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Supplément de casier portatif

 

 

INTRODUCTION 

Nous sommes 4 étudiants en 2ème année de Plasturgie à l’insa de Strasbourg. Pour notre premier semestre de cette 2ème année, il nous est demandé de concevoir et de produire un objet innovant. Nous avions donc une grande liberté dans la conception de notre projet. Pour réduire les possibilités, nous nous sommes imposé un thème : aider les étudiants. L’idée nous est alors venue en cours, en effet nos cours se déroulent dans des amphithéâtres avec très peu de places pour poser ses documents. C’est pourquoi nous avons décidé de concevoir un objet permettant à l’étudiant d’avoir plus de place pour poser ses feuilles de cours par exemple, c’est ainsi qu’est née l’idée du casier portatif que les étudiants pourront transporter dans leur sac de cours. 

I. Les premières idées 

Après avoir trouvé l’objectif de notre projet, nous avons proposé différentes solutions permettant de répondre à notre problématique. 

Au fil du temps, nous avons décidé d’ajouter une fonctionnalité à ce casier portatif, il servira également de sous-mains pour l’utilisateur. Pour cela nous sommes passés par plusieurs croquis, en voici certains:

 

 

Le problème qui se présentait alors à nous était le suivant: comment satisfaire la fonction clips au niveau de la table ?

Pour pouvoir faire un choix de solution, nous avons fait une analyse fonctionnelle classique apprise en STH (1ere année).

 

II – Analyse fonctionnelle et cahier des charges


 

Afin de réaliser l’analyse fonctionnelle et le cahier des charges, nous avons commencé par définir le besoin ainsi que les fonctions auxquelles doit répondre notre produit. Nous nous sommes aidés de différents supports pour réaliser au mieux ce travail. 

 

Tout d’abord, la « bête à corne ». Celle-ci nous permet d’avoir rapidement une vue d’ensemble sur l’analyse du système choisi. 

 

 

Pour qui la Pochette-Casier est-elle utile ?

  • Etudiants
  • Voyageur en trains
  • Enfants
  • Dessinateurs
  • Travailleurs en extérieur 

Sur qui, sur quoi ça agit ?

  • Sur le confort des personnes désirant écrire
  • Personnes désirant gagner de la place sur leur table 
  • Sur le rangement 
  • Sur les tables classiques 
  • Les tables d'amphithéâtre
  • Les tables d’avion / de train
  • Les étagères 

Dans quel but, quel objectif ?

  • Trouver une solution au manque de place dans les amphithéâtres
  • Permettre d’avoir à disposition des feuilles et des documents importants lors de réunions / cours 
  • Avoir un support de note rigide 
  • Trouver rapidement ses outils de travail : règle, clef usb
  • Pouvoir écrire tout en buvant son café (porte gobelet)

Il faut ensuite définir la fonction principale de notre maquette, et donc répondre aux questions qui suivent ;

A quel besoin principal répond-elle ?

  • Obtenir un gain de place en cas d’espace de travail restreint.

Quelles sont les perspectives d’évolution du système ?

  • Arrêt de l’usage du papier (tous les supports sur tablettes / téléphones / ordinateurs)
  • Agrandissement des tables 


Grâce à la bête à corne, nous avons mis en avant la fonction principale attendue par notre système. Il est alors maintenant possible de dresser un cahier des charges en adéquation avec nos attentes dans le but de pouvoir procéder ensuite à la mise en plan et au dimensionnement de notre maquette. 

Nous réalisons également un diagramme pieuvre afin d’avoir une vue d’ensemble sur le cahier des charges comme ci-dessous :


Enfin, la rédaction du cahier des charges fonctionnel de la pochette casier découle automatiquement du travail réalisé :

 

 

Fonction 

Critère

FP1

Obtenir un gain de place en cas d’espace de travail restreint.

Permettre de ranger des feuilles A4 sous la table ainsi que d’avoir un support d’écriture.

FC1

La maquette doit résister au milieu environnant

Températures d'utilisation, Résistance à la durée, Résistants aux chocs

FC2

La maquette doit être facile à utiliser

Prise en main, utilisation intuitive

FC3

Limiter l'impact environnemental

Utiliser des matériaux recyclables.

FC4

Ne doit pas être dangereux pour l'utilisateur

Ne pas blesser l’utilisateur

FC5

Être esthétique.

Sobriété et discrétion.

Aspect moderne et attractif.

FC6

La maquette doit être financièrement cohérente

Prix minimum par rapport aux attentes.

FC7

La maquette doit respecter les normes

Utiliser des matériaux recyclables.

 

Bien évidemment ceci est un cahier des charges du système global qui pourrait être commercialisé, cependant notre maquette sera un modèle réduit de l’objet réel, et quelques fonctions seront plus difficilement respectables comme le critère portant sur l'esthétisme par exemple (mais nous y reviendrons après). Nous avons donc approfondi et détaillé chaque critère pour pouvoir utiliser au maximum ce tableau pour la conception et la réalisation de notre maquette. 

 

 

L’intérêt de ce cahier des charges était de nous permettre de permettre de savoir dans quelle direction nous allions axer le développement de la pièce afin de proposer une maquette fonctionnelle et rendant vraiment de ce que l’on souhaiterait comme produit potentiellement commerciale avec quelques améliorations bien évidemment.

 

Nous avons dû faire plusieurs choix techniques pour pouvoir mettre notre projet en place, des choix de dimensions, de conceptions, de fabrication… Lors de notre réflexion, nous avons eu plusieurs complications.

 

    Premièrement, nous avons choisis comme moyen de fixation un système de pincement de la table. 

Notre première idée était de faire des clips en impression 3D, mais cette solution a rapidement  été abandonnée car il était difficile de les attacher au support d’écriture ainsi qu’au casier. 

Nous avons donc choisi de créer un pincement entre un support d’écriture qui serait sur la table et une plaque qui reviendrait sous la table et soutiendrait le casier. Le pincement est donc réalisé en une seule pièce avec une plaque ABS pliée de 640x240x3mm. Pour le support d’écriture, nous avons choisi les dimensions 330x240mm pour permettre d’y poser une feuille A4. Nous avons ensuite plié la plaque à 90° sur 40 mm, ce qui correspond à l’épaisseur moyenne des tables d'amphithéâtres. Enfin, nous avons plié la plaque une troisième fois à un angle de 86° afin d’assurer le pincement de la table. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ensuite, nous devions attacher le casier à ce système de fixation. Pour cela, nous avons choisi de faire un casier pliable que l’on rabat sur la plaque qui effectue le pincement sous la table. Pour les bordures du casier, nous avons donc utilisé un plastique assez souple de façon à ce qu’il tienne le pli lorsque le casier est replié. De plus, elles sont séparées en trois parties distinctes : gauche, droite et l’arrière,  et non en une seule qui fait tout le tour. En effet, ce choix a pour but de rendre plus facile le pliage du plastique car nous avons remarqué qu’il était très compliqué d’effectuer un pliage sur la longueur au niveau de l’angle à 90°. Le matériau choisi est le PVC, que l’on retrouve dans les pochettes coins utilisées pour le rangement des feuilles. Le casier se déplie sur 6cm, et nous avons dû couper les côtés gauche et droite avec une légère forme triangulaire pour éviter que l’ouverture du casier ne tombe vers le bas et que les feuilles ne glissent lors de l’utilisation sur une table.

    Pour le fond du casier, il est à la même dimension que la plaque qui effectue le pincement au dessous de la table. Le matériau choisi est du polypropylène, utilisé pour les chemises plastiques.


 

III. Modélisation et Fabrication 

 

Dans un premier temps, nous avions eu l’idée de concevoir deux petit clips qui permettrait de maintenir le système globale, bien que cette solution n’ai pas été retenue, nous sommes allés jusqu’à l’impression de pièce prototypes pour en obtenir une conclusion sur la faisabilité. Il est donc nécessaire de faire apparaître cette partie dans notre rapport.

Les Clips ont été modélisés et imprimés en PLA, voici les résultats obtenus : 





 Le premier résultat ne fut pas concluant, en effet la conception était mauvaise, nous avons donc réalisé un second prototype qui fut satisfaisant. 

 

Suite à cela, nous avons voulus créer le clips et le support d’écriture en une seule pièce. L’impression 3D n’était donc plus la solution la plus évidente, en effet nous voulions une pièce plus volumineuse et de forme simple. Nous avons donc eu l’idée de prendre une plaque et de la plier par chaudronnerie plastique. Nous avons donc récupéré une plaque de PMMA de 3mm que nous avons découpé aux dimensions requises (240x640mm). Suite à cela nous avons pu découvrir la chaudronnerie plastique en pliant la plaque aux angles désirés. 


Lors du thermopliage , nous devions être précis et rapides pour obtenir une pièce lisse aux angles voulus. En effet avec un temps de chauffe trop long, l’état de surface de la pièce est dégradé, mais avec un temps de chauffe trop court la pièce n’est pas pliée correctement. Nous avons donc procédés à des tests de différents temps de chauffe sur des chutes de plastique provenant de la découpe de notre pièce. Au final, nous sommes satisfait du résultat présenté ci-dessous :

 

  

 

 

 

 

 

 

 

Suite au thermopliage, il fallait ajouter à notre pièce le dépliant pour s’approcher du but final. 

 

Pour ajouter la partie dépliante, nous avons utilisé deux matériaux de récupération différents. Les parties destinées à être pliées, en PVC, proviennent de pochettes coins et la partie plus rigide qui forme le fond du casier provient d’une pochette plastique en polypropylène. Nous avons gardé les élastiques car ils n’étaient pas dérangeant pour l’assemblage des pièces et nous permettaient d’assurer la fermeture du casier.

 

Il fallait donc assembler la partie rigide à la partie pliante puis assembler le tout à notre clips.

 

Nous avons alors associé la partie rigide à la partie pliante par soudage plastique en utilisant une scelleuse thermique. Nous avons réalisé des tests avec les chutes restantes au préalable, pour ne pas faire d’erreur lors du soudage définitif de notre pièce.

 

 

 

 

Il nous ne nous restait plus qu’à assembler cette partie soudée à notre clips. Nous avons essayé de souder de nouveau, mais lors des tests, nous nous sommes rendu compte que le clips était trop épais pour pouvoir y souder la partie pliante. Nous avons alors dû coller les deux parties ensemble. Nous avons fait des tests avec différents types de colles : le pistolet à colle, de la colle extra-forte destinée aux matières plastiques, mais ces colles n'adhèraient pas car les surfaces des deux pièces étaient trop lisses. Finalement le résultat le plus efficace fut obtenu avec du ruban adhésif double face. 













 

IV. Conclusion

Ce projet maquette du premier semestre était notre premier projet de conception d’une pièce en groupe. Il nous a donc fallu du temps pour réussir à travailler efficacement tous ensemble dans la même direction. Nous avons eu des premières difficultés dès le début du projet, avec le choix de la maquette que nous allions réaliser. En effet il est compliqué de trouver et de se mettre d’accord sur la bonne idée pour confectionner un nouvel objet encore jamais inventé, surtout sans contrainte de fonction, de fabrication, de taille, etc.

 

Après avoir trouvé notre idée, nous avons commencé à réfléchir au dimensionnement, aux plans et aussi aux outils que nous allions utiliser pour fabriquer notre maquette. Comme nous avions un accès au Fab Lab, nous avons d’abord pensé utiliser les imprimantes 3D, dont nous pouvions nous servir avec autonomie. Mais nous avons découvert qu’un projet ne se réalise jamais comme prévu, et nous avons dû effectuer des changements sur la forme de notre pièce, qui n’était dorénavant plus réalisable en impression 3D.

 

Cependant, grâce à cet imprévu, nous avons pu découvrir la chaudronnerie plastique avec le thermopliage et le soudage plastique. Cela a été enrichissant en tant qu’étudiants en plasturgie, car les professeurs nous ont seulement montré le fonctionnement des machines et nous avons dû réaliser des tests pour bien prendre en main les machines.

 

Finalement, nous sommes conscient qu’il reste des points à améliorer si notre pièce devait être fabriquée à plus grande échelle, comme l’assemblage entre la partie pliante et le clips ; mais nous sommes fiers du résultat de notre maquette, que nous avons réussi à finir comme nous la concevions, avec des matériaux de récupération.  

 


 

 
 
 
 
 
 
 
 

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