Introduction

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flûte-traversière

Dans le cadre de nos études d’ingénieur à l’UTC, nous avons eu la chance de pouvoir travailler sur un projet de modélisation numérique dans l’UV (Unité de valeur) TN20 pendant le semestre de Printemps 2016 (P16). L’objectif de cet UV était de nous apprendre comment faire une conception numérique en utilisant un logiciel C.A.O (Conception assistée par ordinateur). Il s’agissait de faire un rétro-conception d’un produit choisi (préférablement un produit avec des surfaces assez complexe, jugé par le professeur). Il fallait modéliser des pièces en surfacique atelier (Generative shap design ), en volumique (part design) et faire l’assemblage final.

Nous avons choisi de réaliser la modélisation d’une flûte traversières cet objet contient une combinaison de formes volumiques et surfaciques ce qui rend le travail particulièrement intéressant. Malheureusement, nous n’avons pas pu reproduire le mécanisme à l’identique car il est beaucoup trop complexe et trop précis.

Présentation générale de la flûte

Les trois composants de la flûte-traversière

Nomenclature générale de la flûte

Tête de flûte Corps de flûte Pied de flûte
Tube tube 1 Tube
Embouchure 9 clefs 1 (percé ou non) 3 Clef 1
Bouchon 2 barres 1 Barre
1 moyenne clef 1 1 Clef 2
3 petites clefs 1 1 Clef 3
1 Clef 5 (en 2 parties) 1 Clef 4
13 cheminés (2 tailles) 3 Cheminés
6 supports 4 Supports
5 bandes 1 bande
1 clef 6
5 renforts 1 renfort
1 clef plate (en 2
parties)
2 clefs 7
1 clef 8
Elément fait en surfacique
Eléments que nous n’avons pas eu le temps de faire ou de finir

Les pièces

1 . La tête de la flûte

La tête de la flûte est la partie sur laquelle le musicien pose ses lèvres pour souffler dans l’instrument. Elle comprend le tube, l’embouchure et un bouchon fermant le tube. Elle va venir s’emboiter dans le corps de la flûte. La tête de flûte a été rapide à réaliser. La principale difficulté se trouvait dans la réalisation de l’embouchure. Nous avons dû la faire en surfacique et sa forme particulière, en « scelle de cheval » a rendu la tâche complexe.


La tête de flûte réalisée sur Catia (sans le bouchon)

Réalisation de l’embouchure en surfacique

Résultat final de la modélisation de la tête de flûte

2 . Le pied de la flûte

Après la tête, nous avons commencé par le pied de flûte. Cette partie un peu moins complexe à réaliser que le corps nous a permis par la suite de récupérer plusieurs éléments pour cette seconde partie. La pièce difficile a été la clef 1. L’arrière de la clef a une forme très particulière et doit être aux bonnes proportions pour permettre de raccorder la touche à la barre. Il a été réalisé en surfacique et nous avons mis plusieurs séance à obtenir une forme convenable. Néanmoins notre résultat reste critiquable et un peu éloigné du model réel. Pour autant nous ne sommes pas convaincus que la forme de cette pièce soit importante d’un point de vue fonctionnel. Dans le cas où nous aurions réussi à refaire le mécanisme et à l’imprimer en 3D par exemple (ce qui a déjà été fait ici https://www.youtube.com/watch?v=zwHgszH0aqI mais avec le logiciel Rhino, plus approprié), il se pourrait que la forme pour laquelle nous avons opté n’interfère pas dans le fonctionnement du mécanisme.


En bleu la partie difficile de la clef 1 réalisée en surfacique

Les captures d’écran suivantes montrent la réalisation sur Catia de la clef 1 ainsi que le montage des clefs sur la barre :

la touche de la clef

La partie reliant la touche à la barre réalisée en surfacique

la touche de la clef

La partie reliant la touche à la barre réalisée en surfacique

Mis en place des clefs sur la barre









La clef 2 a été faite en surfacique. Nous avons eu des difficulté pour faire le lien entre la touche et la barre la relient à la barre principale. Il a été difficile de placer les tangentes pour que la jonction entre ces deux partie soit lisse. Le renfort et les clef 3 et 4 ont également été faites en surfacique. Les autres pièces n’ont pas posé de difficulté particulière.

le renfort








3 . Le corps de la flûte

Pour constituer le corps de la flute nous avons récupéré beaucoup d’éléments du pied de flute. Nous avons pu récupérer la clef 1 qui est la même que sur le pied de flute. Comme il existe plusieurs type de clef 1 sur le corps de la flûte : clef 1, petite clef 1, moyenne clef 1 ; nous avons dut nous servir de la clef 1 de base pour faire la moyenne et la petite. Néanmoins, il a fallu refaire en surfacique la partie de la clef raccordant la touche à la barre (partie bleu détaillé dans « pied de flute ») pour chaque type de clef 1. Cette opération s’est avérée assez complexe. Nous avons également put récupérer les cheminées, de la même manière, certaine cheminée étant plus petite il a fallu rapiécer la forme de base. Enfin nous avons récupérer la modélisation du support et nous nous avons utilisé la modélisation de la bande du pied de flute pour faire celles du corps de flute. Tous ces éléments ont été placés sur le corps de flute grâce à des répétitions, des translations, des rotations et des opérations booléennes. Cela a été possible car nous avons pris garde à modéliser chaque élément de la flute dans un corps diffèrent. Cela nous a grandement montré l’utilité des corps et à quel point ils peuvent permettre de gagné du temps sur le travail à réaliser.
Par la suite nous avons eu à réaliser les clefs un peu particulière tel que la clef 8, la clef 7, les renforts qui sont différents de ceux du pied de flute, la clef 5, la clef plate et la clef 6. Tous ces éléments ont été fait en surfacique.
Pour réaliser le corps de flûte il s’est avéré difficile de prendre des mesures précises car nous ne pouvions pas démonter chaque pièce. Comme cette partie a de grande dimension, une erreur de placement impacte facilement tous les autre éléments de la pièce. Il aurait été intéressant d’avoir un plan précis avec les dimensions pour faire une modélisation réaliste.


La cheminée a été faite en volumique. Grace a des opérations booléennes nous avons construit l’ensemble des cheminées en répétant le corps de base.

Résultat final :

4. Assemblage


Problèmes rencontrés

Tout au long de ces explications nous avons un peu détaillé les problèmes rencontrés lors de la réalisation de ce projet. Dans cette partie nous proposons un récapitulatif plus général de ces difficultés et nous proposerons des solutions.
Les problèmes qui se sont posé sont :

Problème Détails Solution éventuelles
Difficulté de mesure Il nous a été difficile de prendre
des mesures précises sur la flute.
- Avoir une flute sans valeur que l’on
puisse démonter
- Avoir un plan avec les cotes de
l’instrument
Difficulté sur les pièces en
surfacique, manque de réalisme
En particulier des difficultés sur la
clef 1.
- La pratique et l’entêtement
- Utilisé un logiciel plus adapté à ce
type de formes : Rhino ?
- Scanner l’objet ... Mais ce n’est pas
le but de l’uv !
Difficulté de comptabilité, perte
de données
Bien qu’elle possède la version
éducation de Catia V5, les pièces
réalisées sur l’ordinateur de Sara
ne se transmettaient pas ou mal
sur ceux de l’UTC. Nous avons
perdu plusieurs heures de travail à
cause de ce problème.
Malheureusement peu de solutions existent
pour ce problème. On peut supposer que
mettre des espaces dans les noms de ficher
a pu perturber le processus, néanmoins
renommer toutes les pièces est un travail
titanesque. A l’avenir nous éviterons ce
type de maladresse.
Manque de temps pour terminer certaines parties de la flûte Clef 5 partiellement faite Clef 6 et 8 pas du tout faites
Nous avons oublié de faire une relimitation partielle dans la partie "corps de flûte"; entre le corps de flûte et la band

conclusion

Ce projet a été très satisfaisant à réaliser. Nous avons beaucoup appris grâce à cette modélisation. En particulier cela nous a permis de mieux maitriser le surfacique qui est une fonctionnalité complexe mais très utile de Catia. Nous sommes plutôt satisfaites du rendu global du projet qui est assez ressemblant avec le model réel. Néanmoins de nombreuse améliorations pourrait être apporté pour avoir un model vraiment réaliste. Il serait également intéressant de modéliser le mécanisme mais cela demanderait encore de nombreuses heures de travails et une documentation beaucoup plus fournit sur l’instrument. Cela pourrait être une continuité du projet avec éventuellement pour but d’imprimer l’instrument en 3D ! Après tout ils le font au MIT alors pourquoi pas à l’UTC ?

http://www.industrie-techno.com/une-flute-fabriquee-par-impression-3d.11081
https://www.youtube.com/watch?v=zwHgszH0aqI

Nos CV

Nos curriculum vitae sont désormais téléchargeables à partir des liens ci-dessous

CV-Sara_BOUTAAM.PDF
CV-Camille.docx

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