Article BeumerGroup - Conception pour le transport longue distance à l’aide d'Autodesk Civil 3D

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BeumerGroup GmbH est un fabricant international de systèmes logistiques basé à Beckum, en Allemagne. L'entreprise possède des succursales dans environ 70 pays, et produit des solutions intralogistiques pour le transport, le chargement, la palettisation, l'emballage, le tri et la manutention.

La construction de convoyeurs est l’une des activités du groupe, permettant le transport de multiples matériaux et minerais depuis les lieux d’extraction vers les installations de traitement. En 2021, Martin Rewer (Team Lead Overland Conveyor) et Christoph Dorra (Sales Manager, sur l’image ci-dessous) annoncent lors d’une conférence de presse leur approche innovante de la conception pour le transport à longue distance à l’aide de l’outil Autodesk Civil 3D.

L’aventure dans le transport de matériaux en vrac débute en 1968 pour BeumerGroup par la conception de leur premier convoyeur terrestre avec gestion des courbes horizontales. A cette époque, les technologies informatiques ne permettaient pas de concevoir des modèles paramétriques et les études techniques se réalisaient à la main sur du calque ou des plans en papier.

Martin Rewer insiste sur le fait que le marché a évolué et que de nombreux outils sont désormais accessibles pour permettre la conception d’infrastructures. Par sa plateforme ouverte, c’est la solution Autodesk Civil 3D qui a été retenue pour la modélisation de leur solution de transport et distribution. Un développement complémentaire permet de mener à bien leurs chiffrages, plannings, études d’exécution et l’accompagnement de leurs clients.

La première étape de la conception est la modélisation du terrain existant. Il est possible de générer des surfaces depuis de nombreuses sources de données et de les combiner :

• Objets de dessin : points AutoCAD, lignes AutoCAD, références de blocs (point d’insertion), textes (point d’insertion), faces 3D et polyfaces (pouvant être issues d’un import IFC 4.3) ;
• Lignes de rupture : polylignes 3D et polylignes traditionnelles AutoCAD pouvant porter une élévation globale ;
• Courbes de niveau : pouvant être importées depuis une source IGN avec la commande Mapimport puis un avec un traitement QueryShowOD pour les repositionner correctement en élévation ;
• Fichiers SIG de type .DEM, .TIF, .ASC, .TXT, .ADF (il est recommandé de les utiliser à l’aide d’un objet de type Surface TIN plutôt que GRID pour permettre une potentielle édition plus tard avec des lignes de rupture) ;
• Fichiers de points topographiques de type .TXT, .PRN, .CSV, .XYZ, .AUF, .NEZ, .PNT ;
• Groupes de points COGO (géométrie de coordonnées) traités au préalable dans le dessin ;
• Requêtes de topographie sur bases de données SQLite (à ne pas confondre avec les banques de données topographiques SDF portées par le moteur Map 3D) ;
• Imports LandXML ;
• Connexion aux données sur sources ArcSDE, SHP ou Oracle ;
• Depuis un terrain de modèle InfraWorks ;
• Sur nuage de points traité au préalable avec Autodesk InfraWorks ;
• À partir de fichiers informatiques au format .TIN ;
• À partir d’un projet Autodesk Land Desktop (LDT) au format Microsoft Access .MDB ;
• Etc.

Il est important de garder en tête que le rendu visuel à l’écran de la surface n’a pas d’importance (il est d’ailleurs possible de retenir un mode Aucun affichage). Seule la définition de l’objet compte, à savoir le type de sources, l’ordre de priorisation de ces dernières sur la triangulation, et les potentielles opérations effectuées (filtre passe-haut, filtre passe-bas, fonctions d’édition, etc.). La notion de styles d’affichage (apportés par le moteur AutoCAD Architecture) permet de changer l’apparence à l’écran de la surface en un coup de molette depuis la fenêtre de propriétés. Vous pouvez basculer d’un rendu de triangulation à des courbes de niveau, flèches d’écoulement, contour périmétrique, grille de points, découpage par altitude, rendu des bassins versants, etc. L’utilisateur reste libre de croiser ces types de rendus ou bien de concevoir ses propres styles.

Autodesk Civil 3D est également un outil de géomatique tirant ses fonctionnalités du moteur Map 3D. Un nouvel onglet Géospatial dans le ruban simplifie l’accès aux commandes de base dans l’espace de travail principal. Avec ses fonctionnalités complémentaires SIG, l’outil permet de faire appel à des fonds cartographiques WMS/WMTS à la volée (Microsoft Bing ou Esri en natif, fonds IGN sur requêtes spatiales) ou d’insérer des images raster géoréférencées ou non. Pour obtenir un résultat comme ci-dessous, il est possible d’appliquer des traitements de type zone tampon le long d’un alignement principal, permettant de conserver uniquement une emprise régulière du terrain.

La deuxième étape de la conception consiste à créer un axe en plan. Ces objets sont une combinaison d’entités de type lignes, courbes et clothoïdes. La boîte de dialogue Outils de création de l'axe permet d’affiner le calage géométrique des convoyeurs. Il est également possible d’apporter des modifications à l'aide des poignées, tout en maintenant automatiquement tangents les éléments géométriques composant l’axe.

Les dessins de profil en long sont des objets intelligents dépendant de l’axe sur lesquels ils sont rattachés. Une modification sur l’entité parente se répercute automatiquement sur l’entité enfant : un prolongement du tracé des convoyeurs rallongera le dessin de profil en long et la surface TN s’affichera automatiquement le long de l’abscisse curviligne si la bonne ligne de profil a été correctement définie en amont. Il est également possible de concevoir plusieurs dessins de profils en long pour le même axe, pour mieux représenter certains points durs : croisements avec d’autres infrastructures, dalots ou autres ouvrages hydrauliques, plateformes ou terrassements ponctuels adjacents, etc.

Les dessins de profils en long ont également l’avantage d’être anamorphiques, c’est-à-dire qu’il est possible de modifier l’échelle verticale avec l’utilisation de styles comme pour les axes. Les rendus de couleurs peuvent différer, mais également la répartition des tabulations verticales, ou les informations à rendre apparentes dans les bandes. Dans l’image ci-dessous, les équipes de BeumerGroup contrôlent la conception avec les vues de dévers calculées par l’assistant (les modes de calcul diffèrent selon la présence d’une ligne d’axe ou bien d’un axe de rail).

Martin Rewer rappelle que la combinaison de l’axe en plan (géométrie horizontale) et de la ligne de profil en long projet (géométrie verticale) définit la ligne de base du projet linéaire, incluant également les informations de dévers portées par l’axe. Pour BeumerGroup, le calcul des dévers va permettre de prendre en considération une surlargeur des bandes de convoyeur dans les courbes.

L’application de profils-types le long de la ligne de base permet de concevoir un projet linéaire, mais ce n’est pas suffisant pour répondre aux besoins de BeumerGroup. En effet, l’entreprise dispose de ses propres bibliothèques de références de blocs 2D et 3D pour représenter ses convoyeurs.

Pour rappel, Autodesk Civil 3D permet de gérer plusieurs types de références de blocs :

• Les blocs 2D traditionnels, dynamiques ou non ;
• Les blocs en trois dimensions ;
• Les blocs à vues multiples, dont la représentation visuelle diffère selon l’orientation du viewcube (modèle 3D isométrique, vue de dessus, vue de dessous, vue de face, vue de derrière, vue de gauche, vue de droite).

Avec Autodesk Civil 3D, la gestion des objets verticaux dont l’élévation doit varier (type poteaux ou mats) passe par l’utilisation de structures AEC issues d’AutoCAD Architecture. Des catalogues de profilés sont inclus avec le jeu d’outils. L’installation complémentaire du produit ACA reste cependant obligatoire pour manipuler ces objets.

La plus-value de l’offre technique de BeumerGroup réside dans l’utilisation de leur applicatif interne BOLT (« Beumer Overland-conveyor Layouting Tool »). A la différence de la plupart des produits concurrents, Autodesk Civil 3D est une plateforme ouverte permettant de concevoir ses propres outils reposant sur le noyau logiciel. Depuis la version 2025 et la montée des procédures de sécurité, les développements informatiques doivent s’effectuer sur .NET Core 8.

Les fonctionnalités conçues par BeumerGroup sont stockées sous la forme de multiples palettes : poutrelles de ponts (« decktrusses »), galeries, étrésillons (« stringers »), supports, cadres de convoyeurs (« conveyor frames »), supports de rouleaux (« idler stands »), etc. Une implémentation aurait également pu être possible depuis des onglets personnalisés du ruban ou par la boîte à outils (avec le prospecteur et les paramètres). Dans tous les cas, les fonctions additionnelles font appel à des DLL compilées avec Microsoft Visual Studio (langage C#).

Dans l’exemple ci-dessous, les cadres de convoyeurs s’implémentent à l’avancement depuis le dessin de profil en long, toujours en lien avec les valeurs indiquées dans les champs de la palette latérale.

La modélisation du convoyeur terminée, les objets sont ensuite agglomérés dans Autodesk InfraWorks pour positionner l’ouvrage dans l’environnement extérieur. Il est à noter que pour plus de crédibilité vis-à-vis de ses clients, BeumerGroup favorise les zones tampons pour ne délimiter le modèle InfraWorks que sur une emprise latérale restreinte le long de l’axe en plan.

La production des livrables en plan est importante pour l’entreprise. Au début de son intervention, Martin Rewer a rappelé que cette expertise perdure depuis 1968, et que les modèles tridimensionnels représentent une approche de travail beaucoup plus récente.

Autodesk Civil 3D dispose d’outils de création de plans (présentations) à partir des modèles de l’espace objet :

• Feuilles de plans uniquement ;
• Feuilles de dessins de profil en long uniquement ;
• Feuilles conjointes d’une vue en plan avec dessins de profil en long ;
• Feuilles individuelles ou carnets de dessins de profil en travers.

Dans la démonstration effectuée, Martin Rewer mentionne qu’Autodesk Civil 3D lui a permis d’automatiser la création de 85 livrables pour le projet présenté. Il est également important de souligner que lors de la création de ce type de données de sortie, le logiciel permet de générer une multitude d’autres dessins de profils en long, délimités entre deux abscisses curvilignes (début et fin). En effet, il n’est pas nécessaire de venir concevoir des fenêtres de présentation sur un dessin de profil en long source pour préparer son industrialisation en plan. L’outil sait parfaitement gérer plusieurs dessins de profils en long rattachés à un même axe (avec la présence de toutes les lignes de profils en long ou une sélection donnée), avec des rendus d’affichage pouvant différer. En règle générale on vient concevoir un dessin de profil en long global sur tout le linéaire de l’étude avant de faire générer par l’outil des sections secondaires de profils en long pour les planches papiers finales (imprimées sur traceur ou exportées en PDF).

Il est également important de noter que la notion de tabulations diffère entre Autodesk Civil 3D et les produits concurrents. Il n’est pas nécessaire d’implémenter en amont des peignes pour venir concevoir un projet linéaire (les fréquences d’implémentation des profils-types se définissent dans la boîte de dialogue de conception du projet 3D). Avec les logiciels traditionnels, un dessin de profil en travers sera forcément implémenté sur l’abscisse curviligne de son peigne support. Autodesk Civil 3D est plus flexible en permettant de générer des profils en travers également dans des zones de transitions linéaires entre les profils-types. Cela permet notamment de contrôler certains points durs du projet et de mettre en exergue des zones où le fréquençage des profils doit être amélioré ou retravaillé. Enfin, les BIM coordinateurs utiliseront des groupes de tabulations mobiles pour contrôler et valider les rendus sur des emprises d’abscisses curvilignes critiques (ne nécessite pas de générer des présentations, les vérifications s’effectuant généralement dans l’espace objet).

BeumerGroup tire profit de la personnalisation des styles d’hachurage pour habiller ses dessins de profils en long et représenter les zones en déblais et remblais. En effet, Autodesk Civil 3D permet aux utilisateurs de venir configurer leurs propres rendus d’entreprise à l’aide de paramétrages avancés. Dans l’illustration de Martin Rewer, les quantités sont obtenues directement depuis Autodesk InfraWorks pour simplifier le processus et avoir un niveau de détail macroscopique. Cependant, il est également possible d’utiliser les options de Civil 3D pour dégager des cubatures :

• Entre deux surfaces TIN (une surface projet et le terrain naturel par exemple) ;
• Sur des tabulations implémentées le long d’un axe pour obtenir des résultats cumulés par profils ;
• Avec des objets de type talus pour la gestion des terrassements ponctuels (plateformes, bassins, digues, etc.).

De multiples types de données peuvent être générés depuis les projets linéaires établis avec Autodesk Civil 3D :

• Les solides 3D (basés sur le principe des codes de formes Subassembly Composer, représentant la volumétrie des éléments de projets) ;
• Les surfaces projets (basées sur le principe des codes de liens Subassembly Composer) ;
• Les lignes caractéristiques automatiques (basées sur le principe des codes de points Subassembly Composer, qui représentent le squelette linéaire de l’infrastructure) ;
• Les points COGO du projet, basés sur les codes de points Subassembly Composer selon le fréquençage défini (positionnement de chaque profil transversal).

BeumerGroup utilise notamment cette dernière possibilité pour illustrer dans ses livrables les coordonnées X/Y/Z des accroches poteaux sur les traverses reprenant les efforts des cadres de leurs convoyeurs. Ces tables de points sont également régies par des styles, intégralement personnalisables, et permettant de définir par exemple le nombre maximum de points que l’on souhaite présenter par rangée et ainsi générer de multiples tableaux (rééditables par la suite).

Le système d’appui d’un convoyeur reste analogue en tout point à celui d’un châssis ferroviaire : des traverses régulièrement espacées supportent le poids des éléments au-dessus (principe de la descente de charge).

Pour obtenir des résultats pertinents, BeumerGroup positionne des tabulations régulièrement positionnées, et définies sur le même fréquençage d’implémentation des profils-types dans la définition du projet 3D. Pour rappel, Autodesk Civil 3D permet également de définir des tabulations dans les zones d’interpolation linéaires entre profils, procédé qui n’a pas lieu d’être pour ce cas d’usage relatant d’une approche structurelle.

Enfin, Martin Rewer montre comment la notion de propositions dans Autodesk InfraWorks permet à BeumerGroup d’ajuster les scénarios pour l’installation des équipements. Dans un premier temps, les rampes d’un convoyeur en passage supérieur d’une chaussée routière sont supportées par des remblais traditionnels.

Puis le projet évolue vers une seconde proposition avec des rampes aériennes en mode ouvrage d’art élancé. Un recalcul des cubatures est effectué. Le tableau en lien est modifié pour indiquer un nombre plus important d’équipements structurels et donc un poids total de l’ouvrage plus élevé.

A ses débuts en 1968, BeumerGroup effectuait ses premières études techniques sur des plans, et bien que l’entreprise continue à gérer ces livrables, elle a parfaitement amorcé sa transformation digitale avec l’utilisation de modèles tridimensionnels. Dans cette conférence, la part belle est à Autodesk InfraWorks pour l’aspect communication.

Christoph Dorra (Sales Manager) reprend ensuite la main jusqu’à la fin de la présentation pour synthétiser, et définit selon lui comment s'assurer que le tel que vendu est bien le tel que construit :

• La planification rapide en 3D évite les erreurs de planification ;
• Des données fiables de planification permettent de générer des coordonnées, livrables de coupes et de remplissage, ainsi que des nomenclatures ;
• Modification aisée de la conception à tout moment avec les outils paramétriques ;
• Transition transparente entre la vente et l'exécution du projet sur chantier ;
• Toutes les données pertinentes sont immédiatement disponibles.

Depuis le communiqué de présentation, BeumerGroup a continué sa croissance, notamment par l’acquisition de FAM Minerals & Mining en 2022. L’entreprise élargit sa zone d’intervention en Amérique latine et en Australie.

Vous retrouverez la vidéo de la conférence en anglais de Martin Rewer (Team Lead Overland Conveyor) et Christoph Dorra (Sales Manager) à l’adresse suivante : Innovative design approach for long distance conveying

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Vous voulez en savoir plus sur les nouveaux objets AEC Architecture en train d’être intégrés dans Autodesk Civil 3D ? Je vous réoriente vers l’article précédent : Autodesk Civil 3D et ses moteurs 

Vous voulez essayer le nouvel onglet de ruban Géospatial qui a permis la refonte de Map 3D dans l’espace de travail natif de Civil 3D ? C’est par ici :

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