Pince à cheveux

 

LA PINCE A CHEVEUX

Introduction

 

              Les pinces à cheveux sont des objets très anciens utilisés dès l’Age de bronze. En effet, les fouilles archéologiques ont révélé des vestiges d’épingles à cheveux en métal, ivoire, bronze ou encore bois sculpté. Il s’agissait alors d’objets luxueux dont l’usage était réservé aux classes aisées chez les Égyptiens, les Grecs ou encore les Romains. Les pinces à cheveux sont utilisées pour maintenir les cheveux en place ou alors dans la réalisation de coiffures élaborées. A l’origine, les pinces à cheveux étaient des bijoux. Aujourd’hui leur utilisation s’est démocratisée. Il existe une multitude de types de pinces à cheveux différentes : les barrettes, les pinces à chignons ou les pinces crabes en sont quelques exemples. La pince à cheveux a déjà subi de nombreuses innovations au cours de son histoire, un grand nombre de brevets ont été déposés. Cependant, la forme de la pince à cheveux connu son évolution la plus importante en 1901 avec l'invention de l'épingle à cheveux en spirale par l’ingénieur néo-zélandais Godward Ernest.

La pince à cheveux est donc un objet couramment utilisé pour sa fonctionnalité mais aussi car il s’agit d’un accessoire de mode. Malgré cela, la pince à cheveux possède de nombreuses imperfections que nous nous proposons d’étudier grâce à la méthode TRIZ.

La méthode TRIZ (acronyme russe de la théorie de résolution des problèmes inventifs) est une technique inventée en 1946 par un ingénieur soviétique, qui consiste en un ensemble de lois permettant l’innovation technique. Elle propose de résoudre des contradictions en s’inspirant de solutions utilisées dans un autre domaine. Pour ce projet, nous utiliserons le logiciel Steps et nous étudierons la pince crabe.

 

               La pince crabe désigne une pince à cheveux comportant deux branches courbées se terminant par des dents (que nous appellerons le mors) qui ont pour rôle maintenir les cheveux en place. Ces deux branches sont reliées entre elles par le biais d’une tige métallique autour duquel elles peuvent pivoter. Elles sont maintenues par un ressort qui est au repos lorsque la pince est fermée. 

               La plupart du temps, les branches et le mors sont en plastique et le ressort et la tige sont en métal. Ces choix de matériaux posent problème car le métal est susceptible de rouiller et le plastique rigide est inconfortable et fragile.

               Dans le cadre de notre étude nous nous proposons d’innover le système actuel de la pince à cheveux. Nous avons décidé de cibler un public essentiellement féminin dont la tranche d’âge est comprise entre 10 et 70 ans.

 

Analyse

Intégralité des parties

 

               Cette fenêtre du logiciel schématise le fonctionnement d'une pince à cheveux en exposant les pièces constituant le système et leurs interactions. La fonction principale de la pince à cheveux est "maintenir les cheveux en place". Pour cela elle utilise l'énergie mécanique. L'énergie mécanique entre dans le système au niveau des branches, puis est transmise par le biais d'un ressort de torsion au mors qui réalise physiquement la fonction principale. Nous devons définir les éléments du sous-système et du super-système. Le sous-système désigne toutes les pièces qui composent la pince à cheveux, soit : les branches, le mors, la tige et le ressort. Le super-système désigne l'environnement de la pince à cheveux : les mains, les cheveux, les espaces de rangement...

 

 

 

Multi-écrans

 

                 Le diagramme multi-écrans permet de retracer l'historique de l'évolution de la pince. Nous comparons dans cet écran une pince à cheveux actuelle avec une épingle à cheveux en bronze datant de 2000 ans av. J.-C. On liste les évolutions subies par le super-système, le système et le sous-système en précisant si elles correspondent à une amélioration ou une dégradation. Pour chaque paramètre, on écrit une hypothèse idéaliste. Ces hypothèses sont des pistes d'évolution du système actuel vers sa forme future.

 

 

Explication des fonctions :

  1. Espace de rangement : Cette fonction représente la capacité d’adaptation de la pince à cheveux à ses espaces de rangement. Cette fonction s’est améliorée.

  2. Dureté : Cette fonction désigne la rigidité de la pince à cheveux.

  3. Ergonomie : Cette fonction désigne la facilité d’utilisation de la pince à cheveux.

  4. Longévité : Cette fonction représente la durée pendant laquelle le produit est utilisable. Cette durée pourrait être augmentée par l’utilisation de matériaux plus résistants.

  5. Monobloc : Cette fonction caractérise une pince à cheveux où tous les composants sont assemblés (cas de la pince crabe) ce qui facilite nettement l’utilisation.

  6. Poids : Cette fonction représente le poids de tous les éléments de la pince à cheveux. Le poids de la pince à cheveux doit être minimal. Cette fonction s’est améliorée par l’utilisation de matériaux peu denses comme le plastique.

  7. Prix : Cette fonction représente le prix de la pince. Il doit être le plus bas possible afin de rester compétitif.

  8. Recyclage : Cette fonction désigne la capacité des pièces du sous-système à être recyclées.

  9. Taille : Cette fonction représente les dimensions de la pince à cheveux. Nous pensons que la taille de la pince devrait pouvoir s’adapter en fonction du besoin.

  10. Emprise : Cette fonction désigne la capacité de la pince à remplir sa fonction principale, c’est-à-dire maintenir les cheveux en place.

  11. Matériaux : Cette fonction désigne le choix des matériaux utilisés pour la conception de la pince à cheveux.

  12. Nombre de pièces : Cette fonction désigne le nombre de pièces qui composent la pince à cheveux. Plus ce nombre est élevé, plus la fabrication de la pince est compliquée.

  13. Prise en main : Cette fonction désigne la facilité de préhension de la pince à cheveux.

  14. Résistance à l’eau : Cette fonction représente la capacité de la pince à résister à l’eau. En effet les parties métalliques ont tendance à rouiller.

 

Maturité du système

 

Dans cette fenêtre nous devons choisir vers quel type d’innovation nous souhaitons nous diriger dans cette étude : soit dans la continuité, soit en rupture avec l’évolution actuelle du système. Pour cela nous devons situer sur le graphe le stade d’évolution de la pince à cheveux actuelle. Nous estimons que pour faire progresser la pince à cheveux, nous devons nous intéresser à une rupture. En d’autres termes, il faudrait changer de technologie ou ajuter des fonctionnalités au système existant.

 

 

 

Lois d'évolution

 

               Cette fenêtre du logiciel Steps, présente neuf lois d’évolution. Dans cette étape de la méthode, nous évaluons (en bleu) sur une échelle de un à six si le système actuel satisfait ou non les lois d’évolution. Et dans ce dernier cas, le logiciel formule des hypothèses sur des pistes d’évolutions envisageables pour la pince à cheveux.

Dans notre étude, les deux lois qui se dégagent sont :

  • 4. Idéalité

  • 8. Dynamisation et contrôlabilité

 

 

Poly-contradictions

 

                 Cette fenêtre du logiciel permet de faire ressortir des contradictions. C'est à dire les paramètres qui entrent en opposition lorsqu'on essaie de réaliser à la fois l'idéalité des hypothèses. Pour cela on différencie les paramètres d'actions (PA) et les paramètres d'évaluation (PE). Les paramètres d’action sont les paramètres sur lesquels le constructeur a un pouvoir de modification d’état. Les paramètres d’évaluation sont des paramètres qui évaluent l’aspect positif ou négatif résultant d’un choix du concepteur. Donc en jouant sur les paramètres d’action, on influe sur les paramètres d’évaluation.

 

 

 

Nous avons donc défini 7 paramètres d’action : l’emprise, la taille, la longévité, les matériaux utilisés, la préhension, l’attractivité et le nombre de pièces. Nous avons également défini paramètres d’évaluation : l’ergonomie, l’adaptation aux espaces de rangement, l’esthétique, le prix, le poids, la dureté, le recyclage, monobloc, la dureté, la résistance à l’eau, la taille des surfaces de contact, l’efficacité et la rugosité.

 

              Une fois que nous avons déterminé la nature de chaque paramètre, nous devons associer les paramètres d’action avec l’élément de la pince à cheveux qu’ils caractérisent. Il faut ensuite écrire les deux états opposés qui caractérisent ce paramètre d’action grâce à deux antonymes et expliquer quels paramètres d’évaluation se sont amélioré dans un cas et dégradé dans l’autre cas. Pour terminer on peut distribuer un poids à chaque paramètre pour lui accorder plus ou moins d’importance dans l’évolution future du système.

 

              Pour illustrer cette étape, voici un exemple. Le paramètre d’action intitulé « Taille » décrit la pince à cheveux dans son ensemble. Les deux états contraires pouvant décrire les dimensions de la pince sont grande ou petite. Ensuite nous avons associé les paramètres d’évaluation ergonomie, espace de rangement et poids. En effet plus la taille d’un objet est importante, plus son poids sera grand, et plus les options de rangement seront limitées. Aussi, plus la taille de l’objet est petite, plus il sera difficile d’utilisation ce qui impact l’ergonomie.

 

 

 

Résolution

Contradictions proposées

 

              A présent, nous devons classer les contradictions obtenues en fonction pertinence. Ce graphique décompose les poly-contradictions en contradictions simples et les représente sous forme de bulles. Plus la bulle se situe en haut à droite du graphique, plus la contradiction est importante. L'importance des contradictions est calculée à partir de son poids, son universalité et son rayonnement.

 

 

 

Matrice

 

                  Afin de résoudre les contradictions de la fenêtre précédente, nous utilisons la matrice. En cliquant sur une des bulles du graphique, on se retrouve dans une nouvelle fenêtre du logicielle. Nous devons alors choisir entre les deux paramètres d’évolution en opposition, lequel nous souhaitons favoriser pour résoudre la contradiction. Ensuite, nous devons caractériser chaque paramètre par un des 40 principes inventifs, en choisissant celui qui lui correspond le mieux. La matrice renvoie un histogramme proposant des pistes de solutions. Il suggère les solutions les plus employées dans la même situation.

 

 

                  Par exemple, pour la contradiction 2.1, le matériau utilisé pour concevoir la pince à cheveux doit être à la fois rigide pour satisfaire la dureté et souple pour satisfaire le poids. La dureté du matériau est un paramètre proche de la tenue mécanique : l’état qualitatif de robustesse, capacité de résistance aux sollicitations diverses, durabilité et aptitude à résister à la rupture. Le poids est un paramètre proche de la masse d’un objet mobile : masse d’un objet dans un champs de gravitation, force que cet objet exerce sur son support ou sa suspension.

Le principe à privilégier est le principe 40 : Matériaux composites, remplacer des matériaux homogènes par des composites.

 

 

Concept de solution

                 Dans cette étape, nous devons rechercher des solutions pour résoudre individuellement les contradictions précédentes. Le logiciel classe les contradictions selon leur ordre d'importance. Les principes inventifs ayant retenus notre attention pour amener la pince à cheveux vers sa solution optimisée sont :

- Le changement de dimension 17

- La sphéricité 14

- La qualité locale 3

- Les matériaux composites 40

 

Solution

Choix du concept de solution

 

                Cet onglet de la méthode TRIZ consiste à évaluer l'influence des solutions dans la résolution des contradictions. Pour cela nous avons rempli un tableau intitulé "éditeur de grille d'évaluation". Dans ce tableau nous avons indiqué à l'aide d'un curseur si la solution proposée impactera fortement, moyennement ou pas du tout chaque paramètre d'évaluation et si cet impact est positif ou négatif.

                Ici par exemple, la solution changement de dimension de la pince à cheveux impactera fortement et de manière positive la taille des surfaces de contact de la pince. En revanche, elle impactera très négativement son poids et pas du tout sa capacité pouvoir être recyclée.

 

 

                Le logiciel affiche ensuite sur un graphique les liens entre les solutions et les contradictions, en fonctions des données entrées dans le tableau précédent.

                Le but de cette étude étant de trouver un concept innovant pour faire évoluer la pince à cheveux, nous allons considérer la solution permettant de résoudre le plus grand nombre de contradictions à la fois.

 

 

Solution détaillée

 

                     Dans cette dernière étape, nous détaillons la solution à laquelle nous sommes parvenues.

                   Voici un schéma vu de face de la pince à cheveux. L'extérieur des branches et l'intérieur du mors sont recouverts d'une surface agrippante pour faciliter la préhension et le maintien de la pince. Le ressort a disparut et a été remplacé par une liaison pivot entre la pièce gauche et la pièce droite. Pour assurer la fermeture de la pince, des aimants sont placés aux extrémitées de chacune des pièces. La nouvelle pince est entièrement en plastique donc, par conséquant, résistante à l'eau ainsi qu'à l'humidité. La pince à cheveux a une forme sphérique pour optimiser sa fonction principale qui est :  "maintenir les cheveux en place".

 

 

                      Voici un schéma vu de face de la pièce gauche isolée :

 

 

                      Voici un schéma vu de face de la pièce droite isolée :

 

 

                          Voici un schéma vu du haut de la pince à cheveux :

                          Pour pouvoir adapter la taille de la pince à cheveux, il y a un système d'emboîtement situé dans la continiuité de l'axe de la laison pivot. Ce système sert à emboîter deux ou plusieurs pinces à cheveux entre elles. Il permet d'aporter plus de flexibilité au niveau des dimensions de la pince.

 

 

 

Conclusion

              Cette solution permet de réaliser la fonction principale de la pince à cheveux, c'est-à-dire maintenir les cheveux grâce aux aimants intégrés. Comme elle est composée de deux matériaux elle est plus solide ce qui allonge la durée de vie de la pince. De plus, les zones recouvertes de surface agrippante apportent un meilleur maintien de la coiffure et facilite la préhension de l'objet. Et le système d'emboîtement permet de régler facilement la taille de la pince: 

              Ainsi, cette pince à cheveux est conçue pour répondre à différents besoins, rendue plus résitante, et son usage reste simple et intuitif.

 

https://drive.google.com/open?id=0B6eMNyJSYJ-mNURxb0wzWGdkaWM

 

 

 

 

 

 

 
 

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