Présentoir PL 1

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PROJET DE 3ème ANNEE EN PLASTURGIE - CONCEPTION PRODUIT

 

"LE PRESENTOIR PL"

 

 

 

Lors de ce second semestre de troisième année en Plasturgie, nous avons suivi le module de projet intitulé “Projet S6 - Conception produit”. Il nous a permis de réaliser une étude d’un produit basé sur une “demande client” de sa conception à sa réalisation (numérique seulement, confinement oblige). Ainsi, nous avons pu approcher pour la première fois de façon plus concrète le métier d’ingénieur: satisfaire à la demande client en trouvant des solutions à chaque contrainte imposée en se basant sur les connaissances de plasturgie que nous avons acquises tout au long de nos études. 


Nous avons décidé de choisir le sujet portant sur la réalisation du “Présentoir PL”, un présentoir permettant d’exposer tous les objets phares de la spécialité Plasturgie de l’INSA Strasbourg lors d’événements tels que la Journée des Portes Ouvertes de l'école.  


    Lors des précédentes Journées des Portes Ouvertes de l’INSA Strasbourg, le stand représentant la filière Plasturgie était composé de simples tables sur lesquelles étaient exposés les projets des étudiants, les goodies, les brochures d’informations, les moules d’injection... Cette disposition des objets donnait malheureusement une impression d’entassement et de manque d’organisation. D’une part, cela ne mettait pas à l’honneur les objets qui étaient présentés. D’autre part, les visiteurs étant en majorité des futurs étudiants de l’INSA pour qui la plasturgie leur est encore inconnue, ils pouvaient être intéressés par ce stand mais vite submergés par autant d’objets et d’informations différentes. 


La filière Plasturgie ayant l’énorme avantage de pouvoir présenter une multitude d’objets concrets la représentant (autant au niveau des projets réalisés par les étudiants qu’au niveau des outillages utilisés pour ces projets), notre projet de “Présentoir PL” a pour but de les mettre à l’honneur afin de valoriser toutes les possibilités qu’offrent les études d’ingénieurs plasturgistes à l’INSA Strasbourg. 


Cet article retrace dans les grandes lignes l’évolution de notre projet en décrivant toute notre réflexion de la définition fonctionnelle au prototypage, en passant par nos choix de conception ou encore la modélisation numérique de certaines pièces sur le logiciel de CAO “Creo Parametric”.

Nous terminerons par définir les dernières étapes à réaliser pour que le projet soit complet, à savoir le prototypage des pièces et leur validation ou non face aux contraintes initiales imposées. Ces dernières étapes ne seront que théoriques, nous ne pourrons pas les réaliser car nous n’avons pas accès aux machines lors du confinement. 

 

Information aux enseignants accompagnateurs de ce projet: Cet article a uniquement été écrit dans le but de faire découvrir aux visiteurs de ce site notre démarche de conception du présentoir dans sa globalité. Il ne représente qu'une partie de tout notre travail fourni ce semestre. Ainsi, nous ne jugeons pas nécessaire de déployer dans cet article tous les calculs qui nous ont menés au dimensionnement du présentoir, ni la longue recherche de l'état de l'art et des brevets existants ou encore le budget prévisionnel que nous avons dressé. Bien que ce soit pour nous des étapes indispensables de notre projet, il n'est pas nécessaire de notre point de vue d'en donner tous les détails dans cet article, détails qui sont trop factuels et loin d'être parlants pour la majorité des visiteurs du site. Pour de plus amples explications sur toutes nos démarches, veuillez vous référer à notre rapport (se trouvant sur le Drive dans le dossier "rapport+diapo"). 


I) Définition fonctionnelle (période de pré-confinement)


    Dans un premier temps, nous avons énoncé le besoin en se posant des questions simples pour savoir pour qui/quoi et pourquoi le présentoir serait utile. Pour cela, nous avons utilisé les méthodes classiques d’analyse fonctionnelle telles que le diagramme “bête à corne” suivant:


Nous nous sommes également interrogées sur l’évolution et la disparition possible de ce besoin:


Qu’est-ce qui pourrait le faire évoluer?


-L’environnement/le lieu d’exposition

-L’exposition d’objets avec des caractéristiques différentes (poids,tailles...)

-Les études marketing sur les moyens visuels pour attirer l’attention des visiteurs

-La mise en place de nouvelles normes de sécurité


Qu’est-ce qui pourrait le faire disparaître? 


-La spécialité Plasturgie de l’INSA ferme ou l’école disparaît, ce qui est très peu probable d’ici au minimum les 20 prochaines années

-Les événements de type “Journée portes ouvertes” ou salons étudiants disparaissent, ce qui est très peu probable d’ici les 20 prochaines années également

-La modélisation numérique se démocratise et tous les objets peuvent être présentés à l’écran via des animations: probable mais pas avant une dizaine d’années 


Conclusion: Le besoin du présentoir est validé au moins pour les 5 prochaines années.

 

    Toujours en utilisant ces méthodes classique d’expression fonctionnelle du besoin, nous avons réalisé trois diagrammes “Pieuvre” qui étudient les trois phases de vie du présentoir: 

 

- en phase d’utilisation:

- en phase intermédiaire (transport et montage/démontage):




- en phase de stockage:



Cela nous a permis de mettre en évidence les fonctions principales et contraintes que notre présentoir devra réaliser dans l’idéal:


Fp1 : Permettre aux exposants d’accéder à tous les endroits d’exposition des objets

Fp2 : Permettre aux visiteurs d’accéder à tous les objets qui leur sont destinés

Fp3 : Permettre aux exposants de pouvoir circuler autour du présentoir sur le stand d’exposition

Fp4 : Assurer la visibilité de tous les objets exposés aux visiteurs

Fp5 : Résister au poids des objets pendant des temps d’exposition répétés et espacés

Fp6 : Résister à l’usure due aux interactions des visiteurs avec le présentoir

Fp7 : Être montable/démontable

Fp8 : Être montable/démontable

Fp9 : Optimiser le rangement du présentoir


Fc1 : Être sans risque pour les visiteurs

Fc2 : Être attractif visuellement

Fc3 : Être sans risque pour les exposants

Fc4 : S’adapter à tout type de lieu d’exposition en intérieur

Fc5 : Mettre en valeur les objets exposés

Fc6 : Assurer l’intégrité des objets exposés

Fc7 : Respecter les normes de sécurité et la réglementation en vigueur concernant les présentoirs de type PLV sur les lieux publics

Fc8 : Résister au temps de l’exposition en terme de conditions atmosphériques

Fc9 : Être déplaçable par les exposants 

Fc10 : Être transportable dans un lieu restreint

Fc11 : Être sans danger pour les exposants

Fc12 : Être montable/démontable sur un lieu restreint

Fc13 : Être entreposable dans un lieu restreint

Fc14 : Être sans danger pour toute personne passant près du présentoir stocké


Pour chacune de ces fonctions, nous avons ensuite étudié les différents critères d’appréciation dans un Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) puis nous avons pondéré ces fonctions par rapport à leur importance relative pour connaître les fonctions indispensables auxquelles nous devrons réfléchir lors de la conception. 


    Par la suite, nous avons fait l’état de l’art ainsi que l’inventaire des brevets des présentoirs existants. Cela nous a permis de dresser un tableau comparatif de nos quelques fonctions indispensables par rapport à l’état de l’art et de nous rendre compte qu’aucun présentoir actuel ne répond à toutes ces fonctions. Le besoin de ce “Présentoir PL” innovant est donc encore une fois validé. En effet, le présentoir est l’élément incontournable lors d’un salon. Nous l'avons constaté à travers nos recherches, il en existe de toutes les tailles (certains présentoirs ont même la taille d’une pièce!) et de toutes les formes, que le présentoir soit en bois, en métal ou encore en carton. Certains sont pourvus d’éclairage et d’autres nécessitent même un champ électromagnétique pour pouvoir exposer les objets. Il existe finalement autant de types de présentoir que d’objets à exposer. Certains présentoirs sont plus axés sur la fonctionnalité tandis que d’autres ont pour but d’attirer l’œil par des techniques d’exposition surprenantes et innovantes.

Cependant, nous avons pu remarquer qu’aucun de ces présentoirs n’a été étudié de façon à ce qu’il soit facilement mis en place par l’exposant. Or, cela est un des critères fondamentaux que nous avons listés lors de la définition fonctionnelle de notre projet. De même, chaque présentoir que nous avons vu est destiné à exposer un ou plusieurs objets en particulier, mais ne peut pas exposer tout type d’objets si ces objets viennent à être modifiés. Or, notre présentoir doit absolument pouvoir s’adapter aux objets qui vont être exposés car ces derniers peuvent changer d’année en année.

Les deux aspects innovants sur lesquels nous allons donc insister lors de la conception du présentoir sont:

  • la méthode de mise en place du présentoir qui doit être simple, rapide et réalisable par deux personnes maximum

  • l’adaptabilité et la modulabilité du présentoir par rapport aux nouveaux objets qui vont être exposés chaque année.


 

II) Choix de conception (période de confinement)


    Dans un premier temps, nous avons rassemblé dans un tableau toutes les solutions qui seraient envisageables pour répondre à chaque fonction du CdCf. Cela nous a alors amené, après une plus longue réflexion qui a encore enrichi nos idées, aux choix de conception suivant.

Nous avons basé notre concept de présentoir sur l’idée d’un montage simple et très rapide, comme la tente « 2 seconds » de Quechua. Ainsi, cela facilitera la mise en place du présentoir aux exposants, et ce pour chaque événement. Évidemment, ce choix s’inscrit de façon primordiale dans notre réflexion de conception mais nous nous assurerons qu’il répond bien à toutes les contraintes que nous nous sommes fixées dans le Cahier des Charges Fonctionnel. 

 

    Puis, l’autre fil conducteur que nous avons suivi lors de la conception du présentoir est l’idée de “poupée russe” : un présentoir dans le présentoir. En effet, le but du présentoir est d’exposer les projets et objets caractéristiques de la spécialité Plasturgie de l’INSA Strasbourg. Mais notre présentoir est lui-même un projet de notre cursus d’élève-ingénieur en plasturgie! Ainsi, nous avons fait le choix de représenter, par le biais de ce présentoir, un certain panel des techniques et procédés que rend possible le plastique. Il s’agirait donc d’une vitrine de tout ce que nous pouvons et savons faire dans le domaine de la plasturgie : cela permettra donc aux visiteurs d’avoir un exemple concret de quelques possibilités techniques qu’offre la plasturgie.

 


A) Définition de la structure du présentoir

 

a) Un présentoir montable et démontable en 1 minute maximum


Notre idée est de concevoir un système à différents étages qui se tiennent entre eux principalement par coincement. Le déploiement du présentoir sera réalisé par un simple renversement de la structure qui prendra donc seulement quelques secondes. Chaque étage correspond à une forme creuse dépouillée, l’étage le plus grand étant à la base du présentoir. Puis, les étages suivant seront de plus en plus petits. L’angle d’inclinaison des faces de chaque étage sera le même mais le dimensionnement de la hauteur (identique) des étages sera tel que, lorsque les étages coulisseront entre eux lors du renversement de la structure, il se produira un blocage à partir d’une certaine hauteur. Pour illustrer cette idée, voici une rapide esquisse du principe :





 

Remarque : La forme et le nombre d’étages représentés sur ce dessin ne sont pas à prendre en compte, ils donnent juste une idée du processus de montage/démontage du présentoir. La forme des étages sera étudiée plus tard dans le dimensionnement du présentoir.

Pour réaliser ce système, il nous faut donc choisir un plastique ayant un coefficient de frottement assez élevé afin de faciliter l’adhérence sur le contact linéique entre chaque étage, mais pas non plus trop élevé pour éviter que deux étages se retrouvent coincés (il faudrait alors forcer sur les étages pour qu’ils se rempilent au moment du démontage, ce qui endommagera sans doute le plastique après plusieurs répétitions). Après de nombreuses recherches, nous avons découvert que le coefficient de frottement des plastiques étaient très rarement donnés voire étudiés. Nous savons tout-de-même avec nos connaissances que l’indice de frottement statique µ0 pour un contact plastique/plastique (de 0,3 à 0,4) est en moyenne plus élevé que pour un contact métal/plastique (de 0,25 à 0,4). Nous pensons donc que n’importe quel plastique aura des caractéristiques suffisantes pour remplir ce besoin d’adhérence (sauf à priori le polyamide PA et le polyéthylène PE qui possèdent un faible coefficient de frottement). Il nous faudra tester cela avec des prototypes et si tel n’est pas le cas, nous pourrons toujours modifier légèrement l’état de surface des étages (par exemple avec du papier de verre peu grainé) dans les zones concernées. Si tous les plastiques répondent à ce besoin, nous choisirons alors le plastique utilisé en fonction de ses propriétés mécaniques et de son aspect visuel, caractéristique tout de même importante de présentoir.

 

Puis, nous avons décidé de réaliser ces étages en plusieurs parties que nous assemblerons par le principe très répandu du puzzle, qui existe aujourd’hui aussi en plastique. Pour cela, nous découperons des plaques de plastique à la découpe laser ou la découpe jet d’eau, suivant l’épaisseur et la précision requise. Les étages auront par conséquent une forme polygonale. Par ailleurs, nous choisirons un ajustement serré au niveau de l’emboîtement des parties pour qu’un étage terminé et imbriqué ne se démonte plus. Nous aurons donc besoin de planches de plastique assez épaisses pour qu’elles puissent s’emboîter de la façon suivante : 

 

 

Par ailleurs, chaque pièce du puzzle d’un étage devra être légèrement inclinée sur les côtés car il ne faut pas oublier que les étages présentent un angle d’inclinaison. Le dimensionnement des pièces devra être très précis pour que les pièces d’un étage puissent à la fois toutes s’emboîter et qu’il n’y ait aucun jeu car on souhaite que l’assemblage soit indémontable lorsque le présentoir est en phase d’utilisation. 

Le dernier étage du présentoir sera assemblé de la même manière, avec une pièce supplémentaire qui refermera cet étage tel un couvercle. Les pièces composant le dernier étage seront donc identiques à celles des étages précédents, à la différence que leur côté supérieur sera lui aussi pourvu de “créneaux” afin de pouvoir assembler la dernière pièce au-dessus sur le même principe de puzzle: