Innov'INSA: Projet poêle (ustensile de cuisine)

Introduction

La poêle est un ustensile de cuisine qui existe depuis que l’homme a commencé à faire cuire ses aliments. À l’époque c'était un simple caillou plat sur lequel on disposait les aliments afin de les faire cuire. Au fil des années et du progrès technologique, d’autres matériaux, plus performants, ont été utilisés, tels que le fer, l’acier, le cuivre.On a également ajouté un manche afin de pouvoir déplacer l’objet sans se brûler. Le cuivre était largement utilisé car ce métal possède une conductivité thermique élevée.

La poêle a depuis connu un certain nombre d'évolutions, telles que l'apparition de revêtements en polymères anti-adhérents (téflon), le développement d'éléments en matériaux différents (acier inoxydable), l'utilisation de poignées amovibles ou encore l'ajout d'un indicateur de température.

                     

Nous avons choisi cet objet car c’est un objet que l’on utilise quotidiennement et qu'il serait intéressant de moderniser.

Pour arriver à des innovations intéressantes, on recourt au logiciel STEPS (lien vers notre travail sur STEPS : https://www.dropbox.com/s/wueq32nlbi8wsm7/project%281%29.idm?dl=0)

 

I/ Intégralité des parties

Ici on définit les parties les plus importantes (moteur, transmission, travail et controle) de la poêle qui permettent de réaliser la FPU (Fonction Principale Utile).

 

 

II/ Analyse multi-écrans

Tout d'abord il est important de définir le système, le super-système et le micro-système à l'heure actuelle et dans le passé afin d'avoir une vision globale. Ainsi nous avons choisi la poêle à induction comme système présent car c'est la plus avancée des poêles que l'on peut trouver de nos jours. Nous avons considéré la poêle en cuivre comme système passé car c'est à partir de celle-ci que la dernière réelle étape d'innovation a été réalisée.

Ensuite nous avons identifié les paramètres d'évolution (positifs et négatifs) entre l'état passé et présent. Pour ne citer que les plus importants : l'efficacité, l'adhérence et la sécurité sont des paramètres qui ont évolué positivement entre ces deux périodes. Comme aspect négatif on peut relever entre autre la durabilité et la complexité de fabrication de la poêle. Concernant le micro-système, une innovation importante a été l'apparition d'un manche amovible par exemple.

Connaissant maintenant les voies d'évolution du système, du super-système et du micro-système, on peut imaginer les caractéristiques que l'on souhaite pour l'objet dans le futur. Ainsi on peut imaginer une poêle lavable à l'aide d'un simple filet d'eau, qui ne pèse quasiment rien, facile à fabriquer ou bien encore qui ne prend quasiment aucune place lors du rangement.

Enfin l'analyse multi-écran nous permet aussi de révéler un grand nombre de principes d'évaluation et quelques principes d'action qui nous seront utiles plus tard lors de l'élaboration de la matrice de poly-contradictions.

 

III/ Lois d'évolution

Loi 1 : Intégralité des parties (4/6)

L'ensemble des parties de la poêle assurent les fonctions de transmission, de travail et de contrôle de la température. En revanche, sa constitution ne permet pas d'assurer la fonction motrice, qui est l'apport de chaleur à l'aliment.

Loi 2: Conductibilité énergétique (4/6)

La diffusion de la chaleur apportée par la souce (induction, feu) se transmet très rapidement à la surface de cuisson, ce qui limite la perte d'énergie.

Loi 3: Harmonisation (4/6)

L'ensemble de partie permettent la bonne réalisation de la fonction principale utile. Cependant, certaines marges de progrès sont présentes, notamment au niveau de la tenue de la poêle, parfois moins optimisée, réduisant le contrôle de la FPU

Loi 4: Idéalité (4/6)

Le système serait idéal dans le cas ou la poêle s'échaufferait d'elle-même en présence d'aliment sur sa surface. Malheureusement, celà est pour le moment non réalisable. Il y a donc nécessité d'apport de chaleur par une source. Cependant il n'y a pas besoin d'une forte source de chaleur pour chauffer les aliments, le système tend légèrement vers l'idéalité

Loi 5: Développement inégal (4/6)

L'ensemble des consituants sont globalement développés de manière égale de façon à optimiser la FPU. Cependant, comme décrit dans la loi 3, le manche peut occasionner des pertes de controle tant sa résistance mécanique n'est pas aussi élevée que les autres constituants.

Loi 6: Transition au supersystème (5/6)

Dans l'ensemble, la pôele a probablement déjà connu la majorité de ses évolutions (évolution des revêtements, poignées clipsables, adaptation a des nouveaux systèmes de chauffage). Cependant, il reste quelques innovations à apporter à ce système

Loi 7: Transition vers le microniveau (2/6)

La poêle ne peut pas être concernée par cette loi. En effet, il est impossible de faire une poêle autrement qu'avec des matériaux solides.

Loi 8: Dynamisation (4/6)

Il sera difficile d'apporter de la souplesse sur les éléments principaux de la poêle sans engendrer une perte de contrôle du système. En revanche il est possible d'apporter de la souplesse à des éléments moins importants (bords de la poêle) pour diversifier les utlisations de ce dispositif.

Loi 9: Accroissement substance-champs (3/6)

Il y a probablement des améliorations à effectuer pour augmenter la valeur de la FPU, mais elle relèvent d'un domaine que nous ne maitrisons pas.

 IV/ Polycontradiction

 V/ Paramètres et polycontraction

Nous avons noté chaque paramètre d'action de manière à déterminer les plus importants. Nous avons ensuite fait une sélection de quelques uns de ces paramètres pour les introduire dans la matrice TRIZ. Nous avons ainsi obtenu 4 matrices, qui nous ont donné des propositions de principes d'action afin d'améliorer notre système.

 

Nous nous sommes rendu compte que la principale difficulté dans l’utilisation de la matrice TRIZ était de trouver les paramètres génériques correspondant le mieux à nos paramètres de contradiction. En l’occurrence, pour ceux que nous avions choisis, les paramètres que nous avons pu sélectionner étaient assez approximatifs, et par conséquent la plupart des principes d’action proposés n’étaient pas pertinents.

Néanmoins, la lecture des principes d'action proposés nous a donné des idées à appliquer sur le système.

VI/ Projets d'innovations 

 

1- Poêle modulable : kit de cuisson

Nous avons fait le choix de retenir le principe de segmentation (réaliser un objet démontable). En effet, il existe déjà des poêles dont le manche est démontable, nous nous sommes dit qu’il pourrait intéressant de pouvoir également démonter les rebords afin de diminuer sensiblement la hauteur de l’objet pour un rangement plus efficace. Toujours dans l’idée de minimiser la place occupée par l’objet lorsqu’il n’est pas utilisé, nous avons pensé qu’il serait intéressant de faire du coup un rebord flexible, pouvant être mis à plat lorsqu’il est détaché (peut-être grâce à un autre principe d’action : l’utilisation de matériaux composites)

Cette idée en tête, nous avons poursuivi la réflexion et pensé à d’autres façons de l’utiliser afin de créer des poêles très modulables en termes de dimensions. La première idée qui nous est venu est que le rebord pourrait prendre différents diamètres, en étant plus ou moins « replié » et ainsi convenir à plusieurs surfaces de cuisson de dimensions différentes. Il faudrait pour cela que, au moment de remettre le rebord en forme cylindrique, il dispose de plusieurs points de fixation possibles pour choisir son diamètre. Par ailleurs, nous nous sommes dit qu’il pourrait également être intéressant de pouvoir « empiler » des rebords afin de pouvoir transformer nos poêles en casseroles.

2-Indicateur d'usure du revêtement

Nous avons également été inspirés par le principe "changement de couleur" proposé par la matrice TRIZ et avons pensé qu'il pourrait être intéressant de mettre au point un revêtement qui aurait la propriété de changer de couleur avec l'usure. En effet, les revêtements perdent en efficacité avec le temps, notamment en termes d'adhérence, et, pour certains, en termes de toxicité.

Conclusion 

Grâce à l'utilisation du logiciel STEPS et de la matrice TRIZ, nous sommes arrivés à trouver quelques améliorations innovantes pour le système "poêle (ustensile de cuisine)". On peut ainsi disposer de multiples poêles de dimensions différentes qui occupent un minimum d'espace lorsqu'elles ne sont pas utilisées. On dispose également d'indications montrant le moment où elles perdent en efficacité. De plus, ces améliorations restent compatibles avec le manche amovible, qui est déjà utilisé sur de nombreuses poêles aujourd'hui.

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