Différences entre les logiciels de CAO électronique et mécanique

Lors de la conception d'un appareil électronique, de nombreux outils sont à la disposition du concepteur pour lui faciliter la vie.

Il est possible de modéliser des conceptions complètes de manière très détaillée dans un environnement virtuel, afin de permettre au concepteur de vérifier que sa conception fonctionnera et que les composants s'assembleront correctement au moment de la fabrication.

Autrefois, on réalisait des prototypes de circuits et des maquettes de boîtiers pour valider les conceptions, mais un ordinateur peut désormais effectuer ces opérations en quelques secondes. Aujourd'hui, avec le logiciel adapté, les ajustements peuvent être réalisés rapidement, simplement et à moindre coût.

Les deux outils essentiels dont dispose le concepteur sont les logiciels de conception électronique assistée par ordinateur (CAO électronique) et de conception mécanique assistée par ordinateur (CAO mécanique).

Vous vous demandez peut-être ce qu'est un outil de CAO électronique ? Et à quoi sert un logiciel de CAO mécanique ? Mais surtout, quelle est la différence entre les deux ? Dans cet article, nous allons vous expliquer de quoi il s'agit.

En résumé, les logiciels de CAO électronique servent à réaliser la partie électrique d'une conception physique, tandis que ceux de CAO mécanique ciblent la partie mécanique.

Aujourd'hui, ces logiciels s'utilisent conjointement afin de favoriser la collaboration. Les concepteurs peuvent ainsi travailler ensemble sur un nouveau produit. L'intégration entre ces deux domaines signifie qu'un ingénieur chargé de la conception électronique peut effectuer des tâches de CAO mécanique dans son logiciel de conception de PCB, et inversement.

Avant de présenter le fonctionnement de ces outils, nous devons examiner le fonctionnement de ces logiciels de CAO.

• Qu'est-ce que la CAO électronique ?
• Qu'est-ce que la CAO mécanique ?
• Intégration de la CAO électronique et de la CAO mécanique
• Le processus de conception intégrée
• En résumé

Qu'est-ce que la CAO électronique ?

Les logiciels de CAO électronique permettent au concepteur chargé de la conception électrique de créer un layout de PCB à partir du schéma de conception de son circuit imprimé, de générer une représentation virtuelle de son PCB indiquant le placement des composants grâce à des modèles en 3D et de générer/afficher la documentation de fabrication de la carte de circuit imprimé en 2D.

Chaque paquet logiciel offre différentes fonctionnalités et certains logiciels vous obligent à utiliser plusieurs programmes pour accomplir différentes tâches de conception.

Une bibliothèque standard de dimensions de composants, enrichie de données électriques et mécaniques pour les composants sur mesure ou inhabituels, fournit les informations nécessaires au placement sur la carte dans les dimensions définies pour le PCB.

La technologie de routage des pistes assistée par ordinateur, combinée à des optimisations manuelles et informatiques, accélère le processus de conception du layout.

Les fonctions de vérification automatique des règles peuvent également permettre de s'assurer que le layout électrique est correctement routé avant que la conception ne soit soumise à une étape de simulation. Une fois cette étape effectuée, vous pouvez procéder à la révision électrique et à une analyse DFM complète.

La modélisation 3D de la carte conçue permet alors au concepteur de vérifier rapidement qu'il n'y a pas d'interférence physique entre les composants, ni d'obstruction au passage de l'air prévu pour la gestion thermique, ni de collisions potentielles entre les cartes d'accouplement ou de boîtier.

Il peut également vérifier que la conception sera compatible avec tout équipement de placement automatisé des composants au cours du processus de fabrication.

Pour les conceptions complexes comportant plusieurs cartes, la possibilité de visualiser l'assemblage complet et de s'assurer que les composants d'une carte sont compatibles les uns avec les autres constitue un avantage considérable.

Qu'est-ce que la CAO mécanique ?

Les logiciels de CAO mécanique permettent au concepteur de créer des structures physiques telles que des composants mécaniques, des boîtiers d'appareils et des composants destinés au montage. Ces logiciels peuvent produire une représentation virtuelle des composants sous forme d'image 3D et générer la documentation de fabrication en 2D.

Les techniques de modélisation paramétrique et directe permettent aux concepteurs de créer et de modifier des structures sous forme de plans en 2D ou de représentations 3D.

Il est possible de créer plusieurs structures séparément et de les assembler dans une conception mécanique virtuelle du produit fini. Cette fonction permet au concepteur de vérifier qu'il n'existe pas d'interférences entre les composants, ni de problèmes de structure au niveau de l'assemblage.

Les outils de simulation permettent au concepteur de calculer les propriétés mécaniques de la conception, des facteurs tels que la résistance et la rigidité, et de vérifier sa conformité par rapport aux exigences en matière de protection de l'environnement.

Intégration des logiciels de CAO électronique et de CAO mécanique

La conception collaborative, qui permet à plusieurs membres d'une équipe travaillant sur des domaines fonctionnels ou des aspects différents d'une conception d'assembler leurs composants, constitue un avantage supplémentaire de la CAO électronique.

En combinant les résultats de la CAO électronique et de la CAO mécanique, le concepteur a la possibilité d'assembler les composants électriques et mécaniques dans un environnement virtuel pour vérifier s'ils s'assemblent correctement.

• Les points de fixation du boîtier sur les PCB sont-ils au bon endroit ?
• Les trous de vis sont-ils alignés et les composants montés sur le PCB disposent-ils d'un espace suffisant ?
• Le circuit imprimé rempli tiendra-t-il dans le boîtier, ou les composants le toucheront-ils, voire seront-ils trop grands pour tenir à l'intérieur ?
• Le flux d'air prévu traverse-t-il le boîtier au bon endroit sur le circuit imprimé pour optimiser l'efficacité des dissipateurs thermiques ?
• La chaleur générée sur le PCB sera-t-elle évacuée vers le boîtier comme il se doit ?
• Les vibrations ou les chocs mécaniques subis par le boîtier auront-ils un effet négatif sur les composants montés sur le circuit imprimé ?

La visualisation en 3D de la conception achevée permettra d'apporter des réponses rapides et directes à ces questions en illustrant l'interaction physique entre tous les composants électriques et mécaniques.

Toute la beauté de cette approche intégrée de CAO électronique vers la CAO mécanique (ou inversement) réside dans le fait qu'elle permet de repérer les erreurs, d'ajuster les conceptions et de valider les résultats en quelques minutes.

Le problème est que l'on donne souvent aux concepteurs des outils qui sont incompatibles. L'exportation de données à partir de l'un de ces outils dans un format utilisable par l'autre est souvent une opération complexe, qui peut entraîner l'apparition d'erreurs dans l'ensemble des données.

Le temps gagné grâce à l'utilisation de ces outils est subitement perdu à vérifier manuellement la cohérence de ces données. Il est possible qu'une erreur ne soit pas repérée jusqu'à ce que quelqu'un sur une chaîne de montage constate que le circuit imprimé ne rentre pas dans le boîtier du nouveau produit dont la fabrication vient de commencer.

Ces dernières années, les fabricants d'outils ont travaillé à l'élaboration de normes officielles pour la collaboration entre la CAO électronique et mécanique.

Par conséquent, les outils intègrent désormais des processus automatisés qui permettent la communication bidirectionnelle des informations de conception, ce qui permet de partager et de vérifier efficacement les modifications incrémentielles des deux côtés, au sein des deux équipes.

Le processus de conception intégrée

Il est essentiel de garder à l'esprit que ces deux processus ne peuvent pas se dérouler de manière séquentielle ou isolée. Les données obtenues par une méthode influencent l'autre.

Par exemple, le processus de CAO électronique peut permettre de déterminer les dimensions physiques de base du PCB et d'identifier les contraintes de gestion thermique et de vibration qui ont une incidence sur la conception du boîtier.

Dans le même temps, le processus de CAO mécanique peut permettre de déterminer s'il existe des contraintes relatives à la taille du PCB ou à l'emplacement des composants pour répondre aux exigences de dimensionnement externe ou à d'autres facteurs tels que le placement des entrées et sorties du flux d'air.

Il est rare qu'une équipe de conception ait, pour la conception du boîtier, toute la latitude pour optimiser la conception du PCB en utilisant n'importe quelle dimension de carte. En général, la conception du boîtier impose des contraintes à la conception du PCB, qui peut à son tour avoir une incidence sur la conception du circuit électronique.

Un flux de travail intégré avec les deux types de logiciels de conception électrique et mécanique permet aux équipes chargées de la conception de collaborer et de concevoir ensemble une solution optimale.

Ce que cela signifie, c'est que les concepteurs ne sont plus contraints d'utiliser des circuits imprimés rectangulaires dans des boîtiers de type brique. Au contraire, ces outils permettent de créer des formes complexes aussi rapidement et à un coût aussi bas que celui des conceptions standard simples.

En résumé

Les équipes de conception électronique et mécanique qui travaillent simultanément avec une solution intégrée de CAO électronique et mécanique peuvent désormais réaliser en quelques jours ce qui leur prenait auparavant des mois dans un environnement virtuel.

La solution du logiciel de CAO électronique optimisera le processus de conception pour le placement des composants électriques et électroniques. La solution de CAO mécanique optimisera le processus de conception des composants mécaniques.

L'intégration des deux solutions et le partage automatisé des données peuvent révolutionner l'ensemble du processus de conception. Cette possibilité a non seulement permis aux entreprises d'avoir la certitude que les PCB et les boîtiers qu'elles se sont engagées à fabriquer seront adaptés, mais également que le produit assemblé fonctionnera comme prévu.

Les concepteurs de circuits, les ingénieurs chargés du layout et ceux chargés de la simulation se servent de l'ensemble des outils de collaboration et d'intégration des logiciels de CAO électronique vers la CAO mécanique (et inversement) dans Altium Designer®.

Lorsqu'une conception est terminée et prête à être mise en fabrication, la plateforme Altium 365™ facilite la collaboration et le partage de vos projets.

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