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Double-drink

Étudiantes en deuxième année de plasturgie à l'INSA, nous avons pour projet de réaliser une gourde permettant de transporter deux liquides. L'originalité de notre projet vient de l'inclusion d'un gobelet thermos amovible. Notre gourde baptisée “Double Drink” saura vous accompagner partout où vous irez !

Introduction

    Vous êtes sportif, travailleur ou fêtard ? Notre projet innovant “Double Drink” est fait pour vous ! Notre gourde comprend un compartiment thermos parfait pour contenir du café, des boissons énergisantes, des jus de fruits ou encore de l’alcool, en plus de votre eau. Petit bonus : le verre amovible est compatible avec les machines à café de l’INSA !  

Fini les choix cornéliens entre 2 boissons, fini le gaspillage de gobelets jetables, bienvenue à la Double Drink !


Découvrez notre projet grâce à cette présentation. Tout d’abord, nous vous expliquerons en détails les fonctions de notre gourde. Ensuite, nous vous décrirons chaque élément la composant, puis nous finirons par son évolution tout au long du projet.

 

I - Analyse fonctionnelle

Nous avons tout d'abord réalisé une analyse fonctionnelle afin de bien cerner les fonctions de notre gourde.

Bête à cornes :

 

Pieuvre :

Tableau des fonctons :

Contrôle de validité du besoin :

Pourquoi le besoin existe-t-il ?

Parce que le transport de plusieurs boissons est très volumineux

Parce que nous devons réduire notre consommation de plastique jetable


Pour quoi le besoin existe-t-il ?

Pour transporter deux boissons simultanément

Pour réduire le volume de ce que l’on doit transporter / réduire sa quantité de sucre

Pour réduire la consommation de gobelets et bouteilles en plastique jetable

 

Qu’est ce qui peut le faire évoluer ?

L’interdiction d’utilisation de bouteilles/gobelets en plastique jetable

 

Qu’est ce qui peut le faire disparaître ?

Si l’on a plus besoin de transporter de boisson

Si l’on a plus besoin de s’hydrater

 

Dans sa forme actuelle, le besoin est-t-il validé ?      oui  ■              non 

Pourquoi ?         →  Peu de chance de voir le système disparaître dans les 10 ans

 

II - Présentation des composants

  

a) La gourde 

La gourde est le contenant principal de la “Double-Drink”. Seule, elle peut contenir un litre de boisson. Après l’ajout des autres composants, la gourde pourra contenir un volume d’un demi-litre. Cette partie a été conçue pour contenir n’importe quel type de boissons.

 

b) Le compartiment 

Afin d’assurer la fonction thermos, nous avons créé un compartiment servant à contenir le verre. Ce compartiment est amovible et s’insère dans la gourde grâce à un cran fin dont l’emplacement est creusé dans la gourde. Ainsi, le compartiment est en suspension dans la gourde. La fonction thermos est rendue possible grâce à la présence de picots sur toutes les faces internes du compartiment. De cette façon, ils créent une couche d’air isolante autour du verre. 

 

c) Le verre 

Le verre a une contenance d’environ 200 mL, permettant ainsi de contenir deux cafés courts ou un long. C’est le contenant qui a été conçu pour comporter une boisson chaude (ou même une boisson fraîche !). Il est doté d’une petite languette afin de l’insérer et le retirer facilement, même plein, de son compartiment. Petit bonus pour les Insassiens : il est compatible avec les machines à café de l’INSA !

 

d) Le bouchon

Pour fermer la gourde, nous avons conçu un bouchon à 2 ouvertures, afin de pouvoir switcher de boisson à volonté en toute praticité ! Pour cela, deux petits couvercles glissent sur la paroi supérieure du bouchon. De plus, afin d’éviter les catastrophes, l’ouverture d’un couvercle bloque le second en position fermée. 

 

e) Le joint 

Afin de garantir l’étanchéité de notre gourde, et surtout pour que les deux boissons transportées ne se mélangent pas, nous avons décidé d’intégrer un joint. Pour permettre de manipuler les différents composants aisément, ce-dernier est attaché au bouchon par l’intermédiaire de deux picots sphériques qui pénètrent dans la matière souple du joint.

 

f) Matériaux pour la conception

Notre gourde impose différentes contraintes quant aux matériaux à utiliser. En effet, nous voulons que notre gourde soit thermos. De plus, elle doit contenir des produits destinés à la consommation et doit être étanche.


L’ Objet30 Prime est la machine disponible au fablab qui présente le plus de diversité de matériaux. Ainsi, nous nous sommes renseignées sur des matériaux résistants à la chaleur et isothermes pour imprimer le verre avec cette machine. Sur son site, nous avons trouvé le matériau RGD525. C’est un matériau blanc et résistant à de hautes températures.

Pour assurer l’étanchéité au niveau du joint, nous avons choisi d’utiliser un matériau flexible, type caoutchouc. Nous avons trouvé plusieurs matériaux correspondants à cette description: l’Agilus 30 FLX935, le TangoGray FLX950, le TangoBlack FLX973, le TangoPlus FLX930 et le TangoBlackPlus FLX980.

Pour la gourde, nous souhaitions utiliser un matériau transparent. Nous avons trouvé deux matériaux qui conviennent: le RGD720 et le Veroclear RGD810.

Enfin, sur cette machine et pour le reste des pièces, du RGD515 ou du RGD535 peuvent être utilisés.


Nous avons aussi regardé les matériaux disponibles sur l’Ultimaker 3, même si ils correspondent moins à ce que nous voulions idéalement pour notre gourde.

Ainsi, il existe du PC qui possède une bonne résistance à la chaleur et de l’ABS, disponible en plusieurs couleurs.

Tous ces matériaux n’étant pas disponibles pour notre projet, nous avons finalement imprimé nos pièces en ABS sur la Fortus 250mc.

III. Evolution de la Double Drink


Nous avons tout d’abord dessiné toutes les pièces sur CREO, puis nous les avons imprimées sur différentes machines en 3D. La première étape de réalisation de la maquette était de créer un premeir prototype afin de vérifier les dimensions et le bon assemblage des pièces. 

 

Le verre est le premier élément que nous avons conçu et imprimé. C’est l’élément le plus simple de notre projet. Nous avons choisi de l’imprimer avec l’Ultimaker, cela nous a permis de faire une pièce sans support. Après avoir dû redimensionner certains éléments, nous avons été contraintes de réimprimer le verre, et pour plus de simplicité nous l’avons réimprimé avec la Fortus, machine que nous utilisons pour tous les autres composants.

 

 

Pour la gourde, lors de la conception CREO, nous avons eu des problèmes quant à la réalisation du taraudage. En effet, nous n’avions jamais réalisé cette fonction auparavant. Lors de notre première impression, il est apparu que nous avions réalisé de nombreuses erreurs de dimensionnements, notamment quant à l’emboîtement du cran du compartiment dans la gourde. Le jeu était trop serré et ne permettait pas d’insérer et de retirer aisément le compartiment, même après avoir poli les surfaces longuement. Nous avons donc finalement réimprimé notre gourde ainsi que le compartiment pour obtenir un résultat satisfaisant, même si le jeu demeure serré.   

 

   

 

Pour le compartiment, nous avons eu des difficultés sur CREO à réaliser les picots sur la face incurvée. Nous avons aussi eu du mal à choisir la machine sur laquelle l’imprimer, ne voulant pas utiliser trop de support mais finalement, nous avons quand même utilisé la Fortus. Après impression, nous avons un ajustement comme souhaité : le verre s’insère et se retire parfaitement du compartiment, tout en conservant l’aspect thermos, grâce aux picots qui forment une couche d’air isolante.

 

 

Nous nous sommes ensuite concentrées sur l’impression des deux composants les plus complexes de la Double Drink : le joint d’étanchéité et le bouchon.

 

En ce qui concerne le joint, nous avons utilisé la machine Form2 afin de pouvoir obtenir un joint en résine souple. Tout d’abord, il nous a fallu changer la résine de la machine, l’ancienne étant une résine solide, inadaptée pour notre pièce. Ensuite, nous nous sommes attelées au démarrage de la machine. Tout ne s’est cependant pas déroulé comme prévu. En effet, le premier résultat n’était pas complet et ses finitions étaient très grossières. Nous avons réfléchi à ce qui avait pu engendrer le manque de l’un des rebords de la pièce. La Form2 fonctionne par polymérisation de résine liquide grâce à un laser. Nous avons donc pensé que la partie manquante n’était pas atteignable par le laser, et par conséquent nous avons modifié l’orientation de notre pièce selon l’axe z.

Peu après, nous avons également appris que la pièce nécessitait un traitement post-impression. Nous l’avons donc nettoyée dans un bain d’isopropanol afin d’enlever la couche de résine grasse, puis rincée à l’eau, et enfin laissée cuire une heure à 60 degrés. Le résultat après traitement était en nette amélioration mais toujours insatisfaisant.

Finalement, nous avons relancé l’impression d’un second exemplaire du joint. Ce second essai s’est avéré d’autant plus catastrophique. Une grand partie de la pièce ne s’est pas imprimée. Nous supposons qu’un manque de résine dans le bac en est à l’origine mais nous n’avons aucune certitude.

Enfin, alors que nous souhaitions lancer un troisième essai, nous avons eu le regret de constater que la machine n’arrivait plus à fonctionner correctement. Nous n’avons donc pas pu imprimer ce composant, et son impression sur la fortus serait inutile car il nous fallait une matière souple.

 

Notre dernier composant à imprimer est un assemblage du couvercle, de la bague, et des deux glissières de fermeture. Pour cela, nous avons utilisé la machine Lisa2 qui fonctionne grâce à de la poudre de polyamide toxique, à manipuler avec précaution et équipements de sécurité.

Nous avons ainsi demandé de l’aide à un doctorant. Il a su nous aiguiller en ce qui concerne les réglages de la machine, la manipulation des produits et la réalisation du modèle à soumettre à la Lisa2.

Dans un premier temps, toutes les impressions lancées avortaient dans la première heure d’impression à cause d’un manque d’oxygène dans la machine.

Une fois cette difficulté surmontée, nous avons pu imprimer notre assemblage. Le premier essai a été peu concluant : toutes les pièces étaient soudées les unes aux autres et la pièce avait un aspect boursouflé comme si la matière avait bullé. Il s’est avéré que la température de réglage était trop élevée, entraînant ces aspects indésirables.

Nous avons à nouveau imprimé notre pièce, à une température plus basse, mais le résultat n'était pas plus convaincant.

 

    Pièce imprimée avec la LISA2

 

Nous nous sommes rendues comptes que le problème venait de la poudre. Cependant, comme nous n’avons pas pu en recommander, nous avons dû repenser notre assemblage pour qu’il soit démontable.

Nous avons finalement imprimé tous les composants de l’assemblage séparément. Afin de réaliser les liaisons souhaitées a posteriori, le plus simple est de fendre la bague dans sa hauteur, puis de l’assembler dans l’espace conçu à cet effet. Pour les deux glissières présentes sur le bouchon, nous avons finalement décidé de ne pas arrêter leur course, ils seront donc constamment démontables.

 

    Pièces imprimées avec la Fortus 250mc

 

Finalement, nous avons obtenu une gourde bicolore en changeant la matière au milieu de son impression. 

 

  

 

Nous voulions réaliser une lumière sur la gourde pour plus d'esthétisme. En effet, notre idéé initiale était d'imprimer la gourde en une matière transparente mais d'une part nous n'avions pas cette matière et d'autre part, il est difficile d'obtenir des pièces véritablement transparentes en impression 3D. Notre encadrant, nous a donc proposé d'ajouter une lumière. Cependant, après toutes nos péripéties, nous avons été prises par le temps. Nous avons ainsi préféré nous concentrer sur nos autres pièces afin de pouvoir rendre un travail fini.

 

Conclusion

 

Ce projet nous a particulièrement plu, nous faisant sortir de la théorie des cours. Après plusieurs propositions d’idées “innovantes”, nous étions enthousiastes pour la même idée : la création d’une gourde thermos à 2 compartiments, le verre étant compatible avec les machines à café de l’INSA. Très vite, nous nous sommes attaquées à la conception CREO et avons dès lors choisi les machines que nous souhaitions utiliser. Les pièces sur CREO étaient terminées dès mi-novembre, mais des problèmes avec les machines nous ont freiné dans notre élan et nous ont obligé à être très souvent présentes au fablab afin trouver des solutions. De même, la Fortus était souvent indisponible, prise par d’autres groupes, ce qui nous a empêché d’avancer au rythme souhaité. Finalement, nous étions tout de même frustrées par les méthodes choisies car nous n’avons pas pu utiliser les machines souhaitées. Nous étions ambitieuses mais les problèmes rencontrés avec les machines nous ont empêché de finaliser la gourde comme nous le voulions.  

Néanmoins, ce projet nous a énormément fait progresser sur CREO et nous a permis d’apprendre à utiliser les différentes machines du Fablab (Ultimaker, Lisa2, Form2 et la Fortus). Nous étions toutes motivées pour ce projet et avons ainsi réalisé un bon travail de groupe. Il nous a fait comprendre que trouver une idée innovante qui n’existe pas sur le marché est difficile et sa conception n’en est pas moins. Il faut savoir contourner les problèmes rencontrés et s’organiser au mieux afin de rendre un projet à temps.

 

Enfin, nous souhaitons remercier :

 

- M. Cavallucci, de nous avoir permises de réaliser ce projet, de nous avoir encadrées et conseillées,

- L’INSA, qui nous a laissé utiliser ses machines et nous a fourni les matériaux nécessaires à la conception,

- Le doctorant anonyme, qui a eu la patience de nous aider régulièrement sur LISA2 afin de comprendre pourquoi elle ne fonctionnait pas, 

- Ainsi que plusieurs professeurs et techniciens, qui nous ont donné des conseils et aidé dans des manipulations.

 

 

 

 

 

 

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