Innov'INSA: Carafe d'eau

Carafe d'eau

 

INTRODUCTION

Depuis le début des années 2000 nous sommes entré dans une nouvelle ère, l'ère de l'innovation. Il a donc fallut découvrir de nouveaux outils afin de pouvoir créer une dynamique d'innovation. La TRIZ est une méthode qui a fait ses preuves depuis plus de 60 ans dans l'innovation. Aujourd'hui, de nombreuses entreprises utilisent la TRIZ afin d'innover de manière efficace des produits de demain. Il est donc nécessaire aux futurs ingénieurs et chercheurs de connaître cette méthode d'innovation qui deviendra indispensable à l'avenir.

Dans le cadre du module INNOV'INSA nous avons pu étudier la méthode de la TRIZ afin de nous familiariser à cette méthode. Le projet d'innovation est donc intéressant pour découvrir la simplicité et l'efficacité de cette méthode. Elle nous permet aussi d'avoir une première approche sur ce sujet.

Dans notre projet, nos nous sommes intéressés à la carafe d'eau. Nous avons choisi d'étudier cet objet pour sa simplicité et son utilisation courante dans la vie de tous les jours.

Nous présenterons d'abord l'objet dans son utilité actuelle afin d'isoler et de déterminer les paramètres qui peuvent être améliorés. Nous proposerons à la fin une carafe innovante et qui répond aux exigences des demandes actuelles.

 

I - PRÉSENTATION

Une carafe est un récipient qui permet de contenir des liquides propres à la consommation. Dans notre cas nous nous intéressons à la carafe d'eau.

Les premières carafes étaient en terre-cuite. Elles servaient principalement à conserver du vin, du lait ou du vin.

Aujourd'hui, les carafes sont majoritairement constituées en verre ou en plastique. La dernière innovation sur la carafe à eau sa tête qui est maintenant équipée d'un filtre afin de purifier l'eau avant de la boire.

 

Evolution des carafes dans le temps

 

 

 

 

Evolution de la carafe dans le temps

 

II - ANALYSE MULTI-ECRANS

Sur l'ensemble du projet, nous utiliserons le logiciel en ligne STEPS

                                 a) Graphique de compétence                                

 

Pour commencer l'analyse de notre carafe, nous avons commencé par étudier son système en s'intéressant à la partie moteur, transmission, travail et contrôle. La PFU (Fonction Principale Utile) de la carafe d'eau est  contenir un liquide et verser proprement. Nous obtenons le diagramme de décomposition du système ci-dessous :

 

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                                 b) Graphique d'évolution                     

 

Une fois le système décomposée, nous étudions le potentiel d'évolution de notre système sous forme d'une analyse multi-écran. Pour se faire, nous avons d'abord étudié le système passé qui est une cruche. Nous lui avons donc défini son super-système ainsi que son sous-système. Nous avons fait de même pour le système présent puis nous avons déterminé les évolutions positives et négatives. Le graphique d'évolution est présent ci-dessous : 

 

A partir des résultats obtenus, nous pouvons émettre des propositions d'évolution sur notre carafe future. Parmi le propositions d'évolution, nous avons :

- Une carafe qui régule à la température souhaitée

- Une carafe qui ne se casse pas

- Capacité modulable

- Carafe sans dépot de calcaire

- Bouchon étanche .... 

 

III - LOIS D'EVOLUTION

A partir des propositions d'évolution, nous obtenons des niveaux d'évolution de l'objet actuel (en vert) et les niveaux d'évolution de l'objet futur

 

Les lois améliorés sont les suivantes :

Dans le cas de carafe, il existe un élément moteur, un élément de transmission et de travail, cependant il n'existe pas d’élément de contrôle. Cette loi n'est donc pas complètement respectée.

L'objectif visé est de conserver la température du fluide et donc de ne pas gagner d'énergie thermique provenant de l'extérieur. La transmission s'effectue donc par les parois de la carafe qui permettent au fluide d'être lié directement avec l'élément moteur qui est un matériau isolant pour maintenir la température du fluide constante.

L'anse de la carafe pourrait épouser la forme de la main avec de la mousse. Il peut aussi être bien d'améliorer le bec verseur pour qu'il ne goutte pas. La loi est donc globalement bien respectée.

L'idéalité serait que la carafe ne prenne pas de place, ne coûte rien, qu'elle puisse contenir un grand volume de fluide... Il faudrait un matériau suffisamment souple pour se plier et occuper le moins de place possible.

irréalisable

Fonction esthétique : lumière d'ambiance, but décoratif.

Irréalisable

Utilisation d'un matériau souple pliable pour optimiser l'espace de rangement. Ajout d'une liaison pivot pour permettre le pliage de la poignet.

irréalisable

IV - POLY-CONTRADICTIONS

 

A partir des lois d’évolution nous pouvons déterminer les voies d'amélioration pour le futur objet. Pour se faire, nous allons mettre en place des contradictions. 

Une liste de paramètres est donc dressée et ceux-ci sont ensuite classés en deux catégories :

-          Les paramètres d’action (PA) qu’il est possible de modifier

-          Les paramètres d’évolution (PE) qui découlent des paramètres d’action et qui ne sont pas modifiables

Grâce à cette méthode, nous sommes ensuite en mesure de prendre chaque élément de la carafe et de lui associer un paramètre d’action. Pour la carafe, six paramètres d’action ont été trouvés :

-          la fixation de l'anse sur le support

-          le volume du corps

-          la flexibilité du corps

-          l'épaisseur du matériau du corps

-          la présence d'un bec verseur

-          la régulation de la température

 

A chacun de ces paramètres d’action, une valeur vraie et son contraire leur sont trouvés, puis des paramètres d’évaluation, positifs ou négatifs, leur sont attribués. Ces PE vont donc décrire la conséquence favorable ou défavorable que va avoir un PA sur l’élément considéré.

 

 

 

 

V - SOLUTION

A partir des paramètres d'action identifiés, nous obtenons un diagramme du paramètre d'évolution en fonction de l'importance de la contradiction. Ce diagramme met en avant deux contradiction à résoudre : la flexibilité de la carafe et la régulation de la température.

 


 

Pour connaître les contradictions à résoudre, nous étudions les matrices des solutions ci-dessous :

 

Ces deux matrices nous permettent d'imaginer une carafe future qui répond au problème de sa flexibilité et la régulation de la température. 

La première solution est le corps de la carafe. Le corps de la carafe est en silicone souple et opaque pour permettre avec une légère pression de la rétracter grâce un système de degré de liberté obtenu grâce à la matière. Une fois 'plate' l'anse rotative vient se placer le long du corps de la carafe. Avec ce principe le volume de la carafe est réduit au minimum pour un rangement et un transport optimal.

La seconde solution est la réfutation de la température. Pour ça, on crée un socle avec des faces orienté à 45° comportant des cellules photovoltaïque afin de produire de l'énergie. Cette énergie est transmise à des cellules Peltier placées dans le socle. Le lien entre les cellules photovoltaïques et les cellules Peltier est réalisé par des écrous. L'avantage d'une cellule Peltier est sa réversibilité. En effet, les cellules Peltier comportent une face chauffante et une face rafraîchissante. Le socle pourra donc à la fois rafraîchir le liquide ou le réchauffer en fonction de notre désir juste par la rotation de celui-ci à l'aide des écrous. Afin d'effectuer la conduction, la base de la carafe est constituée d'un socle en aluminium qui pourra se poser sur le socle. Les parois opaques du corps de la carafe ont une double fonction : conserver la température dans la carafe par sa faible conductivité thermique et empêcher les rayons du soleil de réchauffer l'eau lorsque l'on cherche à la rafraîchir. 

Pour plus d'information, le fonctionnement d'une cellule peltier est expliquée se lien : https://fr.wikipedia.org/wiki/Refroidissement_thermo%C3%A9lectrique 

 

 

 

 

 

CONCLUSION

Au cours de ce projet, nous avons pu mettre en application la méthode TRIZ nous permettant ainsi de développer notre capcité à innover.

Nous avons pu constater l'efficacité de la TRIZ à nous mener un déveloper un produit existant déjà et ne présentant apparement pas de réelles capacités d'évolution.

Le système TRIZ nous à permis de repérer les points à améliorer sur une carafe, et nous sommes donc arriver à la carafe présentée précedement qui permet de résoudre deux contradictions, à savoir la capacité de rangement et la faculté de la carfe à conserver la fraicheur.

Nous avons donc réussi à obtenir une évolution de niveau 4, sur un objet dont nous ne soupsonions pas à l'avance les capacités d'évolution.

Nous pouvons dire que cette méthode est une Technologie de Réalisation des Innovations Zutiles!

 

 

Lien vers le fichier idm : http://www.cjoint.com/c/FKEujaS61VT