Cutter

Projet Cutter

Introduction

Pour ce premier projet d'innovation, nous avons décidé de nous orienter vers un objet assez simple, qui n'a pas connu d'évolution conséquente depuis ses premières utilisations, et pour lequel nous portons un intérêt (du fait de la présence d'architectes dans l'école) : le cutter. Nous nous sommes donc lancés avec cet objet dans la méthode TRIZ et dans le processus d'innovation. 

I- Le marché actuel

La première étape essentielle pour notre travail d'innovation a été de consulter le marché actuel, et de partir du modèle de cutter le plus avancé pour innover. Après quelques recherches, le cutter sélectionné est donc pour nous ce qui se fait de mieux actuellement sur le marché du cutter : 

Ce cutter présente plusieurs avantages, notamment sur la sécurité d'utilisation, avec une gachette à actionner pour faire sortir la lame en cours d'utilisation, et une surface d'appui assez large pour découper sans effort. Il reste néanmoins très ressemblant avec des cutters plus "classiques", laissant donc place à de possibles solutions innovantes sur l'objet. 

II- Le processus innovant

La K-Map

Pour la suite de l'électif, nous nous sommes efforcés de mettre en place la méthode TRIZ afin de réussir à innover sur notre objet. Nous avons donc construit notre K-Map. Celle-ci comporte 8 problèmes et 6 solutions partielles, le problème identifié comme clef étant "La lame du cutter doit rester tranchante". Le reste de la K-Map identifie tous les autres problèmes mis au jour :

Une fois cette K-Map finalisée, nous avons commencé le processus d'analyse et de résolution des problèmes identifiés. 

L'intégralité des parties

L'étape suivant du processus innovant a été la création de l'intégralité des parties de notre objet. Nous avons d'abord identifié la fonction principale utile de notre objet, résumée par la phrase : "le cutter coupe le matériau."

Nous avons ensuite décomposé le système en 3 sous parties, le moteur, la transmission et le travail, respectivement le manche, le bâtis et la lame. Les éléments de contrôle pour le cutter sont la main et les yeux. Finalement, la main confère au manche de l'énergie mécanique nécessaire à la réalisation de la FPU, le diagramme obtenu est le suivant : 

Diagramme multi-écrans

L'étape suivante pour nous a été la création du diagramme multi-écrans pour notre cutter. Le super-système, constitué des éléments contribuants à la vie de notre système, est constitué dans le présent de l'Homme et du matériau. Pour le passé, nous avons dû identifier ce qui semblait être le plus vieil ancêtre du cutter. Celui-ci présentait uniquement un bâtis (la préhension se faisant quasimment au niveau de la lame), et le super-système est le même que dans le présent. Il est ainsi évident qu'entre le passé et le présent, des évolutions favorables en terme de maniabilité, sécurité et nombre d'utilisations avant la casse ont eu lieu. Néanmoins, certaines évolutions ont été plutôt défavorables pour notre objet, comme l'augmentation de son coût et de son encombrement, ou la solidité des matériaux découpés au niveau du super-système. Pour le futur, nous avons émis quelques hypothèses d'évolutions assez invraisemblables qui constituent uniquement des pistes pour la suite, comme : "un cutter qui se manie tout seul" (résolvant le problème de maniabilité), "un cutter immatériel" (résolvant le problème d'encombrement), "un cutter avec un nombre d'utilisations illimité" (résolvant le soucis de durabilité), ou bien pour le super-système "un matériau qui se découpe précisement sans cutter". Le diagramme multi-écrans final est le suivant : 

Lois d'évolution

L'étape suivante dans la méthode TRIZ a été d'appliquer une à une les 9 lois d'évolution à notre cutter pour essayer d'émettre des hypothèses d'évolutions à partir de celles-ci. Notre diagramme des lois final est le suivant : 

On peut voir que seulement 4 lois ont menées à des hypothèses d'évolution, la démarche complète ayant été : 

  • Loi 1, intégralité des parties : l'élément de contrôle du cutter n'est pas idéal (puisque des erreurs dans la découpe notamment peuvent exister), une hypothèse peut ainsi découler de cette loi : Un cutter qui auto-guide la découpe.
  • Loi 2, efficience : Pour notre système, nous avons considéré que l'énergie fournie par l'utilisateur ne subissait quasimment aucune perte entre le manche et la lame, cette loi n'a donc pas mené à une hypothèse. 
  • Loi 3, harmonie : Chaque relations entre les éléments constituants notre cutter sont de nature à optimiser la découpe, cette loi ne mène donc à aucune hypothèse. 
  • Loi 4, idéalité : Le cutter n'atteint pour l'instant pas son idéal, cette loi mène donc à une hypothèse de la situation idéale : Le matériau se coupe sans l'intervention du cutter.
  • Loi 5, incohérence interne : Le manche, le bâti et la lame de notre cutter ne sont pas déficient (aucun n'handicape le système), aucune hypothèse ne découle de cette loi.
  • Loi 6, transition vers le super-système : Il ne semble pas exister de super-système viable pouvant absorber la FPU du cutter et son avenir ne semble pas compromis, cette loi ne mène donc pas vers une hypothèse d'évolution. 
  • Loi 7, transition vers le micro-niveau : Il nous a semblé ici que pour la réalisation de la découpe, la lame du cutter a épuisé les ressources de son développement, cette loi a donc mené à l'hypothèse : "La lame pourrait passer de l'état actuel à plasma pour maximiser la fonction coupe". 
  • Loi 8, dynamisation : Un cutter articulé ou souple ne semble pas optimiser notre FPU et nous ferait même perdre en maniabilité, cette loi n'est donc pas adaptée pour émettre une hypothèse. 
  • Loi 9, accroissement substance-champ : Pour cette loi, nous avons trouvé une hypothèse d'évolution qui est : "Le cutter pourrait renforcer ses capacités fonctionnelles en ajoutant à la fonction coupe le matériau la fonction stockage des lames.

Chacune de ces loi a été évalué qualitativement de 0 à 5 pour construire le diagramme ci-dessus, afin de dégager une tendance sur le suivi de l'évolution du cutter.

Formulation des contraditions

L'étape de la formulation des contradictions est une étape clef de la méthode TRIZ. La résolution de la contradiction ne doit pas faire apparaître de compromis. Pour formuler nos contradictions, nous avons dû retenir nos paramètres d'évaluation et nos paramètres d'action. À chaque paramètre est associé une unité pour le quantifier, et une valeur donnée arbitrairement décidant de l'importance que nous allons lui accorder pour la phase suivante du diagramme à bulles. Voici un tableau résumé des paramètres retenus : 

Tableau récapitulatif des paramètres retenus
Nom du paramètre Type de paramètre Unité  Valeur Va Va barre
Epaisseur Action mm 8 Lame très fine Lame très épaisse
Surface d'appui Action cm2 5 Surface d'appui élevée  Surface d'appui faible
Taille Action cm 6 Le cutter est grand Le cutter est petit
Taille de la lame Action cm  7 La lame est longue La lame est courte
Taille utile / Taille totale Action   7 Le cutter est optimisé Le cutter n'est pas optimisé
Coût Evaluation 3
Dureté Evaluation C 9
Encombrement Evaluation cm 6
Epaisseur du trait de coupe Evaluation mm 9
Maniabilité Evaluation   7
Nombre d'utilisations avant la casse Evaluation nb 5
Nombre de blessures par an Evaluation nb 7
Pression d'application nécessaire Evaluation kg/cm3 6
Profondeur de coupe Evaluation mm 6

 
 
 
 

Une fois ces paramètres triés et retenus, nous avons formuler nos contradictions / polycontradictions, qui sont au nombre de 5 : 

 

 

 

 

Diagramme à bulles

Une fois ces contradictions identifiées, nous avons donc affiché le diagramme à bulles pour entamer la phase de résolution :

 

Nous avons ensuite choisi de nous attarder sur la résolution des 3 bulles placées le plus en haut à droite. Pour la bulle la plus en haut à droite (lié à la contradiction sur la taille de la lame), le paramètre de la matrice associé à la maniabilité est le principe 33 (facilité d'utilisation), et pour celui associé à l'encombrement il s'agit du principe 7 (Volume d'un objet mobile). La matrice TRIZ finale associée est la suivante : 

Pour la bulle suivante, qui traite toujours la même contradiction, le paramètre de la matrice associé à la profondeur de coupe est le principe 27 (fiabilité), et pour la maniabilité le principe 33 (facilité d'utilisation). La matrice TRIZ associé est la suivante : 

Enfin, pour la dernière bulle, le paramètre de la matrice associé à la maniabilité est le principe 33 (facilité d'utilisation), et les paramètres associés au nombre de blessures par an sont les principes 30 et 31, à savoir les facteurs nuisibles agissant sur l'objet et les facteurs nuisibles de l'objet lui-même. La matrice associé est celle-ci :

III- Solutions proposées

À partir du principe 15, nous avons conceptualisé un cutter à roulettes, permettant un guidage et une sécurité optimale. Un pointeur laser intégré au bâti permet de suivre la trajectoire voulue, cette solution permet aussi la résolution de l'encombrement (la lame étant située sous le dispositif cubique, on peut ainsi diminuer la taille du bâti final à un cube qui rentre dans la main. Nous avons aussi pensé à la possibilité d'utiliser le bâti inutile pour stocker les lames restantes. Le schéma de la solution est le suivant : 

Notre deuxième solution est un cutter dont la lame ne sort qu'au contact de la matière. Celle-ci résoud ainsi totalement les problèmes de sécurité. La lame sortirait grâce à un système de ressorts qui sous la pression appliquée lors de la découpe font sortir la lame. Ainsi, la longueur de lame déployée est réduite et nous assure le bon fonctionnement et la bonne maniabilité de notre cutter. Le schéma de la solution est le suivant : 

Conclusion

Pour conclure, ce projet nous a permis de mettre en oeuvre la méthode TRIZ que nous avions vu en STH. Il nous a permis de compléter nos connaissances pour la création d'un projet innovant, et le suivi de ce module nous a apporté des compétences transversales applicables dans divers domaines.

 

Espace Membres

  • over a year ago

Newsletter

Inscrivez-vous à notre newsletter...

Email: