innov'INSA: Pince à linge

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Introduction

La pince à linge est un objet du quotidien, qui, bien qu'étant d'un grande simplicité, est extrêmement utile et rend tous les jours de fiers services à beaucoup de ménages. En effet, avant d'apparaître, le linge était simplement étendu sur des cordes, exposé aux vents, ce qui entrainait souvent des chutes au sol. Les premières épingles en bois apparaissent à la fin du 18e siècle sous la forme de morceaux de bois fendus en deux et attachés par un anneau métallique. La pince à linge telle que nous la connaissons apparait un siècle plus tard avec une attaque en forme de ressort.

18e siècle : ménagère étendant son linge.

Aujourd'hui encore, malgré la démocratisation du sèche-linge, l'utilisation de la pince à linge persiste, que ce soit en bois, en plastique ou de formes différentes.

Les innovations qui concernent la pince à linge sont plus nombreuses qu'on pourrait le croire : il existe des pinces sans ressort, faites d'un seul tenant afin d'optimiser la résistance et d'éviter le marquage du linge. On peut également citer les pinces à linge fonctionnant avec un aimant, qui se basant sur le même principe que l'idée originale, ont l'avantage d'être plus efficaces. Il existe aussi des pinces automatiques, capables de se clipser ou se déclipser intelligemment au gré des utilisations. Ce sont donc autant d'innovations qui prédisent un bel avenir à la pince à linge.

I) Intégralité des parties

L'étape d'intégration des parties permet de décrire le sytème de manière générale et synthétique pour avoir une vue d'ensemble. Dans un premier temps, il s'agit de préciser l'outil et les états de l'objet qui définissent la FPU (fonction principale d'utilisation). Puis, les différents constituants du système sont cités : moteur, transmission, travail, contrôle.

Dans notre cas, la pince à linge accompli la fonction "suspendre" sur le vêtement qui passe d'un état non étendu à étendu. De plus,  les muscles transfèrent leur énergie aux doigts qui actionnent le ressort qui permet d'ouvrir et de fermer la pince pour suspendre le vêtement. Tout cela étant contrôlé par la vue et la dextérité humaine.

II) Analyse multi-écrans

L’analyse multi-écrans est la première étape du processus de conception inventive de notre objet. Cette étape clé permet de déterminer certaines bases grâce à des informations sur le vécu de notre objet et envisageant l'avenir de l'objet étudié. Cette analyse est à 2 dimensions : la dimension temporelle (Passé, présent, futur) et la dimension de niveau systémique (sous-système, système, super-système). Les passages de chaque écran à un autre correspondent aux différents paramètres du système qui ont évolué dans le bon ou le mauvais sens pour l’objet au cours du temps. L’objectif de l’analyse multi-écrans est d’obtenir une liste d’hypothèses d’évolution dressant une partie des potentiels qui s’offrent au système technique pour évoluer.

 

 

Dans le cas de la pince à linge, l’objet est composé de 2 systèmes : le ressort et les deux « bras » . La pince à linge est utilisée dans un super-système, sur les étendoir et les cordes à linge. Au fil du temps les changements notables sur la pince à linge ont été de ajout du ressort et de nouveaux matériaux.  La forme et le matériau des « bras » a été modifiée afin de la rendre plus ergonomique. Le super-système a été également modifié pour économiser de l’espace et augmenter la mobilité ainsi la flexibilité, mais les matériaux plastiques sont moins recyclables.

 

 

III) Lois d'évolution

Pour orienter au mieux nos recherches, nous avons réfléchi aux principales pistes d'améliorations qui s'offraient à nous pour faire évoluer la pince à linge. En mesurant notre objet aux critères de 9 lois d'évolutions nous avons pu dégager les pistes d'amélioration les plus probables.

De manière générale, chacune de ces lois cherche à identifier les problèmes associés à l'utilisation de l'objet ou qui impliquent encore de faire des compromis. 

Une note est donnée à chaque loi, allant de 1 à 6 par rapport au respect des critères des loi associées. Chaque loi peut donc être noté de 1 (pas respecté du tout avec perspectives d'évolution) à 6 (parfaitement respecté, peu de perspectives d'évolution).

 

 

Intégralité des parties : 4/6

La loi d'intégralité des parties repose sur l'analyse systémique de l'objet d'étude et sur les parties qui jouent un rôle dans l'accomplissement de la FPU (Fonction Principale Utile). Dans le cas d'un système abouti, chaque partie : Moteur, Transmission, Travail et Contrôle, est présente et réalise ce pour quoi elle est conçue.

Dans notre cas, la pince à linge actuelle dispose des fonctions de transmission (les « bras » de la pince) et de travail (l'extrémité de la pince). En revanche les fonctions moteur et contrôle sont encore assurées par l'utilisateur qui fait appel à la force de ses doigts (moteur) et à sa vue et sa dextérité (contrôle) pour garantir l'accomplissement de la FPU.

Une innovation permettant d'améliorer la réalisation de la FPU en minimisant l'action de l'utilisateur serait donc souhaitable (pince électrique par exemple).

 

Conductibilité énergétique : 6/6

La loi de conductibilité énergétique se base sur le principe d'efficience et sur la minimisation du gaspillage énergétique. Dans l'absolu, toute l'énergie utilisée pour faire fonctionner le système doit être convertie en travail utile.

La pince à linge nécessite un effort physique de la part de l'utilisateur pour agrafer les vêtements avec les pinces à linge. Cet effort mécanique est adapté parce qu’elle est assez efficace.

 

Harmonisation : 4/6

La loi d'harmonisation s'apparente à l'amélioration de l'ergonomie de l'objet ou de son rythme de fonctionnement en vue d'améliorer la réalisation de sa FPU.

Si le ressort rouille, mauvaise transmission entre l'énergie (muscles) et l'objet (le vêtement) : si ressort trop souple, on ne pourra pas étendre des vêtements avec la pince. Cela peut être amélioré.

 

Idéalité : 4/6

La loi d'idéalité indique que le système a atteint sa forme idéale lorsque l'objet n'existe plus physiquement mais qu'il continue d'assurer sa FPU. C'est ce vers quoi doit tendre l'objet lorsqu'une innovation est proposée.

Dans notre cas, la pince à linge une dépense énergétique, mais elle n'est pas significative. En effet la force de deux doigts pour actionner le levier est faible. Et on ne peut supprimer cette demande d'énergie pour faire fonctionner notre objet. Le système est performant.

 

Développement inégal : 5/6

 

La loi de développement inégal exprime l'idée que l'amélioration d'un système passe par l'amélioration de ses composants les plus déficients, qui ne sont pas au niveau de développement des autres.

 

Les deux éléments constitutifs de la pince peuvent être améliorés indépendamment sans contredire l'autre.

 

Aucune évolution n'est donc à prévoir dans ce sens.

 

Transmission au super système : 4/6

La sèche-linge existe mais ne remplace pas la pince à linge.(coût, lieu)

La pince ne peut rendre plus de service à l'homme. Dans une certaine limite, elle use la corde ou étendoir sur lequel elle est positionnée. Elle n'a pas d'autre effet sur l'ensemble des super système

 

Transition vers le microniveau : 6/6

 

La loi de transition du macroniveau vers le microniveau repose sur le constat que tout système évolue de l'état solide à l'état de plasma. Ce changement d'état physique ne se traduit cependant qu'au niveau de la partie "travail" de l'objet .

 

 

La pince à linge a déjà partiellement effectué sa transition vers le micro niveau avec l'existence de pince en polymères plastiques. Il serait possible d'envisager des perspectives d'évolution avec des pince ayant des extrémité constituées de gel afin de ne pas laisser de marque sur les vêtements accrochés.

 

 

Dynamisation : 6/6

 

La loi de dynamisation implique qu'un système évolue lorsqu'il se dynamise afin de gagner en flexibilité. On privilégie alors les structures souples permettant d'accroître la liberté de mouvement de l'objet ou d'économiser de la place.

 

La pince fonctionne grâce au principe de levier. Ajouter une articulation sur les bras est incompatible avec ce fonctionnement.

 

 

Accroissement substance-champ : 4/6

 

La loi d'accroissement substance champs revient à la simplification par fusion de deux systèmes techniques améliorant, chacun à leur manière, la FPU de l'objet initial. En d'autres termes, un système évolue en se voyant ajouter un surplus fonctionnel utile à l'accomplissement de la FPU (à ne pas confondre avec un ajout supplémentaire d'objet superflu qui contredirait la loi d'idéalité).

 

On ne peut pas changer la substance des bras ni du ressort. Ils resteront solides quelque soit l'évolution de la pince. Le pincement restera un contact physique entre les extrémités des bras et le linge posé sur le fil.

 

Une amélioration dans ce sens est plausible.

 

IV) Poly-contradictions

 

La méthode Triz propose de poser un problème sous forme de contradictions et de les résoudre afin de développer notre système en apportant une innovation.Nous avons identifié nos paramètres de contradiction à partir de l’analyse multi-écrans que nous avons effectuée. Nous avons ensuite classé ces paramètres en deux catégories qui sont :

  • Les Paramètres d’Actions (PA) : ce sont les paramètres sur lesquels nous pouvons agir pendant la fabrication afin d’apporter des modifications à notre objet. Dans notre étude, les PA sont : le type de matériaux des bras et du ressort de la pince, le modèle des bras, la forme du ressort, la longueur et la surface des bras.
  • Les Paramètres d’Evolution (PE) : ce sont les paramètres qui influencent les PA et que l’on ne peut pas modifier. Dans notre étude, les principaux PE sont :, la solidité, le coût, la durée de vie, l’ergonomie, la possibilité de réparation de la pince.
Nous avons attribué un poids (de 1 à 10) à chacun de nos PE en fonction de l’importance que nous lui accordons. Les principales contradictions à résoudre pour notre système sont :
 

 

IV) Résolution

A l’aide des poly-contradictions que nous avons réalisées, le logiciel STEPS nous propose plusieurs matrices de contradiction. Les matrices de contradiction à traiter en priorité étant celles ayant les paramètres d’action les plus importants et les paramètres d’évaluation les plus récurent.

Dans notre cas, nous allons résoudre la contradiction portant sur le modèle des bras :

Après avoir sélectionné cette matrice, nous choisissons les paramètres d'ingénierie qui y sont associés.

STEPS nous propose alors plusieurs solutions d’innovation c’est-à-dire les concepts inventifs les plus utilisés pour des systèmes ayant des paramètres semblables au notre. STEPS nous propose en premier lieu le concept inventif n°3 qui permet de redessiner le design de notre objet.

 

 

VI) Solutions

Solution 1:

Cette première solution nous parait très intéressante car elle consiste à avoir un outil très simple à fabriquer. Cette pince sera en acier inoxydable afin de la protéger de la rouille dans l'environnement humide dans lequel elle est destiné à être utilisé, elle aura donc une longue de vie de vie. L’utilisation de l’acier inoxydable permettra également de ne pas laisser de tâches (tâche rouge due au fer) sur le vêtement. Cette pince sera constituée d'un seul matériau résistant et disponible dans le marché (l'acier) et sera fabriquée en une seule pièce ce qui facilement facilitera grandement le processus de fabrication. La pince est constituée de trois parties:

  • les deux poignets: l'action sur les deux poignets permettra d'écarter la partie basse de la pince afin d'y accrocher un vêtement.

  • L'anneau central qui a un double rôle. Il assure la résistance et la solidité de la pince et permet, grâce à sa forme circulaire, à la pince de retrouver sa position initiale après que l'opérateur ai exercé une force sur les poignets. Son second rôle est de permettre à la pince d’être accrochée à un étendoir ou à tout autre objet ayant un diamètre plus petit que celui de l’anneau.

  • La partie basse de la pince qui permettra d’accrocher, de serrer et de retenir le vêtement.

Cette nouvelle sera très facile à utiliser, très résistante et permettra d’éviter l’utilisation d’un ressort comme cela est le cas sur les pinces classiques.

Solution 2:

La seconde solution que nous proposons s’inspire des compas à vis. Les bras de cette pince seront également en acier inoxydable. Les deux parties de la pince :

  • Les deux bras qui se rejoignent en formant une articulation.
  • Une vis qui permet d’écarter ou de resserrer les bras pour accrocher un vêtement.

La pince présentera l’avantage d’être très solide, de bien accrocher un vêtement et aussi d’avoir une durée de vie longue.

Solution 3:

Cette solution est très semblable à la première. La différence réside au niveau des poignets. Plutôt que d’utiliser des poignets fixés sur l’anneau central, nous proposons ici que les poignets sont détachés de l’anneau.

 En exerçant une force au bout des plaques de métal qui jouent le rôle de poignets, ces plaques viendront s’appuyer sur l’anneau centrale et permettra d’écarter la pince pour y placer un vêtement.

Solution 4:

 

 

En considérant les conditions d’usage de la pince à linge, la présence de la corde à linge et de l’étendoir est obligatoire. Dans un cas qui peut arriver de l’absence de la corde à linge ou de l’étendoir, pour suspendre les vêtements, nous considérons d’ajouter une pièce d’aimant sur les « bras » de la pince à linge. De cette façon, nous pouvons suspendre les vêtements sur une paroi ou une barre métallique. Dans l’image ci-dessus, les vêtements sont suspendus sur une paroi métallique de la machine à laver.

 

 

Conclusion

Ces solutions proposées nous permettent de nous approcher d'une pince à linge plus évoluée, grâce à la démarche engendrée par cette méthode tout au long du projet. Bien sûr, ces solutions ne sont pas encore idéales, mais elles permettent de résoudre certaines contradictions évoquées. La faisabilité de ces solutions n'a évidemment pas été précisément évaluée, et il est certains que certains éléments pourraient compliquer leurs applications dans la vie réelle comme notamment un prix élevé par exemple ou encore une réalisation complexe en grandes quantités. Cela reste cependant un pas vers l'innovation et laisse présager de belles invention et un beau futur à la pince à linge telle que nous la connaissons.

 

 

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