérances différentes entre systèmes, géométrie dégénérée (arêtes nulles, faces invalides), et différences d'unités. Les outils de validation comme CADIQ détectent ces défauts avant échange.
Incompatibilités de Versions
Les évolutions de formats créent des incompatibilités : CATIA V5 R2024 peut générer des fichiers illisibles par versions antérieures, formats STEP avec extensions propriétaires non standardisées, versions JT incompatibles entre systèmes. La vérification de compatibilité versions s'avère cruciale.
Standards et Normes Techniques
Normes ISO Applicables
ISO 10303 (STEP) définit le cadre normatif pour échanges de données produit. Les protocoles d'application spécialisés couvrent différents secteurs : AP203 pour conception générale, AP214 automobile, AP242 aéronautique et défense avec PMI complètes.
ISO 14306 standardise JT pour visualisation industrielle. ASTM E2807 spécifie E57 pour nuages de points. Ces normes garantissent interopérabilité et pérennité des données techniques.
Certifications et Conformité
Les solutions certifiées assurent conformité aux standards industriels. CADfix dispose de certifications Daimler pour échanges JT v10.5. Les tests de conformité STEP garantissent respect des spécifications géométriques et PMI.
Recommandations Pratiques
Bonnes Pratiques d'Échange
Pour optimiser les échanges de données CAO, privilégier STEP AP242 pour échanges industriels complets avec PMI. Utiliser les moteurs géométriques natifs (Parasolid, ACIS) quand possible pour éviter les traductions. Valider systématiquement la géométrie avant et après conversion.
Archiver en formats neutres standardisés pour pérennité long terme. Documenter les paramètres de conversion et versions logicielles utilisées. Établir des protocoles de validation qualité avec critères géométriques précis.
Les formats PDF 3D facettés constituent une alternative intéressante pour partage en lecture seule, combinant visualisation 3D et compatibilité universelle. Cette approche répond aux besoins de communication technique sans nécessiter logiciels CAO spécialisés.
L'interopérabilité réussie des données CAO repose sur la compréhension des spécificités techniques de chaque format et l'adaptation aux contraintes opérationnelles. Le choix du format optimal dépend du contexte d'usage, des systèmes impliqués et du niveau de fidélité requis pour les données techniques échangées.