Construire le modèle de référence

Un croquis peut suffire pour que l’on reconnaisse immédiatement une Telecaster. Il ne dit pas encore où percer son chevalet, quelle profondeur donner à la poche du manche ou comment usiner la seconde face. Le passage au plan commence quand la forme devient une collection de références et d’informations sans ambiguïté.

De l’idée à une géométrie maîtresse

Le croquis initial peut être réalisé à main levée, sur papier ou à l'aide d'un logiciel de dessin. À cette étape, la précision dimensionnelle n'est généralement pas l'objectif principal. Il s'agit surtout d'étudier les proportions et les relations entre les grandes parties de l'instrument. La longueur apparente du manche, la taille du corps, le dessin des cornes, la position relative des micros et les contours de la tête permettent de juger rapidement la cohérence esthétique du projet. Plusieurs propositions peuvent être comparées sans qu'aucune ne soit encore considérée comme définitive. Le danger apparaît lorsqu'on commence à utiliser ce croquis comme une référence dimensionnelle.

Une image redimensionnée pour entrer sur une feuille, un dessin récupéré sur Internet ou une photographie déformée par la perspective ne constituent pas des plans fiables. Même un dessin réalisé avec beaucoup de soin peut comporter des différences de proportions que l'œil ne remarque pas immédiatement. Le croquis doit donc rester une proposition de forme. Les dimensions fonctionnelles seront introduites ensuite à partir de références géométriques vérifiées.

Avant de dessiner le contour définitif, il faut établir les références qui organisent l'instrument. Sur une guitare conventionnelle, la géométrie maîtresse repose principalement sur l'axe longitudinal, la position du sillet, le diapason, la position théorique du chevalet et les trajectoires des cordes. Ces éléments ont déjà été définis dans Le diapason comme référence de construction et Axe, manche, chevalet et trajectoire des cordes. Ils doivent maintenant être regroupés dans un dessin de référence indépendant des détails esthétiques. Il peut être utile de considérer ce dessin comme le squelette géométrique du projet. Il contient les axes, les lignes de construction et les positions fonctionnelles dont dépendront les autres éléments.

Le contour du corps peut évoluer. Les cornes peuvent être allongées, la taille déplacée et les chanfreins modifiés. Tant que ces changements ne touchent pas aux interfaces fonctionnelles, ils ne doivent pas provoquer de déplacement accidentel du chevalet ou des frettes. Cette séparation entre géométrie fonctionnelle et forme extérieure constitue l'un des grands avantages de la conception assistée par ordinateur. Elle permet de modifier le dessin sans perdre les références sur lesquelles repose l'instrument.

Un modèle géométrique doit posséder un système de coordonnées cohérent. Sur une guitare traditionnelle, on peut par exemple placer l'origine à l'intersection de l'axe longitudinal et de la ligne du sillet. L'axe longitudinal servira alors de référence pour les distances vers le chevalet, tandis que l'axe transversal permettra de positionner les cordes et les composants. Cette organisation présente un avantage : les positions principales restent exprimées par rapport à des références fonctionnelles. D'autres origines peuvent parfaitement convenir, notamment lorsque le projet est organisé autour du corps ou d'une architecture particulière. Le choix importe moins que sa cohérence. Il faut simplement éviter de multiplier les origines indépendantes au point de rendre les dimensions difficiles à comparer.

L'origine du modèle CAO ne doit pas non plus être confondue avec l'origine utilisée ultérieurement pour une opération CNC. Cette dernière doit pouvoir être retrouvée physiquement sur le brut ou sur le dispositif de positionnement. Le plan de conception définit la géométrie de l'instrument ; le système de coordonnées d'usinage définit comment la machine retrouvera cette géométrie dans son espace de travail.

Dans un logiciel de CAO, il est généralement préférable de construire l'instrument à ses dimensions réelles. Un diapason de 648 mm doit donc mesurer 648 unités si le document est configuré en millimètres. Le logiciel peut ensuite afficher le modèle à n'importe quel niveau de zoom sans modifier ses dimensions. Cette distinction entre dimension réelle et échelle d'affichage devient essentielle lorsque les dessins sont imprimés ou exportés. Un plan présenté au format A3 peut être réduit pour entrer sur une feuille, mais ses cotes doivent continuer à représenter les dimensions réelles de la pièce. À l'inverse, lorsqu'un dessin est utilisé directement comme gabarit, il doit être imprimé à l'échelle prévue, généralement 1:1.

Calques, paramètres et modèle 3D

Un modèle numérique gagne à être organisé de manière que ses différentes fonctions restent identifiables. La géométrie du manche ne devrait pas être mélangée sans distinction avec celle du corps. Les cavités de micros, les perçages de chevalet et les éléments décoratifs doivent pouvoir être affichés ou masqués suivant les besoins. Dans un dessin 2D, cette organisation peut reposer sur des calques. Dans un modeleur 3D, elle peut utiliser des corps, composants, groupes ou ensembles distincts. On peut également distinguer les lignes de construction, les axes, les contours définitifs et les éléments qui ne servent qu'à la fabrication.

Dans une conception paramétrique, certaines dimensions sont définies comme des variables ou des relations plutôt que comme de simples coordonnées indépendantes. Le diapason peut devenir un paramètre principal. La position des frettes en découle, de même que plusieurs références utilisées pour implanter le chevalet. La largeur du manche peut être définie au sillet et à une autre position connue. Les contours de la touche sont ensuite construits à partir de ces valeurs. Cette approche devient particulièrement intéressante lorsqu'on souhaite décliner un projet en plusieurs versions. Une guitare six cordes et une sept cordes peuvent partager certains principes de conception tout en possédant des largeurs, des espacements et des composants différents.

Un modèle correctement paramétré permet de réutiliser une partie du travail sans recalculer manuellement toutes les positions. Il faut cependant conserver une distinction importante : modifier un paramètre ne garantit pas que toutes les conséquences mécaniques du changement seront automatiquement acceptables. Passer d'un diapason de 648 à 686 mm peut déplacer correctement les frettes dans le modèle, mais il faudra encore vérifier la longueur du truss rod, la position du corps, le chevalet, l'équilibre et les dimensions de l'ébauche. Le paramétrage automatise les relations géométriques. Il ne remplace pas les décisions de conception.

Un plan en deux dimensions peut suffire pour fabriquer certains instruments relativement simples, particulièrement lorsque les profondeurs sont clairement cotées et que les surfaces principales restent planes. Un corps plein, une tête plate et des cavités conventionnelles peuvent ainsi être décrits par plusieurs vues 2D accompagnées des dimensions nécessaires. La modélisation 3D apporte cependant une représentation beaucoup plus complète des volumes. Elle permet notamment de contrôler les intersections entre les cavités, l'épaisseur de matière restant sous une poche, la trajectoire d'un bloc de vibrato ou la géométrie d'une table sculptée. Elle facilite également l'étude des composants installés sur plusieurs niveaux.

Dans La géométrie en hauteur et l'angle du manche, nous avons montré combien une vue de dessus pouvait masquer des incompatibilités verticales. Le modèle 3D permet de les examiner avant la fabrication. Il ne doit toutefois pas devenir une obligation systématique. L'intérêt d'un outil dépend de ce qu'il permet de vérifier et de produire, pas de la sophistication de son interface.

Une représentation tridimensionnelle montre très bien la forme d'une pièce, mais elle ne précise pas toujours les dimensions que l'atelier devra contrôler. Une cavité peut être clairement visible dans le modèle sans que sa profondeur, son rayon intérieur ou sa position par rapport à une référence soient immédiatement accessibles. Il faut donc distinguer le modèle géométrique des documents qui en extraient les informations utiles. Le modèle constitue la description numérique de la forme. Les plans de fabrication indiquent comment cette forme est définie, quelles dimensions sont critiques et quelles caractéristiques doivent être vérifiées.

Un fichier 3D peut être particulièrement utile pour la FAO, mais il ne dispense pas de documenter les opérations et les exigences qui ne sont pas représentées par la seule géométrie. Le bon dossier associe donc les deux approches lorsque le projet le justifie.