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Cet article a été rédigé sur la version 2022 d’Inventor. N’hésitez pas à nous signaler si le contenu n’est plus à jour par rapport à la version actuelle d’Inventor.
L’outil Frame Generator, dans le logiciel Inventor, sert à construire des ensembles d’ossatures à partir de profilés standards ou non. Cet outil est essentiel pour la conception simple, rapide et modulable d’ensembles mécanosoudés.
Un ensemble mécanosoudé sur Inventor est composé de 2 parties essentielles, le squelette et l’ossature.
Le squelette est composé d’une ou plusieurs esquisses, 2D ou 3D, et définit la position et la taille des différents éléments d’ossature insérés sur celui-ci.
Important : le squelette doit être construit dans un fichier Pièce d’Inventor, puis inséré dans un Ensemble, dans lequel l’ossature sera créée. Il est important de respecter cette construction, car une ossature ne peut pas être créée sur une esquisse dessinée au sein même de l’ensemble.
L’ossature est ensuite liée à l’esquisse, et donc modulable. En modifiant les dimensions de l’esquisse, l’ossature créée dans l’ensemble s’adaptera.
Pour présenter les différentes fonctions disponibles pour les ossatures, nous allons nous appuyer sur un exemple simple : un établi d’atelier constitué d’un châssis mécanosoudé.
Dans un premier temps, dans une Pièce nommée "Squelette", nous créons le squelette de l’établi grâce à une esquisse 3D.
Cette pièce est ensuite insérée et positionnée dans un Ensemble nommé "Etabli".
Toutes les fonctions que nous allons évoquer à présent se trouvent dans l’onglet "Conception", groupe de fonctions "Ossature" d’Inventor.
La fonction principale est "Insérer une ossature". Elle permet, comme son nom l’indique, d’insérer des ossatures sur les différentes lignes de l’esquisse 3D.
Nous sélectionnons, dans un premier temps, la ou les géométries d’entrée sur lesquelles nous voulons insérer une ossature. Ces géométries sont, par défaut, les lignes de notre squelette, mais nous pouvons également sélectionner 2 points constituant les extrémités d’une ligne fictive.
Ensuite, nous choisissons le membre de l’ossature, c’est-à-dire le type de profilé inséré. Inventor contient de très nombreux profilés standards déjà disponibles (tubes, poutres, barres, angles) dans de nombreuses normes (ISO, DIN, GB, UNI, …). Nous avons également la possibilité d’ajouter des profilés personnalisés dans le Centre de contenu.
Pour le membre, nous sélectionnons :
En haut de la fenêtre de la fonction, il est possible de sélectionner ou créer des valeurs prédéfinies de profilé, aussi bien pour son type que sa position, afin de gagner du temps sur les utilisations fréquentes.
Pour notre exemple, nous positionnons un profilé en angle, ISO 657-1, sur les 4 lignes supérieures du squelette, afin de constituer la partie du châssis qui recevra le plateau de l’établi.
Nous constituons la suite de notre châssis de la même manière, avec des tubes carrés. Nous avons donc tous nos profilés positionnés, mais nous voyons que la jonction entre eux n’est pas faite.
Plusieurs outils existent pour créer des coupes cohérentes et réalistes entre les différents éléments de l’ossature, c’est que nous allons désormais aborder.
La "Coupe d’onglet" permet de couper à 45° l’extrémité de 2 profilés placés à 90° l’un de l’autre (dans le cas général, la coupe se trouve parallèle à la bissectrice de l’angle entre les 2 profilés). Pour cette fonction, il suffit de sélectionner les différents éléments à couper, et d’indiquer un décalage entre les faces coupées si souhaité.
Note technique : en application réelle, la coupe d’onglet est une solution esthétique et permet d’éviter les bouchons sur les tubes, mais à cause de la coupe à 45° ce n’est pas la plus simple à mettre en application. Si vous souhaitez une solution simple et peu onéreuse, préférez la coupe droite pour les jonctions à 90°, particulièrement sur les tubes carrés et rectangulaires.
La coupe droite est mise en application sur Inventor par la fonction "Ajuster/Prolonger". Sélectionnez un outil, qui est une face ou plan, puis les différents éléments qui seront ajustés au niveau de ce plan limite.
Vous pouvez inverser l’outil grâce aux deux flèches (encerclées en rouges ci-dessous) si ce n’est pas la bonne partie de votre profilé qui est supprimée. Si l’élément ne coupe pas ce plan limite initialement, il sera prolongé pour l’atteindre. Vous pouvez également définir un décalage si nécessaire pour cette fonction.
Nous avons effectué toutes les coupes nécessaires pour que notre châssis d’établi soit réaliste et fabricable. Il reste cependant 2 fonctions de coupe disponibles sur Inventor, décrites ci-dessous.
Pour cette coupe, un outil de grugeage est défini, en jaune sur l’exemple, et les membres de l’ossature sélectionnés sont limités ou prolongés afin d’épouser parfaitement le contour de l’outil de grugeage. Encore une fois, un décalage peut être défini. Des contours différents, autres que le "Contour de base", peuvent être sélectionnés, comme le "Gabarit I personnalisé" pour souder un élément dans un profilé en I de manière optimale, ou un "Contour personnalisé".
La dernière coupe disponible est la "Liaison de coin". Elle permet de créer un coin, avec un décalage possible, entre deux profilés sélectionnés. Le premier sélectionné, en jaune, vient en recouvrement du second, en bleu. Ci-dessous, la fonction appliquée à notre exemple d’établi.
En dépliant les fonctions supplémentaires du groupe "Ossature", vous trouverez l’outil "Supprimer les fonctions d’extrémités". Ce dernier sert simplement à annuler toutes les coupes effectuées auparavant sur le ou les éléments sélectionnés.
Dans l’arbre de construction, en dépliant chaque profilé, vous trouverez toutes les coupes associées, que vous pourrez alors "Modifier avec Frame Generator" ou supprimer individuellement.
Toujours dans les fonctions de l’ossature, Inventor possède un outil pour créer facilement des bouchons aux tubes positionnés. Pour cela, choisissez la fonction "Insérer un bouchon d’extrémité", puis sélectionnez les faces d’extrémité des tubes sur lesquelles vous souhaitez ajouter un bouchon.
Vous pouvez alors paramétrer votre bouchon avec les paramètres suivants :
Astuce : si vous choisissez des coins arrondis, vous pouvez faire un clic droit dans la zone de la valeur, cliquer sur "Mesurer", et cliquer sur l’arête du congé du tube, afin d’avoir un bouchon à la même dimension.
Pour notre exemple, nous avons mis un bouchon externe de 5 mm, avec des coins arrondis, en bas de chaque pied de l’établi.
Pour modifier les caractéristiques (forme, dimensions, position, norme, …) d’un profilé inséré grâce au Frame Generator, vous devez sélectionner ce profilé dans l’arbre de construction ou dans la fenêtre de visualisation, effectuer un clic droit, puis sélectionner "Modifier avec Frame Generator".
Astuce : dans la fenêtre de visualisation, si vous survolez votre structure mécanosoudée, l’intégralité sera sélectionnée et vous n’aurez pas accès à la fonction "Modifier grâce Frame Generator". Utiliser le filtre de sélection avec "Sélectionner avec priorité à la pièce" pour sélectionner individuellement chaque profilé et avoir accès à cette fonction.
Si vous double-cliquez sur un profilé, ou que vous sélectionnez la fonction "Modifier" au lieu de celle présentée précédemment, le profilé sera alors ouvert en place en tant que Pièce et vous pourrez alors utiliser toutes les fonctions qu’offre l’interface de création de pièce (esquisse, extrusion, perçage, …) ainsi qu’avoir accès à son arbre de construction.
Pour supprimer un profilé, la démarche est la même. Sélectionnez individuellement un profilé dans l’arbre de construction ou la fenêtre de visualisation, puis faites clic droit, "Supprimer avec Frame Generator".
La dernière fonction d’édition des profilés que nous n’avons pas encore évoquée est la fonction "Allonger/Raccourcir". Comme son nom l’indique, cette fonction sert à allonger ou raccourcir un ou plusieurs profilés simultanément.
Pour cela, sélectionnez les profilés que vous souhaitez modifier et choisissez la direction du décalage. Vous pouvez modifier le profilé à une seule de ses extrémités, ou aux deux, symétriquement ou non. Ensuite, indiquez le décalage souhaité (il faut mettre un nombre négatif pour raccourcir le profilé).
Note : Vous ne pouvez pas modifier l’extrémité d’un profilé qui a subi un traitement d’extrémité (coupe d’onglet, coupe droite, …). Aussi, il faut de préférence modifier le squelette de votre ensemble afin de modifier les longueurs des profilés, mais cette fonction peut servir dans certains cas particuliers.
La fonction "Réutiliser" sert à replacer un profilé déjà utilisé à un autre endroit. Sélectionner le profilé que vous voulez copier, sa nouvelle position sur une ligne du squelette, puis son positionnement et son décalage par rapport à cette ligne.
Dans l’arbre de construction de l’ensemble, sous le "Frame", les profilés réutilisés seront regroupés, et la modification des caractéristiques d’un de ces profilés (forme, dimensions, …) s’appliquera à tous les autres profilés du groupe.
Attention : les traitements d’extrémités des profilés sont également liés et ne peuvent pas être modifiés indépendamment entre les différents profilés du groupe.
Ces profilés peuvent être modifiés ou supprimés comme présenté précédemment. La fonction "Modifier la réutilisation", présente dans le groupe de fonctions "Ossatures" ou grâce à un clic droit sur le profilé réutilisé dans l’arbre de construction, permet de modifier les paramètres de la réutilisation.
En faisant un clic droit sur le profilé réutilisé dans l’arbre de construction, vous trouverez également la fonction "Couper les membres réutilisés" qui permet de garder les différents profilés du groupe, mais de les rendre indépendants, tant pour les caractéristiques que pour les coupes.
La famille de fonctions "Ossature" propose 2 outils pour le dimensionnement des poutres.
En premier lieu, en dépliant les fonctions supplémentaires du groupe "Ossature", vous trouverez l’outil "Calculatrice de poutre/colonne". Cette fonction ouvre une fenêtre proposant un utilitaire de calcul simple pour les poutres et colonnes. Vous y définissez les caractéristiques de votre poutre (qui peut être sélectionnée depuis le 3D), puis définissez les charges et supports. L’outil vous trace alors les résultats du dimensionnement (cisaillement, moment, flexion, …).
Cet utilitaire est intuitif et facile à utiliser pour des calculs simples sur des poutres et colonnes. Ci-dessous, une poutre de 1m encastrée à un bout et chargée à l’autre ; nous évaluons la flexion sur la longueur.
La seconde fonction proposée pour le dimensionnement est "Analyse de l’ossature". Il s’agit simplement d’un raccourci vers l’outil d’analyse par éléments finis d’Inventor.
Les 2 dernières fonctions que nous n’avons pas encore évoquées sont "Informations sur le membre de l’ossature", qui permet de donner des informations sur la référence et les dimensions d’un profilé sélectionné sur l’ensemble (exemple ci-dessous), ainsi que "Actualiser" qui permet simplement de mettre à jour les profilés si le modèle a été modifié dans le Centre de contenu.
La création d’ossatures dans Inventor induit une gestion des documents par le logiciel propre à ces fonctions. C’est le fonctionnement de cette méthode de gestion que nous allons évoquer dans cette dernière partie, pour la comprendre et l’utiliser de manière optimale.
Comme nous l’avons évoqué au début de cet article, une ossature est créée au sein d’un Ensemble, dans lequel nous avons préalablement placé un squelette.
Lorsque ce que l’on commence à insérer des profilés sur le squelette, Inventor créer un ensemble-ossature automatiquement (Frame). Cet ensemble inclut :
Lors de l’enregistrement, tous les éléments évoqués précédemment sont sauvegardés dans un dossier "Frame", au côté de votre ensemble d’origine. Inventor vous propose de modifier les noms des documents et la position dans les dossiers lors du premier enregistrement, ce que vous pouvez faire si vous le souhaitez, mais la solution par défaut est également pertinente.
Note : il est possible d’insérer plusieurs squelettes dans un ensemble, cependant tous les composants d’ossatures créés se rassembleront dans un seul "Frame".
Pour insérer votre ensemble mécanosoudé dans un plus grand ensemble, il est préférable d’insérer l’ensemble complet incluant le squelette et le "Frame", et non le "Frame" seul, même si cela est possible, car il s’agit d’un ensemble à part entière.
De la même manière, dans une logique de projet industriel induisant des mises en plans et une nomenclature, il est préférable d’assembler l’ensemble mécanosoudé avec les autres éléments du projet dans un plus grand ensemble, et non directement dans l’ensemble de création du châssis.
À l’inverse, si vous voulez ajouter une pièce qui n’est pas un profilé, mais qui fait partie de l’ensemble mécanosoudé, qui aura donc la même mise en plan, vous pouvez le faire directement dans l’ensemble contenant le squelette et le "Frame".
Dans le cadre de notre exemple, si nous souhaitons ajouter un plateau en bois sur le haut de notre établi, nous assemblerons le châssis et le plateau dans un grand ensemble. Au contraire, si nous souhaitons ajouter une platine porte-outils, soudée sur le côté de l’établi, nous pouvons l’ajouter directement dans l’ensemble mécanosoudé, elle apparaitra alors au plan de détail et pourra être soudée durant la fabrication du châssis.
Nous avons vu précédemment comment modifier et supprimer les insertions et les différentes coupes depuis l’ensemble.
En faisant un double-clic ou clic droit puis "Modifier" sur le "Frame", vous pourrez l’éditer en place, effectuer les mêmes modifications que présentées auparavant sans avoir à modifier le filtre de sélection. Vous pourrez également effectuer des répétitions en réseau d’un ou plusieurs éléments du "Frame" (profilés, bouchons, …) au choix, alors que dans l’ensemble général, c’est forcément le "Frame" complet qui est sélectionné pour une répétition en réseau.
Vous pouvez effectuer la même démarche sur un élément en particulier, pour le modifier dans l’interface d’édition de pièce, ainsi lui ajouter les extrusions, perçages, chanfreins, … particuliers.
La nomenclature dans Inventor est très utile pour les ensembles mécanosoudés. Dans votre ensemble, ouvrez la nomenclature et sélectionnez l’onglet "Pièces uniquement".
Dans la colonne "Numéro de pièce", est indiquée la référence de chaque profilé, dans "QTE d’unités" la longueur du profilé, dans "QTE d’articles" le nombre de fois où ce profilé de cette longueur est répété et dans "QTE" la longueur totale que cela représente. Ceci permet d’anticiper facilement le besoin en matière première et les différentes coupes à effectuer.
Astuce : pour personnaliser les colonnes qui apparaissent et n’apparaissent pas dans votre nomenclature, sélectionnez la fonction encadrée en rouge ci-dessous, sur l’exemple de nomenclature pour le châssis de notre établi.
Article rédigé par Valentin GAULT, ingénieur freelance spécialisé en conception mécanique et design de produit
