Du concept à l’objet avec l’impression 3D et le design génératif

Nous avons rencontré Fabrice Carrieri pour découvrir le design génératif. Il nous a montré les étapes de création d’un support de caméra pour drone grâce à la numérisation 3D, l’impression 3D et le design génératif.

Il y a des personnes que l’on ne présente plus chez Machines-3D, Fabrice Carrieri est l’une d’entre elles. Maker compulsif, fondateur de la société 3D Fazz spécialisée dans l’impression 3D, la numérisation 3D et la modélisation 3D, Fabrice a toujours un nouveau projet 3D innovant à partager avec nous.

Sa dernière idée : exploiter le potentiel de la photogrammétrie pour numériser en 3D des structures complexes et des bâtiments. En utilisant un drone offert par ses amis, il s’est rapidement retrouvé confronté aux limites de la caméra Full HD d’origine. Pas de quoi faire reculer notre touche à tout qui a trouvé une solution pour le moins ingénieuse : créer un support customisé pour embarquer une caméra d’action 4K sur son drone grâce au design génératif. 

Il nous explique en détail la solution qu’il a mise en place et les avantages du design génératif.

Qu’est-ce que le design génératif ?

Le design génératif, évolution du design paramétrique, est une technique de conception assistée par ordinateur faisant appel à l’intelligence artificielle pour concevoir des formes et des objets. Ce procédé de design itératif est en train de gagner en importance. Elle est de plus en plus utilisée par les créateurs, aussi bien dans l'image, le son, l'architecture et l'animation. L’intérêt croissant pour le design génératif est encouragé par l’augmentation de la puissance de calcul des ordinateurs, ainsi que la profusion d'outils CAO et d’environnements de programmation qui rendent la pratique plus accessible.

Comment fonctionne le design génératif ?

Le designer configure son logiciel, - ici Fusion 360 - et donne une série d’instructions à un algorithme d’apprentissage automatique. Ces instructions sont autant d’objectifs que l’algorithme devra prendre en compte pour proposer des formes et des objets compétitifs de manière autonome. 

Parmi les différents points personnalisables, il est par exemple possible de définir les emplacements et les parties de l’objet qui ne peuvent pas être modifiés. Dans notre cas, il s’agissait des clips pour accrocher le support au drone, des pieds du support, et du champ de vision (afin de ne pas obstruer la vue de la caméra). Nous avons pu configurer d’autres contraintes telles que le matériau, le poids ou encore la résistance de la pièce. 

Les clips et les pieds du drone

Une fois les instructions configurées, l’algorithme calcul différents design (appelés outcomes ou itérations en français). Il ne reste plus qu’à choisir le design que l’on préfère.

Scanner le drone pour obtenir les côtes exactes

Afin d’obtenir des points d’attache qui se clipsent parfaitement au support, nous avons utilisé un scanner à main Einscan pour numériser le drone. Une fois le scan obtenu, nous avons importé le fichier .STL dans un logiciel de CAO comme Fusion 360 et dessiné les attaches du support directement sur les bras du drone. En utilisant la numérisation 3D pour rétrofiter notre support, nous sommes sûrs que les attaches correspondent parfaitement aux dimensions du bras du drone.

Pour ce projet, il était nécessaire de modifier manuellement le design généré par l’intelligence artificielle afin de l’adapter à nos besoins. Nous avons tout d’abord numérisé et intégré un boîtier fourni avec la caméra d’action. Puis nous avons modélisé des fixations et des molettes pour pouvoir changer l’orientation verticale du boîtier, ainsi que des amortisseurs pour limiter les vibrations de la caméra en vol. L’objet est maintenant prêt à être imprimé en 3D.

Les zones rouges correspondent aux parties dans lesquelles l'intelligence artificielle ne doit pas créer de contenu

Comment est fabriqué le support du drone ?

Une fois la génération de l’objet et les modifications manuelles terminées, il ne reste plus qu’à importer l’objet dans un slicer d’imprimantes 3D. Afin de créer un support de drone léger et solide, nous avons choisi un filament nyon fibre de carbone Machines-3D. Les amortisseurs ont été imprimés en filament flexible Machines-3D.

Avantages du design génératif :

Le design génératif présente un fort intérêt lorsqu'on l'associe à l'impression 3D pour mettre au point un produit répondant à un besoin rare, unique ou inhabituel. Dans le cas du support de drone, utiliser le design génératif a permis d’obtenir une forme compétitive tant en termes de poids que de résistance, tout en respectant les contraintes définies pour créer l’objet le plus efficace possible. 

Le support de drone conçu en generative design, le boiter de la caméra les molettes et les amortisseurs

Nos objectifs étaient d’obtenir un design qui n’obstruait pas le champ de vision de la caméra, léger (afin de ne pas trop impacter l’autonomie du drone) et résistant (pour sécuriser la caméra et éviter les vibrations). Toutes ces contraintes ont été parfaitement gérées par l’algorithme. 

En plus d’être efficaces sur le plan fonctionnel, les formes générées par l’intelligence artificielle présentent certaines qualités esthétiques. En effet, au fur et à mesure des itérations, l’intelligence artificielle perfectionne le design de l’objet et élimine les évolutions les moins performantes et les formes superflues au profit des formes les plus adéquates et nécessaires. Ce procédé n’est pas sans rappeler les processus de conception de la nature elle-même. Cela résulte souvent dans des formes à l’esthétique complexe et aux motifs naturels, à l’image de bâtiment conçu par l’architecte Zaha Hadid grâce au design paramétrique.

Le support de drone imprimé en 3D et monté sur le drone

Le design génératif en bref :

Pour les designers, utiliser le design génératif permet d'obtenir des pistes d’inspiration afin de mettre au point une forme ou un objet répondant au mieux aux objectifs et aux contraintes d’un projet. En d’autres mots, le design génératif revient à donner un problème à une intelligence artificielle et obtenir une solution qui se conçoit d’elle-même. Cette méthode permet d'explorer rapidement différentes possibilités de conception selon un cahier des charges précis. Ce procédé peut être utilisé dans toutes les phases du projet, de l’idée de départ jusqu’au prototype définitif.