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Porte-bidon

Projet innovation 2014 - Module électif

Vincent BAROCHE  -  G2

Baptiste COUTAIN  -  GCE2

Le porte-bidon

 

0 - Introduction:

Le but de ce nouveau module est d'étudier un objet simple afin de trouver, à l'aide d'outils mis à notre disposition par l'INSA, une possible innovation à ce produit.

Pour celà, il faut tout d'abord trouver un objet, intéressant à étudier sans être trop compliqué (un objet avec beaucoup de contraintes sera plus difficile à étudier et demandera plus de temps). Ensuite, pour déterminer une avancée technologique, il est primordial de connaître le passé de l'objet, depuis son invention jusqu'à aujourd'hui. Celà va nous aider à savoir quelles innovations ont déjà été réalisées dessus, et quelles problèmes sont conservés avec le temps. Enfin, à l'aide du logiciel STEPS et de la méthode TRIZ, nous allons pouvoir définir les améliorations possibles de l'objet dans le futur.

 

Etant tous deux sportifs, plus particulièrement cycliste (Vincent) et athlète (Baptiste), nous avons tout de suite pensé à étudier un objet utile dans le sport en général. Vincent à ensuite eu l'idée d'étudier un produit lié au cyclisme. Après reflexion, nous avons pensé à étudier un porte-bidon de vélo, et plus globalement l'ensemble bidon+porte-bidon, les deux étant étroitement liés.

 

1 - Notre objet, son passé et son état actuel:

Les premières courses cyclistes se faisaient en totale auto-suffisance. Aucune aide ne venait des voitures qui suivent maintenant les coureurs, qu’il s’agisse de problèmes techniques, mais aussi alimentaires.

Pour emmener avec eux une grande quantité de boisson, les coureurs avaient besoin d’un système conséquent. Les premiers porte-bidons étaient donc des sortes de paniers fixés au guidon sur lequel on posait les bidons. Tout ce système était en acier.

Avec le développement des courses et l’amélioration des technologies (Pour les matériaux notamment), tout le monde a cherché à diminuer le poids du vélo afin d’augmenter les performances. De plus les grandes courses cyclistes ont commencées à ravitailler les coureurs plus régulièrement car l’organisation de ces courses est devenue très sérieuse.

 

Les cyclistes n’avaient donc plus besoin de porter une quantité d’eau aussi importante qu’avant. C’est pourquoi au fil du temps les portes-bidon ont été installés sur le cadre du vélo, avec des bidons non plus en acier, mais en plastique (polyéthylène alimentaire).

 

Actuellement, on peut rencontrer  des portes-bidons très aérodynamiques supportant un nouveau type de bidon, plus fin.

 

Ensemble bidon-porte bidon :

Cependant les grandes équipes cyclistes recherchent encore de meilleures performances sportives. C’est pourquoi le système bidon+porte-bidon va devoir évoluer dans les années futures.

 

2 - Notre étude :

L’INSA de Strasbourg a été pionnière dans le développement de la méthode TRIZ, inventée dans l’ancienne Union Soviétique. Cette méthode d’innovation, nous allons l’utiliser sur notre système.

Pour cela, nous utilisons un logiciel que l’INSA possède, appelé STEPS :

STEPS permet d’étudier un objet technique, en  recensant  d’abord toutes ses propriétés présentes et passées, puis en proposant des solutions associées à la méthode TRIZ (fichier TRIZ).

 

A) Projet:

 

Après avoir étudié « l’histoire » du porte-bidon, nous présentons notre objet dans la partie "Projet" de STEPS.

 

B) Le Multi-Ecran:

 

Nous avons ensuite représenté ses propriétés (positives et négatives) associées au temps. Ceci peut se retrouver sur cette page, appelé le "multi-écrans" :

 

 

On peut donc voir que pour le système futur, certaines contraintes actuelles doivent absolument être résolues, telles que La solidité de l'ensemble et le maintien du bidon.

 

C) Les Contradictions:

 

Poursuivons l’étude de STEPS avec les Contradictions. Cette interface permet de faire le lien entre les paramètres d'évaluations et paramètres d'actions. Nous définissons d'abord ces paramètres à droite de la fenêtre de STEPS (voir ci-dessous) pour que notre objet soit le plus précis possible.

Pour notre système, nous avons inscris 5 "PA" et 11 "PE". En les associant selon ce qui nous semble être important pour chaque paramètre, nous obtenons ce diagramme (en 2 photos, pour voir tous nos paramètres):

 

 

On peut voir en haut à droite que l’on associe bien notre étude au cadre de la performance sportive. En effet l’étude aurait été tout autre si on recherchait des modifications de bidons pour des balades en forêt.

De plus, une chose très importante de l'écran des contradictions, c'est de bien définir le « poids » que l’on met à chaque "PA" et "PE". Ces coefficients vont indiquer à STEPS quels sont les contraintes à résoudre en priorité pour notre étude. Dans notre cas, voici les fonctions que nous devons résoudre en priorité :

-Le maintien du bidon et la prise en main pour les "PA": en effet un coureur en plein effort ne doit pas être handicapé lorsqu'il prend son bidon. De plus, le maintien est LE paramètre qui doit être absolument parfait, pour l'équilibre du vélo et donc du cycliste.

-On peut noter la stabilité de l'ensemble et la facilité de prise en main pour les "PE", directement liés à la prise en main, vu juste avant.

 

D) Les contradictions proposées:

 

Après le diagramme des contradictions, l'étape suivante consiste à débuter la résolution de notre problème technique. Pour ce faire, STEPS propose un outil appelé sobrement Contradictions proposées, qui est en fait un graphique de "l'universalité" de la contradiction en fonction du poids que l'on a donné précédemment aux contradictions. Les résultats sont donnés sous forme de cercles de différentes couleurs, chaque couleur correspondant à un paramètre d'action. Nous avons donc 5 couleurs différentes dans notre graphique.

 

 

Lorsque l'on clique sur un cercle, on peut choisir de résoudre une contradiction. Le cercle deviendra hachuré lorsque la contradiction étudié sera résolue. Nous avons choisi de résoudre une contradiction de chaque "PA". De plus, il est préférable de résoudre en priorité les contradictions les plus à gauche et en haut du graphique, car ce sont celles qui ont un poids très important (cf. Fenêtre des contradictions de STEPS) - c'est pourquoi nos 4 cercles en haut à droite sont hachurés.

Lorsque l'on lance la résolution de la contradiction, STEPS nous invite à aller vers la fenêtre suivante, la Matrice.

 

E) La matrice:

 

La Matrice est le programme qui fait le lien entre nos paramètres et les principes inventifs de la méthode TRIZ. Tout d'abord, on associe à chacun des deux paramètres d'évolution de notre contradiction, une ou plusieurs des propositions de STEPS (Facilité d'utilisation, puissance, etc...).

STEPS affiche ensuite, en relation avec l'étude précédente, plusieurs principes inventifs, annoncés dans l'ordre théorique de leur importance, c'est à dire en fonction du pourcentage. Dans l'image suivante, nous présentons une solution possible à une de nos contradictions, ou les paramètres d'évolutions sont la facilité de prise en main, et la stabilité de l'ensemble (ensemble Bidon+Porte-bidon) - nous avions ici choisi de sélectionner la proposition 38 pour la facilité (Facilité d'utilisation) et la numéro 13, stabilité de l'objet, pour notre paramètre Stabilité de l'ensemble ; Notre solution retenue ici à finalement été le principe inventif 35: Le changement d'état physique et chimique d'un objet.

 

 

Une fois que l'on a choisi notre principe inventif, on clique sur la case correspondante (ci-dessus ou se trouve notre souris) et nous arrivons sur la phase finale du projet: la résolution.

 

F) Les fiches "Concept de solution":

 

La fenêtre Concept de solution est la fin du projet. Le traitement de nos contradictions dans la matrice nous permet d'afficher des solutions innovantes pour notre projet. Pour chaque contradiction traitée, STEPS pour nous sortir un concept nouveau (ou tout du moins nouveau avec les éléments que nous entrons au début du projet, d'où la nécéssité d'être exhaustif lors du choix des paramètres).

Voici la présentation de la fenêre des concept. Nous traiterons ensuite plus précisemment les concepts retenus pour notre étude.

 

 

 

3 - Quelques solutions:

Nous avons donc résolu 5 de nos contradictions. Chacune de nos contradictions a fait l'objet d'un concept de solution. Nous présenterons ici deux des cinq concepts, ceux que nous pensons les plus intéréssants pour le développement de la course cycliste.

 

A) Un bidon aimanté:

L'idée d'un bidon aimanté nous était venu pendant notre étude, avant les concept de solution. Il est finalement apparu qu'elle s'est aussi présentée à nous ensuite sans que nous ayons volontairement décidé d'intégré ce concept à notre étude.

Pendant la résolution d'une de nos contradictions concernant la fixation et la vitesse de prise en main, la matrice nous a proposé le principe inventif n°6 de la méthode TRIZ: l'universalité. Ce principe suggère "qu'un objet remplisse plusieurs fonctions; éliminant le besoin d'autres objets".

Pour une prise en main facile, il faudrait dans l'idéal qu'un cycliste prenne directement en main le bidon: on peut penser à éliminer le porte-bidon du système. Le bidon remplirait donc également la fonction de porte-bidon. Pour celà, nous avons pensé au bidon aimanté, l'idée qui nous était donc venu pendant l'élaboration de notre étude STEPS. Un aimant assez puissant pour tenir fermement le bidon serait inséré dans le cadre du vélo. Le bidon possèderait un petit aimant, qui se fixerait facilement au cadre sans être trop lourd. Ce système répond à plusieurs de nos attentes, surtout les plus importantes concernant la qualité et la vitesse de prise en main.

Nous n'avons pas pris d'image de cette résolution sur STEPS, mais nous avons cependant réalisé un schéma possible de notre solution innovante:

Rappel : système de fixation du porte bidon sur le cadre :

Solution proposée :

 

B) Le bidon "grip":

 

 

Le bidon "grip" provient du principe 35: Le changement d'état physique et chimique d'un objet. Lorsque la matrice nous a proposé ce principe, nous avons d'abord pensé à ajouté des paramètres pour qu'elle nous propose un autre principe. Cependant, après réflexion, ce principe pouvait se réveler efficace. Comme expliqué dans l'image, partie "description", en ajoutant une membrane spéciale autour du bidon, on peut renforcer son adhérence et répondre aux besoin pour résoudre la contradiction.

Voici une photo de principe expliquant comment fonctionnerait ce système: 

 

4 - Conclusion:

Le logiciel STEPS, associé à la méthode TRIZ de cette façon, est un outil très puissant en matière d'innovation. Lors de l'étude d'un objet technique, STEPS nous aide à mieux cibler nos attentes et à rechercher de façon méthodique et rigoureuse la solution à un problème donné.

Dans le cas de notre système de porte-bidon+bidon, la méthode nous a permis, dans un temps plutôt court (seulement quelques TD), à trouver plusieurs solutions plausibles en matière d'innovation.

Même s'il est difficile de répondre positivement à toutes les contradictions formulées au départ, cette méthode a le mérite de proposer des idées nouvelles pouvant résulter parfois sur des innovations importantes.

 

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