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Infuseur-essoreur à thé

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Introduction :

Nous avons cherché une innovation qui pourrait nous aider au quotidien. Nous avons eu plusieurs idées concernant la salle de bain et la cuisine puis nous avons retenue le thème du thé. Dans ce domaine nous avons remarqué que des problématiques revenais souvent avec le remplissage, vidage et nettoyage de la boule à thé. Nous avons donc axé nos recherches dans ce sens.


Analyse fonctionnelle :

Problématique sociétale :

Une majorité de la population boit du thé régulièrement. Mais la complexité des boules à thé pour le remplissage ou le nettoyage a amené les gens à acheter des sachets pour plus de facilité. L'inconvénient des sachets sont des gout limités et parfois de moins bonne qualité. De plus notre projet s'inscrit dans une société qui cherche de plus en plus à réduire les emballages dans sa démarche vers un monde moins pollué.

Questionnaire : 

Suite à une analyse du besoins à l’aide d’un questionnaire effectué sur une vingtaines de personnes d'âges et milieux différents nous avons obtenue les résultats suivant.

La majorité des personnes interrogées pour l'enquête boivent du thé une fois par jour et utilise soit des sachets, soit du thé en vrac. Pour ces derniers, l’utilisation de la boule à thé est la plus fréquente.

Pour un budget entre 5 et 20€ le client est intéressé en majorité par l’essorage du thé et par l'indicateur de chaleur. L’utilisateur souhaite aussi avoir un boule à thé permettant un remplissage et le vidage facile de celle ci. 


Faisabilité :

Économique : En vue des matières utilisées et de la méthode de fabrication par construction additive, le projet semble viable d’un point de vue économique.

     Technologie disponible : Le plastique thermorésistant, thermochromique et alimentaire constitue une matière idéale pour l’infuseur-essoreur à thé. L’impression 3D est le processus à disposition le plus simple pour la réalisation de la maquette après une modélisation en CAO.  

Présentation du projet :

Nous cherchons une solution de boule à thé pratique pour que les gens puissent préparer le thé de leur choix avec facilité et rapidité. De plus cette boule à thé doit avoir la fonction essorage et un indicateur de chaleur. De préférence il doit être de bon marché.

 Diagramme bête à corne

Diagramme pieuvre

 

Avant l’infusion :

 


FP1 : Pouvoir remplir facilement la boule à thé 


FC1 : Être maniable facilement 

       

FC2 : Avoir une forme compatible 

   

FC3 : S’adapter aux différents contenus

 

 

Pendant l’infusion 


FP1 : permettre au buveur de thé infuser son thé


FC1 : Résister à la chaleur 


FC2 : S’adapter aux différents contenants

FC2.1: être en contact avec l’eau 

FC2.1: avoir une forme qui s’adapte aux différents volume (passe dans une tasse ou théière)


FC3 : Permettre l’échange entre le thé et l’eau

 

FC5 : Être non nocif pour la santé de l’utilisateur 


FC6 : Respecter un design calme

   


FP2 : Indiquer la températur de l’eau

FC7 : Avoir un indicateur de chaleur 

    Matériaux qui change de couleur en fonction de sa température (thermochromique)





Après infusion :

 


FP1 : Permettre au buveur de thé d'essorer le thé

FC1 : Garder une partie émergée 


FC2 : Être isolant à la chaleur 


FC3 : Faciliter l’essorage du thé 


FP2 : Permettre à l'utilisateur de laver l’objet facilement


FC4 : Vider le produit du thé

   

FC5 : Être lavable facilement

 

 

Diagramme FAST:

Validation du besoins

 

Validation du besoin

Pourquoi le besoin existe-t-il ?

Pour quoi le besoin existe-t-il ?

Le besoin peut-il évoluer ?

Le besoin peut-il disparaître ?

Parce qu’après avoir été infusé le thé est gorgé d’eau


Parce qu’on ne connaît pas la température de l’eau dans la tasse

Pour pouvoir essorer le thé après qu’il ai été infusé


Pour indiquer la température de l’eau dans la tasse

Diminution de la consommation de thé ou tisane

Arrêt de la consommation de thé ou tisane


 

D’après l’analyse qui vient d’être faite, le besoin est validé :

le système ne disparaîtra pas dans les 10 prochaines années

 

Evaluation des solutions techniques :

Solution techniques non retenues :

Prototypes maquette infuseur à thé


Après avoir décidé des fonctionnalités de notre dispositif, il nous fallait maintenant penser aux solutions techniques. Pour cela nous nous sommes réunis plusieurs fois pour comparer nos idées afin de trouver les solutions optimales. Une fonction importante est celle qui permet d'essorer le thé, c’est aussi celle la qui nous a fait le plus cogiter. 

Premièrement nous avions pensé à un système avec un récipient cylindrique et une tige dans laquelle se trouvait un ressort qui permettait de déplacer une plaque. Cette plaque servait à fermer le récipient (position 1 : ressort au repos), d’ouvrir le récipient pour le remplir de thé (position 2 : ressort en traction) et d’essorer le thé (position 3 : ressort en compression). Le déplacement de la plaque est rendu possible par une “poigné” qui sort vers le haut de la tige. 

Nous avons abandonné cette idée car elle nous a semblée trop compliquée en raison du nombre de petites pièces à assembler dans une fine tige.



 

 

Nous avons également pensé à des paroies souples et déformables. L’utilisateur aurait à appuyer l’infuseur contre le bord de la tasse ou un autre objet rigide pour essorer le thé contenu dans l’infuseur.La matière souple aurait pu permettre de vider facilement le récipient en le retournant.Nous avions pensé à une forme en accordéon qui pourrait se replier avec une pression pour essorer le thé (même système que sur la photo). 

Cependant l’aspect déformable des paroies de la pièce nous a paru plutôt complexe à mettre en place vu la complexité de la modélisation et la conception avec une matière déformable, souple. 

Nous avons alors continué nos recherches.




 

En gardant cette idée de forme en “accordéon” nous avons alors pensé à un système de vissage. Un dispositif composé de 2 pièces reliées par une liaison hélicoïdale. Il suffit de visser le bouchon au maximum pour extraire l’eau des feuilles de thé contenue dans le récipient.

Cette solution apparaissait comme assez simple à mettre en oeuvre. Néanmoins elle présente 2 problèmes : Premièrement pour visser le dispositif, il faut tenir la partie basse, et donc se mouiller - et potentiellement se brûler - les doigts. 

De plus, il faut faire attention au pas de vis choisi. En effet si le pas de vis est trop grand les deux parties du dispositif risquent de s’ouvrir durant l'infusion. Si le pas de vis est trop petit alors on doit beaucoup visser pour arriver à essorer le thé, cela serait contraignant pour l’utilisateur ce qui irait contre nos intérêts en tant que concepteurs. 

En effet il serait difficile de de trouver le bon compromis. Nous avons donc cherché une autre idée.



 

Finalement nous avons su tirer le meilleur de toutes nos idées et recherches pour trouver la solution qui nous paraît optimale afin de la mettre en place.

Nous avons développé cette idée ci dessous.

 

Conception et modélisation de la solution technique retenue:


Conception de l’infuseur-essoreur à thé :

Nous avons décidé de fabriquer notre objet en 3 pièces. Le récipient, le piston, et le couvercle.

Le récipient cylindrique est en plastique thermochrome afin de prévenir le buveur pour qu’il puisse boire sans se brûler la langue. De plus le récipient contient de nombreux trous pour permettre un contact entre l’eau et le thé. 

Il s’attache au couvercle grâce à un système de baïonnette. 

Le piston est composé d’une tige et d’un disque troué. La tige est guidée dans le couvercle et le disque est guidé dans le récipient. Il permet d’essorer le thé quand la phase d’infusion est finie. A son autre extrémité il est en forme de zigzag pour faciliter la préhension même si celui-ci est mouillé afin d’avoir un essorage aisé.

Au final la solution retenue est de taille suffisante pour une tasse moyenne ou une théière. Le récipient peut contenir une dose de thé ou un sachet.



Modélisation de l’infuseur à thé :

Pour modéliser notre infuseur, nous avons utilisé le  logiciel “CREO paramétrique” car nous possédons une licence et nous en maîtrisons les bases. Ainsi il nous semblait le plus facile à utiliser pour obtenir le fichier de CAO 3D dont nous avions besoin pour pouvoir lancer une impression 3D.

Pour dimensionner notre pièce nous nous sommes basés sur l’ordre de grandeur des infuseurs à thé existants ainsi que sur les dimensions moyennes des tasses et des sachets de thé. 

Au départ, nous avions imaginé réaliser la liaison entre le couvercle et le récipient avec un filetage et un taraudage mais réaliser cela sur CREO semblait compliqué. Pour faire face à ce problème nous avons alors décidé de réaliser la fermeture des deux pièces grâce un système de baïonnette, plus facilement modélisable et simple d’utilisation. 

Lors de la modélisation Créo il fallait penser aux jeux que l’on devait laisser entre les différentes pièces afin d’avoir les bons ajustements. De plus il fallait prendre en compte l’erreur d’imprécision liée à l’impression.


Impression de la pièce :

La première pièce que l’on a imprimé fut le piston, le résultat était plutôt satisfaisant.

La première pièce que l’on a imprimé fut le piston. Nous l’avons imprimé sur la FORTUS 250mc et le résultat était plutôt satisfaisant.

Il fallait ensuite trouver une bobine de fil thermochrome pour imprimer le récipient. Nous avons commandé un fil qui passe du bleu au blanc aux alentours de 30-40°C.

Pour l’impression du récipient nous avons utilisé l’ultimaker 3. Celle-ci n’imprime pas de support d’une autre matière dissolvable. Elle imprime le support avec la même matière, de façon à ce que le plastique soit friable et puisse s’enlever là où l’on en n’a pas besoin. Cela donne un angle peu nette sur le haut de cette pièce. Mais elle présente plus de précisions au niveau des trous comparé aux trous du piston.

Une fois le couvercle imprimé (également sur la FORTUS 250mc), nous avons constaté que le système de fermeture était bien adapté et efficace. Cependant nous nous sommes rendus compte que non seulement le piston était trop large et n’entrait pas dans le récipient mais en plus il était trop court. Nous n’avions pas pris en compte le fait que lorsque l’on met le piston dans le récipient il se trouve au fond de celui-ci, ce qui fait que la tige doit être plus longue.

Pour régler ces petits problèmes de dimensionnement, nous avons réimprimé cette pièce, en profitant pour la faire un peu plus fine afin qu’elle passe plus facilement dans le couvercle.

Ainsi nous sommes arrivés à un assemblage satisfaisant respectant nos critères sauf la matière alimentaire.

Résultat final 

Lors de nos tests nous avons constaté que la fermeture du couvercle s’effectue dans le “mauvais” sens mais rempli quand même sa fonction. Nous n’avons pas jugé utile de réimprimer cette pièce car le système fonctionne quand même bien.

Le changement de couleur se fait autour de 35 degrés. Cette température n’est pas optimale pour notre domaine d’utilisation mais le principe fonctionne. Lors de nos recherches nous avions trouvé une matière qui avait plusieurs températures de changement de couleur mais malheureusement le diamètre n'était adapté à l'imprimante utilisée. Cette matière aurait été plus adaptée puisqu’elle indique des changements de températures plus hautes. 

L’infuseur-essoreur à thé rempli ses fonctions aussi bien avec des sachets ou du thé en vrac ce qui le rend utile à plus de monde.


Conclusion:

Trouver un objet innovant à créer était difficile car la plupart de nos idées existaient déjà. Notre projet permet l’infusion et l’essorage du thé grâce à notre dispositif. De plus elle indique la température du liquide dans laquelle elle est immergée grâce à un plastique thermochrome.

Les problèmes majeurs se trouvaient dans la conception de ce produit innovant. L’infuseur de thé est un produit tellement travaillé qu’il était difficile pour nous de faire quelque chose de réellement différent. Avec le repérage de température grâce au plastique thermochrome, notre produit a une fonction supplémentaire que nous n’avions pas trouvé lors de nos recherches sur internet. De plus le système d’essorage, bien qu’existant, est peu connu et peu répandu.

Malheureusement nous n’avons pas pu utiliser une matière thermochrome alimentaire  car nous n’en n’avons pas trouvé pour imprimante 3D.

Nous sommes globalement satisfait de notre réalisation de la maquette car elle remplit les fonctions souhaitées et nous semble utile lors de notre quotidien. Si nous trouvions cet objet sur le marché, nous serions près à l’acheter.

 

 

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