Innov'INSA: Projet brosse à dents

LA BROSSE A DENTS

Introduction

Au cours de ce module, nous devions apporter une innovation sur un objet du quotidien. Nous avons choisi un objet indispensable et utilisé quotidiennement: la brosse à dents. Comme son nom l'indique, cet objet très simple permet de se brosser les dents afin d'avoir une bonne hygiène bucco-dentaire.

Pour cela, nous avons utilisé la méthode TRIZ, théorie de résolution des problèmes inventifs. Cette méthode a été développée par l'ingénieur russe Genrich Altshuller en 1946. Elle se base sur une approche algorithmique permettant de résoudre des problèmes techniques à l'aide de neuf lois objectives. Le logiciel STEPS et Time to innovate ont été mis à notre disposition afin de nous aider dans cette démarche.

Genrich Altschuller

 

I) Historique

Au cours de l'histoire, les techniques des soins dentaires ont connu de nombreuses évolutions, marquées par l'apparition et le développement de la brosse à dents. Voici un récapitulatif:

 

III) Etat de l'art

 

Toutes les brosses à dents reposent sur le même principe et les mêmes composants principaux.

 

                             - Une tête garnie de brins

                             - Un manche permettant la préhension et la manipulation

                             - Une liaison entre la tête et le manche

 

 

 

      Brosse à dents moderne classique

          

     Brosse à dents électrique

 

          Couplée à un jet dentaire pour optimiser le nettoyage.      

 

 

 

        Avec une tête ayant le mouvement recommandé par les dentistes.

 

Brosse à dents connectée

 

 

Connectée au smartphone afin d'avoir des notifications de rappel et le temps de brossage.

 

 

Brosse à dents à ultrason professionelle

  Brosse à dents électrique permettant de retirer plus efficacement la plaque dentaire et réduire le saignement gingivale.

 

 

Brosse à dents ionique écologique

 

 

 

Tête complétée par une tige de dioxyde de titane semi-conducteur et photoélectrique qui va générer des ions négatifs qui en se mélangeant avec notre salive vont attirer les ions positifs H+ acides de la plaque dentaire.

 

IV) Analyse multi-écrans

 

Grâce au logiciel STEPS, nous avons complété l'analyse multi-écrans. Dans un premier temps, cela nous permet de définir les différents éléments qui interviennent lors de l'utilisation de la brosse à dents:

Nous avons défini comme problème principal le fait que le brossage de dents soit trop contraignant. Afin de comprendre au mieux quelle a été l'évolution de la brosse à dents au cours du temps, le diagramme suivant montre l'objet tel qu'il était principalement dans le passé, l'objet tel que nous le connaissons aujourd'hui, et enfin l'objet que nous pouvons imaginer pour le futur. Entre chaque période, les améliorations positives sont représentées par un smiley vert, contrairement aux points négatifs engendrés représentés par un smiley rouge. Chaque système est accompagné d'un super-système, regroupant les éléments qui interragissent avec la brosse à dents lors de son utilisation, et d'un sous-sytème, composé des différents éléments constituant la brosse à dents en elle-même.

 

 

 

Grâce à cela, nous avons défini les paramètres que nous devions améliorer afin que notre brosse à dents soit à la fois innovente, et plus adaptée à notre société: moins contraignante, plus écologique.. Ainsi, il s'agit d'une première ébauche des critères que pourrait avoir la brosse à dents que nous souhaitons développer.

 

V) Lois d'évolution

 

Loi 1 : Intégralité des parties 5/6

Il est nécessaire d’avoir quatre éléments pour la FPU, la fonction de la brosse à dents soit assurée. Les éléments moteurs sont les muscles, l’organe de transmission est la main, l’organe de travail est la brosse à dents et l’organe de contrôle est le cerveau. Cependant si un des composants vient à disparaitre, la brosse à dents ne remplirait plus son rôle. On peut donc dire que l’objet est autocontrôlé, il n’y a pas beaucoup de perspective d’évolution.

Loi 2 : Conductibilité énergétique 3/6

Actuellement, avec les brosses à dents manuelles, il est nécessaire de fournir beaucoup d’énergie pour la brosse remplisse sa fonction. Mais toute l’énergie fournie par le bras et donc par l’homme est transmise à la brosse, puis à la tête de la brosse. Il n’y a pas de perte. Il serait intéressant de diminuer l’énergie nécessaire au brossage de dents avec une brosse manuelle.

Loi 3 : Harmonisation 4/6

L’harmonisation de la brosse à dents est déjà assez développée. En effet, au niveau de l’harmonie des formes, beaucoup de modèles de brosse à dents proposent des brosses les plus adaptées au possible, mais quelques modifications peuvent être apportées, afin de maximiser encore plus cette harmonie.

Loi 4 : Idéalité 3/6

L’objet le plus idéal serait une brosse à dents électrique, sous forme de machines qui nettoient les dents sans avoir besoin de faire quoi que ce soit, donc d’utiliser les mains. Mais la brosse à dents actuelle, remplit quand même sa fonction. Et grâce à tous les modèles actuellement proposés (brosse articulée, longueurs de poils différents...) on peut dire que la brosse a dents se trouve à un stade intermédiaire de l’idéalité.

Loi 5 : Développement inégal 5/6

La plupart des sous-éléments de la brosse à dents sont bien développés, peut-être certains plus que d’autres. Il y a plus d’innovations au niveau de la tête de la brosse qu’au niveau du manche. L’autre composant nécessaire pour le brossage de dents, le dentifrice, n’est pas non plus le sujet de grandes innovations.

Loi 6 : Transition au super système 3/6

La brosse à dents manuelle actuelle pourra se développer, dans le sens où elle répondra encore plus aux attentes du consommateur, elle pourra contenir plus de composants (avoir le dentifrice intégré par exemple) mais elle remplira toujours une seule fonction : celle de laver les dents. La brosse à dents manuelle a une faible durée de vie au niveau de l’utilisation (3 mois) mais elle sera toujours nécessaire au quotidien et il semble qu’aucun « super-systèmes » ne pourra absorber sa FPU.

Loi 7 : Transition vers le micro-niveau 3/6

Il est facilement possible d’imaginer des améliorations au niveau de  la brosse à dents pour cette loi. Le changement d’état pourrait être la transformation en liquide, semblable à un bain de douche qui remplace complètement le brossage ou même vers le champ, avec un appareil qui fonctionne grâce aux ondes et qui élimine les bactéries présentes.

Loi 8 : Dynamisation 3/6

Les brosses à dents actuelles sont moins rigides que dans le passé, qui avaient des manches et des brosses qui ne forment qu’un ensemble. Actuellement, les brosses sont un peu plus souples mais mériteraient à être plus flexibles, afin que la prise en main soit plus agréable et cela faciliterait sans doute le brossage.

Loi 9 : Accroissement Substance-Champ 4/6

Il est possible d’ajouter des composants à la brosse à dents afin de faciliter le brossage (intégration du dentifrice) ou alors de le compléter (fil dentaire intégré dans le manche).

Lois d'évolution de la brosse à dents

 

 

 

 

VI) Résolution 

Quand nous avons formulé nos polycontradictions sur STEPS INSA et que nous les avons indiquées sur le site Time To Innovate, plusieurs des 39 principes d'ingénierie étaient récurrents:

- La segmentation

- L'inversion

- Le rejet et la régénération

- Le changement d'état physique

- Le degré de dynamisme

- L'universalité

Ce sont ces trois derniers points que nos produits essayeront d'améliorer.

 

Solutions envisagées:.

Solution 1 : Brosse à dents avec têtes interchangeables

Principe : Degré de dynamisme

Le problème avec les brosses à dents actuelles qui ne sont pas électriques, c'est qu'au bout de trois mois (la durée recommandée par les dentistes), nous jettons notre brosse à dents. Mais la seule partie qui est vraiment à jeter est la brosse: les poils sont abîmés, elle est sale... Le manche lui, peut encore remplir sa fonction.  En utilisant l'outils de la matrice TRIZ, nous remarquons que le premier principe qui peut être amélioré est le degrés de dynamisme. C'est pourquoi nous proposons une brosse à dents à têtes interchangeables. C'est à dire que l'on peut acheter des boites ne contenant que des têtes. Le manche devient ainsi permanent et on peut changer la tête quand on veut.

L'impact écologique est bien sûr important. En effet, moins de matière sera jetée, donc moins de rejets. Il y a aussi un impact au niveau de l'hygiène. Le consommateur aura tendance à changer plus souvent sa tête de brosse et donc cela lui permettra d'avoir un lavage de dents plus efficace et hygiénique. Cependant, cela pourrait engendrer un coût de fabrication plus important car il faudra fabriquer deux pièces détachées ce qui augmente la complexité de la fabrication et donc les coûts.

Solution 2 : Changement de la texture du dentifrice

Principe : Changement d'état physique et chimique d'un objet

On connaît tous ce problème, le dentifrice non fermé qui sèche et devient pâteux. La matrice TRIZ met en évidence la nécessité de changer l'état physique du dentifrice. Le produit proposé pourra répondre au principe suivant : « Changement d'état physique et chimique d'un objet ». L'idée qui ressort est donc de fabriquer un dentifrice liquide sous forme de capsules qui se dissolvent au contact de la salive sur la langue et libère celui-ci au cœur de la bouche. On améliorer ainsi le super-système. L'un des premiers avantages d'un tel produit est la facilité d'utilisation. En effet, le dentifrice est pré-dosé (ce qui évite d'en perdre) et peut directement être introduit dans la bouche. L'impact écologique ne doit pas être négligé. Le conditionnement sous forme de capsules permet de supprimer l'emballage du tube de dentifrice. Néanmoins, le coût de fabrication va inévitablement augmenter du fait de la complexité du système.

 

Solution 3 : Brosse à dents avec dentifrice intégré dans le manche

Principe : L'universalité

Le brossage de dents nécessite toujours un élément extérieur qui est le dentifrice.  Lorsqu'on voyage, il ne faut pas oublier les deux éléments : dentifrice et brosse sinon le brossage est impossible. La méthode TRIZ met en avant un principe auquel notre produit va répondre : « l'Universalité », c'est à dire faire en sorte que l'objet remplisse plusieurs fonctions, de façon à éliminer la nécessité d'autres objets. L'objet proposé est donc une brosse à dents à dentifrice intégré, c'est à dire qui s'insère dans le manche, le dentifrice sort alors entre les poils de la brosse. Ce produit améliore la transportabilité et permet une utilisation plus facile. Mais cela va alors probablement augmenter le poids de la brosse.

Conclusion :

Grâce à l'outil Time to Innovate, la solution idéale semblerait être la solution 3. En effet, cette solution réduit les contraintes du brossage.  On a un gain de temps et un gain en praticité, car le dentifrice se trouve déjà dans la brosse lors de l'utilisation et la brosse est donc plus transportable.  Cependant, la réelle innovation pourrait venir de la fusion de la solution 2 avec la solution 3. La brosse à dents finale garde le principe de la recharge de dentifrice dans le manche mais cette fois-ci, le dentifrice se trouve sous forme de capsules. Le manche sera articulé de manière à distribuer une capsule à chaque brossage. Il serait même possible de fusionner cette brosse à dents avec la solution 1, les brosses interchangeables. Cependant, le coût de fabrication de la brosse serait plus élevé mais cela permettrait ausi de ne pas jeter le manche distributeur une fois la brosse en mauvais état.

 

Notre projet sur l'outil INSA STEPS est disponible au lien suivant : https://www.dropbox.com/s/rnhihypmszkipwm/project_Brosse%C3%A0dents.idm?dl=0

 

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