Projet: décapsuleur

 Projet INNOV' INSA : le décapsuleur

      Qui n'a jamais passé plusieurs minutes à chercher le décapsuleur à l'heure de l'apéritif ? C'est cette question toute simple qui a attiré notre attention sur cet objet d'apparence banale au premier abord. Nous avons ensuite énuméré les problèmes fréquemment rencontrés en utilisant un décapsuleur, qui sont en fin de compte plus nombreux que nous le pensions. Qu'il s'agisse du fait de le perdre, de glisser sur la capsule ou qu'il s'agisse de problèmes d'encombrement, de poids, de résistance ou même d'apparence ; nous nous sommes alors rendu compte du potentiel d'innovation important de cet objet.

L'histoire du décapsuleur

      Durant l’Antiquité, les nombreux types de fioles et jarres destinées à contenir des breuvages périssables ne comprenaient pas de système pratique d’utilisation permettant une fermeture hermétique pour conserver le dit breuvage.

      Ce n’est qu’en 1891 que William Painter inventa un moyen de fermeture hermétique facile et rapide d’utilisation : le système d’obturation par capsule. Ce système était alors constitué d’une capsule (plaque de métal emboutie sur une couche de liège) et d’un décapsuleur (instrument destiné à ouvrir les bouteilles en déformant la capsule).

Système d'obturation par capsule

      Nous allons ici nous concentrer sur le décapsuleur qui est depuis entré dans le quotidien de très nombreuses personnes à travers le monde. Cet objet dont le principe de base et la réalisation initiale sont plutôt simples est cependant une source d'innovation non négligeable.

Pourquoi et comment innover ?

État de l'art

      Avant toute chose, nous allons vous présenter les différents types de décapsuleur présents sur le marché. Nous avons distingué cinq catégories de décapsuleurs à savoir :

  • Le décapsuleur à lèvre ou lame ;
  • Le décapsuleur à fourche ou crochet ;
  • Le décapsuleur intégré à des objets du quotidien ;
  • Le décapsuleur mural ;
  • Le décapsuleur connecté.

Le décapsuleur à lèvre ou lame

      Ce type de décapsuleur, le plus couramment utilisé, est constitué d'un manche percé à une de ses extrémité d'une lumière rectangulaire suffisante pour permettre le passage partiel de la capsule.

      L'opérateur doit engager la capsule dans la lumière de manière que la lame prenne appui sous la couronne de la capsule et que son côté opposé repose au centre de la capsule. Par une pression de bas en haut, la lame entraîne quelques dents, ce qui déforme le métal et libère le col de verre enserré.

      Le manche de l'instrument est habillé de bois ou de plastique, pour donner au décapsuleur un rendu visuel agréable. Il est intéressant de noter que le décapsuleur peut servir d’objets de communication publicitaire. En effet, prenons l’exemple de Coca Cola qui peut se permettre d’offrir un décapsuleur muni de son logo pour ouvrir les bouteilles en verres en question de la marque.

       Il est possible que le décapsuleur soit muni d’un second trou percé dans le manche qui permet d'enfiler un lien, cordelette ou chaînette, destiné à l'accrocher à une ceinture, à un bouton ou bien à une prise murale pour éviter de l'égarer.

 

 

Le décapsuleur à fourche ou crochet

 

      Nous en venons maintenant au second type de décapsuleur, à savoir le décapsuleur à fourche ou à crochet. Ce type de décapsuleur est présent dans le célèbre « couteau suisse ». Ce dernier est constitué d'une petite lame métallique ayant une pointe découpée en opposition d'un point d'appui. Le tout forme une sorte de pince rigide, comme celle d’un crabe par exemple.

      L'opérateur doit engager la pointe sous un des plis de la collerette et place le bord opposé au centre de la capsule. Le mouvement pour décapsuler est identique au décapsuleur à lame.

      La spécificité de type de décapsuleur est qu’il est possible de le retrouver dans un bon nombre d’ustensiles associés à la cuisine, comme par un exemple un ouvre-boite, dû notamment à sa forme de découpe.

 

Le décapsuleur intégré à des objets du quotidien

 

      Ce troisième type de décapsuleur est présent sur le marché dans un bon nombre d’objets du quotidien. En effet, le décapsuleur s’intègre dans un système existant. Nous pouvons prendre comme exemple un décapsuleur sur un porte-clef, sur une bague, sur un briquet. Le type de décapsuleur peut être à la fois un décapsuleur à lame ou un décapsuleur à crochet. 

 

 

Le décapsuleur mural

 

      Ce quatrième type de décapsuleur se distingue par son utilité. En effet, il n’est plus nécessaire de chercher le décapsuleur, dans la mesure où il est fixé à un mur. Il est important de souligner que ce type de décapsuleur doit être relativement agréable à regarder, voir même s’accorder avec la décoration intérieure. Ce décapsuleur combine les deux procédés : une pince fixe élargie avec une lame d'accroche, le corps de la bouteille faisant office de levier. Un récupérateur de capsule disposé sous le décapsuleur complète le dispositif.

 

Le décapsuleur connecté

 

      Ce cinquième type de décapsuleur permet d’effectuer une mise à jour de cet objet vieillissant. Grâce au progrès en matière d’électronique, le décapsuleur en tant qu’objet connecté est né. En effet, le principe est simple : les deux lèvres du décapsuleur servent d’interrupteur commandé. Lorsque l’utilisateur souhaite ouvrir sa bouteille, il met en contact ces deux lèvres à travers la capsule. Il est intéressant de noter que le système lèvre-capsule est composé de matériaux conducteurs. Nous obtenons dès lors un interrupteur commandé : le courant passe lorsque le décapsuleur est en contact avec la capsule et le courant ne passe pas sinon.

      Il est alors disponible sur le marché, des décapsuleur sonores, c’est-à-dire qui jouent de la musique ou un son dès que l’on décapsule une bouteille. De plus, il est disponible sur le marché des décapsuleurs qui permettent de compter le nombre de bouteille ouvertes. 

 

 

La méthode TRIZ

      La méthode TRIZ (Théorème de Résolution des Problèmes Inventifs) est une méthode élaborée et énoncée par Genrich Altshuller (1926-1998), ingénieur russe, stipulant que les systèmes techniques sont assujettis à des lois réagissants de leur évolution, et que pour passer d’une génération à une autre, un système technique doit résoudre ses contradictions, en direction de son idéalité et en minimisant l’usage de ressources. La TRIZ peut être perçu comme un ensemble d’outils, une méthode, une théorie ou encore une philosophie. Lorsqu’il s’agit de décrire la TRIZ en tant que processus, La TRIZ résulte d’une succession d’étapes évoluant du domaine des réalités industrielles vers un domaine d’abstraction en passant par les réalités technologiques.

      Nous avons mis en œuvre la méthode TRIZ dans le cas du décapsuleur à l’aide du logiciel nommé STEPS, développé par l’INSA de Strasbourg. Le logiciel STEPS est un outil numérique pour faciliter le pilotage du processus inventif. 

 

Phase d'analyse

Intégralité des parties

      L'intégralité des parties est la première des lois d’évolution qui permet de définir la FPU (Fonction Principale Utile).

 

      On distingue quatre éléments :

 

  • le moteur : poignet de l’utilisateur
  • le travail : lèvres du décapsuleur
  • la transmission : manche du décapsuleur
  • le contrôle : les yeux de l’utilisateur

      La Fonction Principale Utile (FPU) du décapsuleur est d'ouvrir un récipient scellé par une capsule. La force fournit par le poignet de l’utilisateur est véhiculé via le manche, qui permet un système de levier, jusqu’aux lèvres de celui-ci qui sont en contacts direct avec la capsule et permet donc de la desceller. Les yeux de l’utilisateur sont finalement l’élément de contrôle.

 

      Tout est résumé dans schéma du système réalisé grâce à la plateforme STEPS :   

Analyse Multi-Écran

      Le but de l’analyse multi écrans est de faire une sorte d’historique autour de notre objet que nous voulons développer. Ainsi, nous aurons 2 axes principaux ici : le temps, et le type de système. En effet, pour innover au mieux dans un produit, il est toujours bon de savoir dans quel contexte se trouve ce produit. Ainsi, nous pouvons établir la cartographie de notre analyse multi écran.

      Le but final va donc être de comprendre comment le système, ainsi que ses sous-systèmes et ses sur-systèmes, se sont inscrits et s’inscrivent dans l’innovation produit, mais aussi déterminer les axes d’améliorations pris et à prendre par la suite.

      Nous avons pu relever plusieurs points d’améliorations qui ont été pris, puis nous avons aussi relevé les paramètres qui ont évolués défavorablement avec le produit. Ces paramètres peuvent être des pistes de développement futures. Nous pouvons ici citer la résistance mécanique, ou encore l’encombrement, qui ont été détériorés par le passé, mais qui seront des axes d’améliorations dans notre projet.

               Notre analyse multi écrans est celle qui suit :

 

Les lois d'évolutions

 Loi n°1 : Intégralité des parties 5/5

      Cette première loi permet de définir la fonction principale utile de notre système. Elle comporte quatre éléments (moteur, travail, transmission, contrôle). Nous avons accordé la note maximale à cette loi puisque le décapsuleur possède ces quatre éléments, comme nous l’avons vu précédemment, et forme donc un système complet.

Loi n°2 : Conductibilité énergétique 2/5

      Cette loi a pour but de réduire au maximum les pertes énergétiques de notre système. On a attribué la note de 2/5 pour cette loi puisque l’on considère que notre système gaspille encore beaucoup d’énergie. En effet le positionnement des lèvres vis-à-vis de la capsule n’est pas toujours optimal, ce qui oblige l’utilisateur a apporté une force plus importante. L’ergonomie est parfois privilégiée à la facilité de décapsulation. Afin de réduire les pertes énergétiques, nous avons pensé à agrandir le manche pour avoir un meilleur bras de levier, ou encore concevoir un décapsuleur électrique ou magnétique de bon rendement.

Loi n°3 : Harmonisation 3/5

      Cette loi vise à optimiser l’harmonie de notre système dans le but d’en améliorer sa fonction principale utile. Nous avons mis la note de 3/5 pour cette loi puisque nous remarquons que le système possède une bonne concordance de rythme. Dès lors que l’utilisateur applique la force nécessaire dans le manche, cette énergie sera transmise et il y aura décapsulation. Cependant la force nécessaire n’est pas toujours facile à atteindre et dans ce cas une des parties de notre système pourra être détériorée. Afin d’améliorer la réalisation de la FPU, nous avons pensé à améliorer la prise en main du manche pour que l’utilisateur puisse apporter la force nécessaire à la décapsulation.

Loi n°4 : Idéalité 3/5

      Cette loi évalue les performances techniques du système en fonction des dépenses qu’il use pour assumer sa FPU. Nous pensons que le décapsuleur possède une idéalité correcte puisqu’ils possèdent de bonnes performances techniques et ses dépenses sont assez réduites. Cependant il faut faire attention aux nouveaux décapsuleurs  « gadgets » qui n’améliorent pas forcément la FPU du système et augmentent ses dépenses. Pour obtenir un système quasi idéal l’utilisation d’un champ magnétique pourrait être une bonne idée.

Loi n°5 : Développement inégal 5/5

      Nous avons accordé la note maximale pour cette loi. En effet l’état de maturité des constituants ne laisse pas apparaître d’inégalités générant des contradictions.

Loi n°6 : Transition au super-système 5/5

      Cette loi attire l’attention sur la fin de vie du système où l’évolution disparaît au profit d’un super-système. C’est le cas du décapsuleur ; en effet il est souvent intégré dans des super-systèmes comme le tire-bouchon, l’ouvre boite, qui réalise correctement sa FPU. De plus, il existe déjà aujourd’hui d’autres modes de décapsulation.

Loi n°7 : Transition vers le micro-niveau 2/5

      Cette loi propose l’évolution de l’organe de travail d’un état vers un autre moins dense. Le décapsuleur est bien évidemment concerné par cette loi et c’est pourquoi nous lui avons attribué la note de 2/5. Même si le décapsuleur a déjà subi des miniaturisations lorsque son organe de travail était solide, nous pensons que nous pouvons transformer cet organe de travail en champ magnétique ce qui améliorerait considérablement sa FPU. Nous avons également pensé à le transformer en une pâte qui pourrait agripper la capsule plus facilement.

Loi n°8 : Dynamisation 5/5

      La dynamisation représente l’évolution de la structure du système technique par un dynamisme donnant une flexibilité et un meilleur contrôle des effets de la FPU. Dans notre cas, le décapsuleur est un monobloc, l’ajout d’un pivot ou de plusieurs pivots ne serviraient à rien. Cela augmenterait sans doute les pertes énergétiques, pour une même réalisation de FPU.

Loi n°9 : Accroissement substances-champ 3/5

      Cette loi vise à fusionner des systèmes qui fonctionnent (et non à les additionner) dans le but d’accroître la performance de la FPU. Il existe déjà différents sous-systèmes qui ont fusionné mais ils n’ont pas forcément amélioré la performance de la FPU. Nous avons accordé la note de 3/5 à cette loi puisque nous pensons qu’elle peut être encore améliorée comme avec l’automatisation du système. 

 

Paramètres et polycontradiction

      Dans la suite de notre démarche, nous voulons évaluer quels sont les paramètres qui donneront le plus de sens à l’innovation du décapsuleur. Pour se faire, nous allons définir plusieurs paramètres d’actions et d’évaluation, que nous devrons associer, pour pouvoir faire ressortir les règles de l’ingénieur, ainsi que les aspects du décapsuleur, qui seront les plus impactants pour notre processus d’innovation.

      De manière général, la méthode reste simple : nous devons identifier dans un premier temps les paramètres d’actions (nos innovations), et les paramètres d’évaluation associés. Un exemple tiré de notre projet est le suivant :

 

      Ici, nous voyons que l’axe d’amélioration (paramètre d’action) est la résistance mécanique du manche, que nous voulons améliorer. Cependant, plusieurs paramètres découleront de cette évolution, et l’évaluation de ce paramètre peut se faire par deux types d’aspects :

  •   Les aspects qui traduisent une amélioration de l’aspect considéré : force à appliquer réduite, maniabilité ;
  •  Les aspects qui traduisent une détérioration de l’aspect considéré : encombrement, ergonomie, facilité de production, durée de vie, temps d’utilisation.

      En effectuant cet exercice sur différents axes d’améliorations, nous pourront construire une « toile » des contradictions, qui va permettre de relier les paramètres les uns aux autres. En réalité, STEPS va stocker ces données dans une matrice, dite de poly contradiction.

      Afin de donner un sens à notre démarche, il est bon aussi d’ajouter un poids à chaque plan d’action, afin de favoriser ou non un axe d’évolution donné par rapport à un autre. Cela permettra de pondérer la matrice en fonction de nos attentes et nos convictions.

Phase de résolution

Contradictions proposées

      Après avoir effectué la partie analyse sur la plateforme STEPS, nous passons à une phase de résolution du problème. STEPS nous permet d'obtenir un graphique des différents paramètres d'actions, selon les paramètres d'évaluations qui leurs sont associés, en fonction du poids que l'on a accordé précédemment aux contradictions. Voici le graphique obtenu :

 

      De manière générale, nous pouvons résoudre notre système, puis nous obtenons les résultats concernant les paramètres ingénieur.  Ici, nous remarquons que les principes 35, 10 et 1 se prêtent le mieux à notre plan d’innovation.Nous nous sommes donc intéressés aux trois contradictions les plus importantes relevées sur ce graphique :

      Nous pouvons aussi se focaliser sur une contradiction donnée :

"L'ouverture magnétique du système complet doit à la fois utiliser un champ magnétique pour satisfaire la commodité d'utilisation et manuelle pour être facile à produire."

      Le logiciel STEPS nous permet d'obtenir la matrice de contradiction associée à cette dernière afin de nous indiquer quels paramètres inventifs nous pouvons appliquer pour résoudre cette contradiction.

      Dans le cas de l'ouverture magnétique, il nous est conseillé le changement de couleur (paramètre 32 des principes inventifs). » STEPS nous propose aussi de résoudre cette contradiction à l’aide des principes 35 et 28 : changement de forme, mais aussi de principe de « transport » d’énergie. Ainsi, la solution la plus adaptée serait de repenser le décapsuleur sous une autre forme, qui faciliterait à la fois sa production, mais aussi l’intégration des parties nécessaires à une ouverture magnétique.

 

"Le prix matériau du système complet doit à la fois être peu onéreux pour satisfaire la facilité à produire et onéreux pour résister à la corrosion. "

      Lorsque l'on passe à la résolution on observe que STEPS nous propose d'utiliser le principe inventif n°1 : la segmentation.

"La résistance mécanique du manche doit à la fois être résistante pour satisfaire la force à appliquer et pas résistant pour satisfaire la facilité à produire. "

      La résolution sur le logiciel STEPS nous indique qu'il faut utiliser le principe inventif n°2 : l'extraction.

      Il faudra donc prendre en compte lors de la conception, tous les principes inventifs trouvés afin de réaliser un système optimisé. 

 

Conception de solutions

      Nous pouvons maintenant nous donner une idée du décapsuleur de demain, en analysant les résultats donnés par STEP. En effet, nous pouvons dégager de ces résultats les paramètres principaux qu'il faudra modifier ou repenser, afin de créer le décapsuleur de demain. 

      Nous avons déjà plusieurs jeux de contradictions :

"L'ouverture magnétique du système complet doit à la fois utiliser un champ magnétique pour satisfaire la commodité d'utilisation et manuelle pour être facile à produire."

"Le prix matériau du système complet doit à la fois être peu onéreux pour satisfaire la facilité à produire et onéreux pour résister à la corrosion. "

"La résistance mécanique du manche doit à la fois être résistante pour satisfaire la force à appliquer et pas résistant pour satisfaire la facilité à produire. "

      Nous avons décidé de poser ces contradictions sous forme de "tableau" :

  • Champ magnétique -> commodité d'utilisation
  • Manuelle -> facilité de production
  • Peu cher -> facilité de production
  • Onéreux -> résistance à la corrosion
  • Grande résistance mécanique -> réduction de la force à appliquer
  • Faible résistance mécanique -> facilité de production

      Avec du recul, nous devrions trouver un matériau facilement modulable et peu onéreux (pour limiter les coûts de production), avec une résistance mécanique intéressante et une masse volumique faible, pour l'ergonomie et le confort d'utilisation du décapsuleur.

      Nous nous sommes aidés du logiciel CES pour trouver le matériau répondant au mieux à tous ces critères : les alliages d'aluminium. Ils sont intéressants par rapport à l'acier inoxydable utilisé aujourd'hui pour plusieurs raisons :

  • masse volumique trois fois inférieure ;
  • prix près de deux fois inférieur ;
  • bonne résistance à la corrosion ;
  • meilleure conductivité électrique (dans le cadre du décapsulage par champ magnétique) ;
  • s'adapte au même procédé de fabrication que l'acier inoxydable.

      Pour améliorer la commodité et l'instauration d'un champ magnétique au sein du décapsuleur, STEPs nous incite à repenser la forme de notre système. Cela impliquerait un autre moyen d'utilisation du décapsuleur, sans pour autant l'éloigner de sa FPU.

      Nous avons donc imaginé le produit suivant :

 

 

      Le principe est simple : ce décapsuleur miniaturisée se fixe pattes en bas sur la capsule. Les boutons poussoirs sur les côtés permettent de les fixer sur la capsule, mais aussi d'instaurer le champ magnétique. Par vibrations magnétiques, la capsule va pouvoir se relâcher, et donc se séparer du goulot. Comme nous sommes encore en contact avec la capsule, elle partira elle avec notre décapsuleur. 

      Les différentes parties seraient fabriquées en alliage d'aluminium, et les les parties en contact direct avec l'utilisateur seront couvertes de polyamide ou de caoutchouc, pour optimiser la prise en main, l'ergonomie, mais aussi immuniser l'utilisateur au (certes faible) champ magnétique. 

      Un autre avantage qu'apporte ce décapsuleur est sa taille. Il n'est pas encombrant, et son miniaturisme permet d'en faire un porte-clé : difficile à perdre, facile d'accès!

      Enfin, la force appliquée par l'utilisateur est largement réduite ici, puisque l'énergie utilisée pour solliciter la capsule est magnétique, et est fournie par une pile bouton. Nous pouvons aussi imaginer une petite batterie rechargeable dans l'optique dans l'optique de renforcer le côté écologique. De plus, par sa petite, taille, ce décapsuleur peut être considéré comme un porte-clé. Fini la perte du décapsuleur, fini les chasses au trésor pour ouvrir sa bière!

      En plus d'apporter une praticité dans son utilisation, ce décapsuleur de nouvelle génération nous permet de nous inscrire dans une optique de développement durable. Par ses matériaux et sa facilité de production, nous nous affranchissons des méthodes de production  trop polluantes. De plus, le fait de garder la capsule au bout du décapsuleur va forcer l'utilisateur, de manière inconsciente, à jeter la capsule dans un bac prévu à cet effet. 

 

Conclusion

      Le décapsuleur n'a pas fondamentalement évolué depuis son invention. Il a principalement connu des améliorations ergonomiques ou de design. Plusieurs évolutions restent néanmoins possibles pour, par exemple, réduire l'effort nécessaire pour l'utilisation avec un décapsuleur magnétique. De plus avec l'ère du numérique, le décapsuleur peut évoluer en objet connecté.

      L'avenir du décapsuleur peut également dépendre de celui de la capsule, on notera l'apparition des capsules à tirettes et des capsules dévissables. Ces dernières pourraient rendre le décapsuleur obsolète. En ce sens elles pourraient mener à la fin de vie du produit.

      Le décapsuleur est voué à évoluer avec son super système. En effet, le décapsuleur semble se transformer suite aux différentes innovations des capsules et des bouteilles.

      Pour conclure sur cette étude, nous nous sommes rendus compte du potentiel non négligeable en terme d'innovation du décapsuleur. Nous avons eu l'opportunité de découvrir et mettre en oeuvre la méthode TRIZ.

      Ce fut un projet immersif et intéressant, le fait est que travailler sur un objet de notre quotidien et qui nous tient à coeur nous a poussé à nous investir pleinement dans ce projet.

 

Lien du dossier STEPs

http://elearning.ideaslab.fr/student/projects , projet décapsuleur

Espace Membres

  • over a year ago

    Présentation du FabLab de l’INSA de Strasbourg au salon Enova de Paris | Journal http://t.co/unsimpMH79

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: A. Najari présentera ses travaux "contradiction en phase amont de conception architecturale : TRIZ à l’énoncé des problèmes…

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: Ali Taheri (@Atari757) présentera ses travaux "Définition des indicateurs d’efficience pour caractériser les activités inve…

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: Séminaire LGECO le 16 avril 14h à l'@Insa_Strasbourg. Présentations de doctorants : Ali Taheri et Arash Najari.

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: Séminaire du labo le 12 mars de 14h à 16h. Présentation de Kondo H. Adjallah de l'@Univ_Lorraine et Sergiu Lionte doctorant…

  • over a year ago

    J'ai ajouté une vidéo à une playlist @YouTube - What's TRIZ? http://t.co/hS0JK8gyGL

  • over a year ago

    Season's greetings and happy new year 2015 from the Ideaslab team!

  • over a year ago

    Toute l'équipe du Fablab de l'INSA de Strasbourg vous souhaite d'excellentes fêtes de fin d'année et vous donne... http://t.co/y4jBoOTJYR

  • over a year ago

    Le reportage sur le FabLab de l'INSA de Strasbourg réalisé par Alsace 20 et diffusé le 14 octobre 2014 est... http://t.co/XYvZz68KPT

  • over a year ago

    "IdeasLab dans Le 6 minutes Eurométropole (14/10/14) - Alsace 20" : http://t.co/lFaBBhf7Ek via @YouTube

Newsletter

Inscrivez-vous à notre newsletter...

Email: