La Brosse à dents

 

1) Introduction :

 

Dans le cadre de notre module d'initiation à l'innovation, nous avons eu à choisir un objet du quotidien que nous souhaitions améliorer. Nous avons choisi la brosse à dents qui est un objet commun utilisé de tous, mais qui reste néanmoins simple. Cet objet très ancien a connu très peu d'améliorations qui se sont imposées sur le marché depuis qu'il existe, mais nous pensons que des innovations peuvent encore être apportées à cet objet.

 

Nous sommes amenés à utiliser la méthode TRIZ (Théorie de Résolution des Problèmes Inventifs), une approche algorithmique de résolution de problèmes techniques, utilisée pour l'innovation de produits, notamment dans certaines entreprises françaises comme PSA Peugeot-Citroën. Cette théorie se base sur l'idée que l'évolution des systèmes techniques suit des lois d'évolution. Ces lois peuvent être utilisées pour conduire de façon rigoureuse le développement d'un système tout au long de son évolution technique en déterminant et en mettant en œuvre des innovations.

 

L'étude est réalisée grâce au logiciel STEPS.

Le fichier est accessible depuis ce lien.

 

 

Etat de l'art:

 

 

A l'heure actuelle il existe divers types de brosse à dents mais le modèle classique reste de loin le plus répandu.

 

Il existe également la brosse à dent électrique nécessitant des piles ou une batterie et donc une alimentation pour le socle de recharge.

 

 

On peut également trouver des jets dentaires en complément du brossage, qui ne comportent pas de brosse mais disposent d'un socle contenant un récipent rempli d'eau, très encombrant et nécessitant une alimentation.

Des brosses à dent avec dentifrice intégré existent également, à usage unique et surtout utilisé dans les hôpitaux, chez le dentiste ou pour les longs déplacements.

 

 

 

Nous pouvons encore souligner l'existence de compléments au brossage tels que certains chewing-gums ou encore le fil dentaire.

 

 

 

 

2) Multi-Ecran :

 

 

 

 

Cette première étape nous permet de faire l'inventaire des améliorations du produit ainsi que les défauts présent, qui restent encore à améliorer. Cet outil nous permet de mettre en évidence les caractéristiques que doit posséder notre brosse à dents. La brosse à dents devra reprendre les points positifs qui ont déjà fait l'objet d'une amélioration de l'ancien système mais aussi d'améliorer les points négatifs qui restent présent dans le système actuel.

 

 

 

 

 

Nous estimons que la brosse à dent est actuellement au milieu de sa vie, notre objectif sera de l'amener dans un stade avancé, sans aller jusqu'à sa fin de vie ou dans un nouveau cycle. L’objectif ne sera pas de la révolutionner mais d’améliorer ou de changer certaines parties. Notre objet devra reprendre les bases d’une brosse à dents classique (manche, tête, poils…) en les faisant évoluer.

 

3) Lois d'évolution :

 

Cette étape nous est utile pour déterminer les domaines dans lesquels nous pourrions encore améliorer la brosse à dents. Les améliorations sont décomposées en 9 parties qui déterminent chacune une branche à améliorer.

 

 

1) Intégralité des parties : La brosse à dents peut être légèrement améliorée car la plupart des brosses à dents permettent de réaliser la fonction principale utile.

 

2) Conductibilité énergétique : la brosse à dent peut être grandement améliorée car il faut développer beaucoup d’énergie pour assurer la fonction principale utile.

 

3) Harmonisation : l’harmonisation peut être améliorée la brosse à dent n’est pas encore à un stade où elle s’adapte parfaitement à l’utilisateur. En effet la tenue en main peut être améliorée par exemple.

 

4) Idéalité : La brosse à dent peut être améliorée dans ce domaine mais peu car une brosse à dent basique peut très bien remplir sa fonction tout en coutant très peu.

 

5) Développement inégal : La brosse à dents ne montre pas de développement inégal de ses composants car les composants sont simples.

 

6) Transition au super-système : La brosse à dent peut être grandement améliorée, il serait difficile de remplacer une brosse à dents au profit d’un super-système car la brosse à dent ne possède qu’une seule FPU.

 

7) Transition au micro-niveau : La brosse à dents est perfectible dans ce domaine car on peut très bien imaginer un outil remplir la FPU tout en étant dans un autre état. On pourrait passer de la brosse solide à un nettoyage liquide ou champ.

 

8) Dynamisation et contrôlabilité : La brosse à dent peut être améliorée dans ce domaine car rendre la brosse plus flexible est un des objectifs qui pourrait rendre le brossage plus confortable.

 

9 ) Evolution par la synthèse Substance-Champs : Il est possible d’ajouter des sous-ensembles pour accroître la performance de la FPU même si de nombreuses améliorations comme le dentifrice intégré à la brosse existent déjà.

 

 

 

 

4) Paramètres et polycontradictions

 

 

 

Dans cette étape nous mettons en évidence les contradictions à résoudre pour proposer par la suite des solutions à ces contradictions.

 

Dans L’analyse de Poly Contradictions, nous avons pris en compte 5 contradictions :

 

 

-Le Poids de la brosse à dents

 

 

-La rigidité du manche 

 

 

-La matière des poils

 

 

-La rigidité des poils

 

 

-L’avancement technologique de la brosse à dents

 

 

Nous avons ensuite choisi de faire l’étude suivant 3 scénarios : Un scénario équilibré, un scénario « de luxe » et un scénario discount.

 

Suivant les scénarios nous avons réglé l’importance des 5 paramètres d’action PA ainsi que celui des paramètres d’évaluations PE. Puis il fallait affecter à chaque paramètre d’action les paramètres d’évaluation pour obtenir des contradictions.

 

Par exemple : Pour l’avancement technologique on distingue 2 cas :

 

-Brosse à dents High tech

-Brosse à dents simple

 

Les PE que nous avons ajoutés ensuite doivent être positifs pour un cas et négatifs pour le deuxième. Dans cet exemple le prix est négatif pour une brosse à dent high tech car elle va coûter chère et positif pour une brosse à dent simple car elle est moins chère. Dans le scénario « de luxe »,  l'avancement technologique aura beaucoup d'importance, tandis que dans le scénario « discount» il ne le sera pas, mais le prix quant à lui sera un facteur important.

 

5) Contradictions proposées

Le logiciel STEPS sort ensuite des contradictions suivant le scénario. Il faut ensuite identifier les contradictions suivant leur poids, leur importance. On identifie les bulles situées le plus en haut à droite car elle correspondent aux contradictions ayant le plus d'importance. on peut ensuite résoudre cette contradictions grâce à la matrice

 

Pour le scénario discount les deux principales contradictions correspondent à la rigidité du manche. La première est d'avoir un manche souple pour satisfaire la fatigue lors de l'usage mais à la fois rigide pour satisfaire la simplicité de fabrication. la seconde contradiction est semblable, à l'exception que la souplesse du manche a pour but de staisfaire la durabilité. C'est cette dernière contradiction que nous avons souhaité résoudre.

 

Dans le scénario de luxe nous avons utilisé 3 contradictions qui sont la 4.3, 5.3, 2.3. La première contradiction concerne la rigidité de poils, les poils doivent doivent être à la fois souple pour satisfaire la fatigue lors de l'usage mais également rigide pour satisfaire l'éfficacité du brossage. la deuxième doit être High Tech en faveur de l'efficacité du brossage et simple en faveur de la durabilité. dans la troisième contradiction le manche doit être souple pour diminuer la fatigue lors de l'usage et rigide en faveur de la tenue en main.

 

Dans le scénario équilibré la contradiction est la 3.3. La matière doit être synthétique pour satisfaire la durabilité  et naturelle pour satisfaire l'écologie.

 

On remarque que les contradictions proposées sont différentes suivant le scénario qu'on prend en compte. On peut donc en déduire plusieurs sollutions différentes suivant les scénarios.

 

6) Concepts de solution apporté par la méthode TRIZ

Pour chaque contrainte sélectionnée, on définit des paramètres proches de ceux entrant en jeu dans la contraditon pour affiner la matrice et en sortir des principes d'innovation qui répondent au mieux au problème. On choisit ensuite un principe pour créer une fiche "concept de solution".

On obtient alors des fiches dans lesquels on expose une idée de solution permettant de résourde les deux contraintes à prendre en compte.

 

 

Principe proposé: La segmentation (1)

L’objectif est d’avoir un poil souple pour réduire la fatigue et rigide pour satisfaire l’efficacité su brossage. La solution est d’avoir des poils principaux souples sur lequel sont fixés des petits poils rigides. Les poils en contact avec les dents sont donc les poils rigides.

 

Principe proposé: La segmentation (1)

Pour avoir une brosse à dents à la fois durable et high tech, mais aussi adaptée à l’utilisateur, une brosse à dents modulable est un bon compromis. Le manche comporte une batterie rechargeable, sur lequel on y rajoute des modules à notre convenance, dont une tête de brossage motorisée ou non, des capteurs de température du corps, cardiaque… Ou encore un module bluetooth échangeant les données avec le smartphone (données médicales, musique, ...)

 

 

 

Principe proposé: Le changement d'état physique et chimique d'un objet (35)

La brosse à dent est composée d’une seule résine souple type silicone. La durabilité est assurée par la composition de la brosse à dents en mono-matériau et la simplicité de fabrication par le fait qu’elle est fabriquée dans un moule avec un seul matériau sans assemblage. Les poils sont alors remplacés par des picots en silicone souple. Le point fort du silicone est qu'il est plus durable que des poils en nylon qui se détériorent au cours du temps

 

 

Principe proposé: L'extraction (2)

Pour pallier aux contradictions liées au manche, il est envisageable de se séparer complètement de ce dernier. Nous avons donc imaginé une brosse à dent en silicone sans manche qui, à la manière d’un dé à coudre, se place sur le doigt.

 

 

Principe proposé: La reconception (28)

Afin d’avoir une brosse à dent à la fois plus efficace et plus durable, nous avons imaginé une brosse à dent générant des ultrasons qui entrent en résonnance avec le tartre pour qu’il se décolle des dents, les poils des brosses à dents sont donc moins sollicitées et sont utilisables plus longtemps.

 

 

Principe proposé: L'éphéméride et l'économie (27)

Une brosse à dents de basse qualité, pas chère à produire avec des poils recouverts de dentifrice qui se libère lors du brossage. Le brossage est donc plus rapide et moins fatiguant. La brosse à dents pourra être jetable ou à usage unique, utile lors d’un déplacement, dans les hôpitaux ou chez le dentiste.

 

 

Principe proposé: Le changement d'état physique et chimique d'un objet (35)

Une brosse à dents avec un manche en bambou et une brosse assemblée sur le manche. Le bambou a l’avantage d’être durable car très solide et écologique. Les têtes sont remplaçables et une fois le manche trop usé, il peut être replanté.

 

 

Principe proposé: Le système hydraulique ou pneumatique (29)

Une brosse à dents dont les poils sont remplacés par un ou plusieurs jets d’eau sous pression avec possibilité d’ajout de bain de bouche ou dentifrice liquide pour renforcer le nettoyage.

 

7) Concept final:

Il est temps de décider d'une solution finale pour une brosse à dents innovante. Le logiciel réalise un arbre reliant les concepts précédemment créés aux contradictions avec lesquelles ces derniers entre en jeu. Nous avons par ailleurs noté ces concepts selon leur influence sur les PA. Les concepts reliés avec le plus de de contradictions sont donc les plus intéressants, ce qui nous oriente ainsi dans notre choix de solution. Dans notre cas, il en ressort deux concepts importants:

 

La segmentation des poils et la brosse à dents jet d'eau.

 

 

Nous avons ainsi décidé de fusionner les deux idées ce qui implique de redéfinir les concepts. La segmentation des poils peut être ajoutée à la brosse à dents jet d'eau telle qu'elle est sans la modifier car elle est facilement adaptable. Le concept de brosse à dents jet d'eau quant à lui est plus technique et mérite donc que l'on y passe plus de temps pour le redéfinir. En effet ce concept a plusieurs défauts. Nous pouvons noter la taille du récipient qui est à la fois trop imposante et en même temps trop petite pour les besoins en eau encourus, notons également la nécessité d'une alimentation pour pomper l'eau ainsi donc qu'une batterie.

Pour notre concept final, il nous faut donc nous séparer de ce récipient pour améliorer la tenue en main et la fatigue de l'utilisateur, mais aussi de la pompe et ainsi de la batterie, tout en évitant à l'utilisateur de pomper lui même l'eau, et si possible d'améliorer encore le concept général de cette brosse à dents.

Cette brosse à dents devra donc bien entendu utiliser les principes TRIZ:

(1) Segmentation; pour la segmentation des poils

et

(29) Le système hydraulique ou pneumatique; en remplaçant certains poils par le jet d'eau

 

C'est ainsi que nous sommes arrivés à notre solution finale:

La DentiTRIZ !

Pour nous affranchir du récipient, nous avons pensé à relier la brosse à dents directement au robinet du lavabo avec un tuyau muni d'un adaptateur. Cet adaptateur standard permet, outre le fait d'acheminer l'eau dans le tuyau, d'augmenter artificiellement la pression de l'eau (type aérateur économiseur d'eau disponible sur le marché), cette pression est par ailleurs accrue par le diamètre réduit du tuyau. Ce tuyau est quant à lui rétractable, comme ceux de certains tuyau d'arrosage, il peut ainsi augmenter 4 fois sa taille quand l'eau sous pression le traverse. L'eau arrive alors dans la brosse à dents, contrairement au concept précédent, le manche ne comporte qu'un tuyau, pas de boutons, de batterie, de pompes... C'est la pression naturelle de l'eau du robinet qui fait tout, l'utilisateur n'a donc qu'à régler la manette et le mitigeur du robinet à sa guise.

Formidable n'est-ce pas ? Ce n'est pas tout !

 

Pour augmenter la durée de vie de la brosse à dent, nous avons pensé à des têtes interchangeables afin que tous les utilisateurs n'utilisent qu'un seul manche, et que le tuyau et le manche soient réutilisables après que les têtes soient usées.

Comme on peut le voir sur le croquis précédent, l'eau est directement acheminée dans le tuyau vert jusqu'à la tête qui comporte un petit mécanisme permettant la rotation des poils et ainsi d'améliorer encore l'éfficacité du brossage. Voici une coupe détaillée que nous allons expliquer:

 

L'eau (en bleu) est acheminée par le tuyau jusqu'à la tête où elle entre alors dans les "pales" du cylindre de la partie rouge. La partie rouge forme un ensemble pales+couronne (sur laquelle sont fixés les poils segmentés), reliés entre eux par des tiges encastrées dans la couronne, cet ensemble étant situé dans une chambre creuse de la tête. Cette partie rouge est ainsi la seule partie mobile de la brosse à dents, on évite ainsi pleins d'intermédiaires si on avait mis ce mécanisme dans le manche. 

La mise en rotation est basée sur le principe de certains nettoyeurs de sols Karcher. En entrant dans les 2 "pales", qui se résument à un gros cylindre percés de chaque côtés par 5 trous en des sens opposés par rapport à l'axe centrale, l'eau est alors éjectée par chaque petit orifice d'un côté pour une pale et du côté opposé pour l'autre pale, ce qui entraîne la mise en rotation des pales autour de l'axe centrale (mouvement en vert) qui elles mêmes entraînent forcément la couronne recouverte de poils à tourner autour de l'axe. L'eau ainsi sortie des trous se retrouve dans la chambre creuse et se voit obligée de sortir par l'unique orifice restant qui est situé au centre de la couronne.

 

En résumé, ce que l'utilisateur doit savoir c'est que cette brosse à dent innovante lui permet de se brosser les dents de manière classique avec du dentifrice mais avec un brossage moins fatiguant et moins agressif tout en étant plus efficace grâce aux poils segmentés. Mais qu'il peut brancher sa brosse à dent au robinet facilement afin d'avoir en complément un nettoyage encore plus efficace grâce au jet d'eau et à la rotation de la tête de brossage, le tout très simplement, sans batterie et sans effort. Il peut également utliser le jet d'eau pour rincer sa bouche sans se baisser, ce qui représente une économie à la fois d'eau (car il n'a pas besoin de laisser couler l'eau du robinet et peut nettoyer la brosse très facilement) mais aussi d'énergie.

 

 

 

 

8) Conclusion:

 
Ce module d’initiation à l’innovation fut très enrichissant pour nous. Nous avons pu découvrir le logiciel STEPS qui nous a permis d’avancer dans notre réflexion tout au long de notre semestre. Au début du semestre nous n’avions aucune idée de comment améliorer la brosse à dents, nous étions même un peu sceptique quand au choix de cet objet mais grâce au logiciel, nous sommes progressivement guidé pour aboutir à des solutions. Ce logiciel nous permet de penser de manière différente, plus innovante, et nous espérons que nous pourrons réutiliser cette méthode TRIZ dans l’avenir ou dans notre futur métier.
 
 
 
 

 

 

 

Espace Membres

  • over a year ago

Newsletter

Inscrivez-vous à notre newsletter...

Email: