Dans le monde de l’acquisition de données numériques, le terme « jumeaux numériques » est employé à tout-va. « C’est une expression assez courante, quel est le problème ? », vous entendons-nous demander.
Le problème est qu’il n’a pas de définition claire. Selon l’endroit où vous cherchez, les jumeaux numériques peuvent être des modèles 3D de pastèques ou des modèles de machines lourdes avec un retour de données en temps réel.
Alors, laquelle est correcte ? Comme nous allons l’expliquer, la réponse peut être les deux. Si la technologie ne vous intéresse pas ou si vous tenez à une formulation concise, faites demi-tour maintenant… les choses vont devenir techniques.
Définir le « jumeau numérique »
Sens I (le plus répandu) : tout modèle 3D
Par jumeaux numériques, la plupart des gens entendent des modèles 3D de personnes ou d’objets réels. Il peut s’agir de modèles de personnages pour les jeux vidéo comme de pièces destinées à la rétro-ingénierie.
Bien sûr, cette discussion comporte une dimension marketing. Si tout est un jumeau virtuel, il est plus facile de vendre les produits nécessaires à la numérisation à une large clientèle. À l’inverse, cette définition est logiquement fondée… une copie virtuelle de quelque chose est techniquement un « jumeau numérique » !
Sens II : les jumeaux numériques pour la surveillance en temps réel
La définition plus précise (employée par ceux que la prédominance de l’autre irrite) désigne un modèle de pièce, d’assemblage, de machine ou de procédé, mis à jour en temps réel par des capteurs fixés à l’objet réel.
En pratique, cela peut signifier surveiller les performances de composants individuels, de sous-systèmes ou de flux de travail de bout en bout. C’est l’aspect enthousiasmant de ces jumeaux numériques : ils révèlent des informations susceptibles d’améliorer les performances de production dans des usines entières.
Comment crée-t-on réellement des jumeaux numériques ?
Selon le sens que vous retenez, il existe de nombreuses façons de créer des jumeaux numériques.
Prêt à y consacrer du temps et des efforts ? Il est possible de sculpter créativement des modèles 3D, mais des flux de travail plus rapides sont disponibles. Avec la photogrammétrie, vous pouvez combiner des photos prises sous plusieurs angles et les fusionner en modèles riches en détails à l’aide d’algorithmes spécialisés.
La numérisation 3D pousse cette approche numérique un peu plus loin, en permettant la capture encore plus rapide et plus précise d’objets, de personnes et de lieux. La technologie recueille également suffisamment de données géométriques pour créer les jumeaux numériques nécessaires à la surveillance en temps réel.
Par rapport aux méthodes de calcul, la numérisation 3D permet elle aussi de créer beaucoup plus rapidement de tels modèles industriels, en quelques minutes ou quelques heures (pour des espaces entiers) plutôt qu’en plusieurs mois.
Pour transformer les données capturées en modèles pleinement fonctionnels, de nombreuses options logicielles sont disponibles. Pour les ingénieurs en conception CAO, il y a SOLIDWORKS, CATIA et Fusion360.
Si vous recherchez une solution plus sur mesure, il existe des programmes dédiés tels que Reality Capture pour la modélisation CGI et de jeux vidéo, ou AWS IoT TwinMaker pour les utilisateurs industriels.
Vous pouvez même créer des jumeaux numériques avec votre smartphone à l’aide d’applications populaires telles que Polycam, bien qu’elles offrent moins d’options d’édition et produisent des modèles 3D plus superficiels. Pour des résultats associant une excellente géométrie à une capture de textures très détaillée, vous pouvez toujours passer à des scanners 3D tels que l’Artec Leo sans fil, alimenté par l’IA, mais à un prix plus élevé.
Où peut-on utiliser les jumeaux numériques ?
C’est au niveau des applications que les deux types de jumeaux numériques divergent réellement. Les modèles 3D peuvent être utilisés pratiquement partout (d’où le fait que le terme jumeau numérique puisse s’appliquer à presque tout modèle).
Dans le domaine de la santé, cela peut concerner la création de prothèses sur mesure ou la conception d’aides chirurgicales imprimées en 3D. Les modèles 3D architecturaux préservent les sites historiques et ouvrent des possibilités de BIM, tandis que la numérisation de scènes de crime permet une analyse médico-légale longtemps après que les preuves ont été retirées.
Les modèles 3D classiques peuvent également être utilisés dans le même domaine que les jumeaux numériques industriels plus avancés (ce qui rend encore plus difficile la distinction entre les deux). La rétro-ingénierie de pièces endommagées ou hors service permet, par exemple, de les redessiner, de les inspecter et de les reproduire.
Toutefois, les jumeaux numériques de surveillance en temps réel sont employés d’une manière légèrement différente. Avec des étiquettes RFID, ils permettent de gérer virtuellement les stocks. De même, le suivi des flux de travail de production à l’aide des données capturées sur les machines fournit des informations précieuses, essentielles pour optimiser l’efficacité. Où qu’ils soient utilisés, ces jumeaux numériques peuvent aussi être combinés afin de former un flux de travail entièrement numérisé ou un Internet des objets (IoT) ; c’est pourquoi beaucoup les considèrent comme l’avenir dans le secteur industriel.
Quelle est la suite pour les jumeaux numériques ?
Avant de nous emballer et de commencer à parler de l’avenir de la fabrication, revenons au sujet de la définition des jumeaux numériques. Compte tenu de tout ce qui précède, pouvons-nous donner à ces modèles une signification unique et globale ? Euh, malheureusement non. Mais c’est aussi assez approprié.
Partout où l’on regarde – de l’aérospatiale et de l’automobile à la conception de produits de consommation –, les jumeaux numériques de toutes sortes continuent de trouver de nouvelles applications. À mesure que le matériel et les logiciels de modélisation 3D progressent, ce phénomène ne fera que s’accélérer. Ainsi, à l’avenir, nous n’aurons peut-être pas vraiment besoin de définir les différences entre jeux de données ; la question sera plutôt : « qu’est-ce qui n’est pas fabriqué à l’aide de jumeaux numériques ? »
