SPEEDRINK

PRÉSENTATION du projet de distributeur portable de boissons.

Introduction :

Notre projet consiste en la création d'un système adaptable à un Mug, permettant à l'utilisateur de transporter des ingrédients (lait, sucre, instantané de boisson) nécessaires à la création d'une boisson chaude. Ce système devra ensuite être capable de délivrer dans un liquide préalablement chauffé les ingrédients, selon un dosage convenant à l'utilisateur. Nous cherchons ainsi à réduire l'encombrement nécessaire à la génération d'une boisson et de ce fait éviter de devoir transporter un récipient à sucre, un sachet de café, ou un cruchon de lait.

 

ÉTAPE 1 : ANALYSE FONCTIONNELLE DU PRODUIT :

 

 

Contrôle de validité de ces besoins :

Pourquoi le système existe-t-il ? (Justifie son existence)

  • Parce que les boissons chaudes et pauses associées sont des éléments incontournables de la journée d’un employé, faisant de la tasse un élement incontournable.
  • Parce que le café (ou autres boissons) est une boisson qui donne de l’énergie et de la vivacité.
  • Parce que les objets (instantané, sucre, lait, cuillère) nécessaires à la préparation d’une boisson sont multiples et qu’il est possible d’en oublier certains.
  • Parce que ces objets prennent de la place.
  • Parce qu'il est difficile, chronophage et peu pratique de transporter ces objets ensemble.
  • Parce que les objets utilisés peuvent tacher (poudre de café, chocolat…).

 

Pour quoi ce besoin existe-t-il ?  (Ses buts premiers)

  •   Pour préparer une boisson chaude facilement, rapidement et sans se soucier d'avoir tous les ingrédients sur place.  

 

Qu’est-ce qui pourrait le faire disparaître ? (Ce qui le rendrait inutile)

  • Interdiction de la nourriture sur les lieux de travail.
  • Démonstration de l’éventuelle nocivité du café à faible dose.
  • Prix réduit des distributeurs de boissons sur le lieu de travail.
  • Multiplication des distributeurs de boissons sur le lieu de travail.
  • Machines à capsules économiques à l’achat et au fonctionnement (prix des capsules) disponibles sur le lieu de travail.

 

Qu’est ce qui pourrait le faire évoluer ? (Sur quelles contraintes il faudra compter)

  • Instantané tout en un (mélange sucre, café, lait déjà fait).

 

Validation du besoin : OUI, cet objet peut intéresser le buveur à la maison comme au travail. 

 

RECHERCHE DES FONCTIONS DU SYSTÈME

 

 

FP: FONCTION PRINCIPALE
FC: FONCTION CONTRAINTE

 

 

FP : Le système doit être capable de préparer la boisson selon les besoins de l’utilisateur

caractérisation : Le système permet d'introduire les ingrédients de la boisson (lait, sucre, café) dans un liquide chaud versé au préalable dans le Mug par l'utilisateur

 

 

FC 1 : Le système doit être adaptable aux Mugs existants sur le marché.

caractérisation : Le système doit rester en position sur le MUG en phase de préparation, mais doit pouvoir être amovible pour permettre la fixation sur d’autres Mugs où le rangement.

 

 

FC 2 : Le système doit être capable d’embarquer en son sein les ingrédients d’une boisson chaude

caractérisation : Le système transporte du sucre, lait, café ou chocolat en poudre, le tout en quantité suffisante pour 2-3 boissons.

 

 

FC 3 : Le système doit être étanche.

caractérisation : Le produit ne doit pas permettre aux liquides de se mélanger sans volonté explicite de l’utilisateur, et éviter toute fuite vers le milieu extérieur.

 

 

FC 4 : Le système doit résister à la chaleur du liquide

caractérisation : Il faut que la matière du système supporte des températures de environ 100 degrés générées par le liquide à proximité. 

 

 

FC 5 : Le système est ergonomique envers l’environnement de travail ou personnel de l’utilisateur.

caractérisation : L'assemblage (Mug+système) ne doit pas occuper une place significativement plus grande qu’un Mug classique et s'integrer facilement dans l'environement

 

 

FC 6 : Le système est transportable sans casser.

caractérisation : Possibilité de transporter l’objet de l’habitation au lieu de travail sans risquer de se casser et de libérer ses ingrédients.

 

 

FC 7 : L’objet est esthétique

caractérisation : L’utilisateur doit être attiré par l’objet (à l’achat), et souhaiter le laisser sur son plan de travail (à l’utilisation). 

 

 

 

ÉTAPE 2 : VERS UNE SPÉCIFICATION TECHNIQUE :

 

 

Pour avoir un système de distribution le plus universel possible nous avons lancé une petite étude pour connaître le diamètre moyen d'un mug... Après avoir récoltés une cinquantaine de réponses, nous avons déduit que le diamètre moyen des mugs se situait entre 7.5 et 8.5 cm au sommet. Les mugs droits étant généralement autour de 8-8,2 cm

 

Volumiquement, nous souhaitons un minimum de 3 recharges (sucre + café + lait) par plein du système. ce qui nous amène à une contenance de :

 

-45 ml de café soluble.

-15 ml de lait en poudre.

-15 ml de sucre.

 

Pour cela nous choisissons une extrusion en forme "générale" de 3/4 de cylindre haut de 4.0 cm. Sur le sommet se trouvera une gouttière circulaire de diamètre intérieur 7,7 et extérieur 8.3 permettant d'épouser les formes du cerclage supérieur Mug.

On compte ainsi sur la déformation élastique pour serrer le système sur le Mug. 

 

Les parois sont faites sur la base d'une épaisseur de plastique de 1 mm pour les zones ne subissant pas de fortes contraintes (réservoir) et de 1.5-2 mm sur les zones de serrage et d'ajustement avec le MUG (partie se déformant élastiquement pour serrer le MUG). Des arrondis sont également à prévoir sur les zones de contact Mug-système et main-système pour :

 

1 - Éviter la formation de criques dus à des angles trop vifs.

2 - Éviter le toucher désagréable d'un angle à l'utilisateur.

 

 

ÉTAPE 3 : DESIGN PRIMITIF DES DIFFÉRENTES PIÈCES :

Dans cette partie de l'étude nous avons réalisé sur Créo les premières esquisses du système afin d'obtenir un modèle 3D de notre produit.

 

 

Éclaté global du système.

Avec : Mug (non-inclus dans la fabrication), carter principal (aussi appelé réservoir), 3 colonnes de distribution (ou godets de distribution), 1 couvercle.

 

 

Rapprochons-nous d'avantage sur le réservoir et son système de sitribution afin d'expliquer son principe de fonctionnement.

 

Le buveur assoiffé, pressé d'en découdre avec le nouveau système de préparation de boisson, verra 3 poignées sur le couvercle du système. Chacune a pour fonction de gérer le dosage d'un ingrédient (instantané de café, lait, sucre). Si l'on regarde en profondeur il s'agit de cylindres qui relient la couvercle à la base du récipient de distribution. Une rotation du godet permet de faire déverser un ingrédient dans le Mug à travers un petit volet.

Vue supérireure du système de distribution avec les poignées visibles des godets.

 

 

Vue inférieure du système de distribution avec les volets plus ou moins ouverts.

 

 

Gros plan sur le godet de distribution :

 

Au niveau de sa base se trouve une petite ailette, son but est de remuer l'ingrédient qui aurait pu faire des grumeaux ou séché après une humidification.

De fait quand l'utilisateur tourne la poignée pour se préparer une boisson, le volet s'ouvre, et en  même temps l'ailette fend le milieu ambiant pour faciliter la chute de l'ingrédient. De par ce moyen nous cherchons à optimiser la sortie des ingrédients et à éviter les difficultés lors de la dernière boisson (i.e quand le réservoir est presque vide). Nous avons également ajouté un système de butée au niveau des godets de fabrication afin que l'utilisateur puisse savoir quand le distributeur est fermé et quand il est à son maximum.

 

 

Vue complète d'un godet distribution sur Créo.

 

 

Pour compléter les effets de l'ailette nous avons dépouillé les parois de notre contenant afin de guider les ingrédients vers la zone d'ouverture, où l'ailette en rotation prendra en charge le produit pour le guider le plus précisément vers le volet d'ouverture.

 

 

Dessin de la dépouille de la paroi.

 

 

 

ÉTAPE 4 : MOTIF DU COUVERCLE :

Le couvercle est une pièce essentielle du projet car elle possède deux fonction très importantes.

Sa première fonction est d'assurer l'étanchéité et la fermeture du réservoir.

Sa seconde fonction est d'avantage tournée vers le design afin d'essayer de rendre le produit plus attractif visuellement et de pousser le consommateur à acheter notre produit plutôt que celui d'un autre.

 

Dans cette partie visuelle deux parties se dégagent :

 

1 - Permettre à l'utilisateur de savoir si les commandes de dosage sont en position "ouvert", "fermé" ou en situation intermédiaire. Pour cela il s'agit de "graver" des marqueurs autour des poignées.

 

2 - Être visuellement attractif pour le consommateur. Techniquement toutes sortes de graphismes plans et logos sont possibles. Cependant, notre extrusion étant en forme de 3/4 de cylindre. Nous avons transformé cette base pour en faire une extrusion en forme de coeur, propice à  la disposition du logo Alsace (Coeur/Bretzel avec un A au centre). Notre école étant en Alsace et possédant une forte implantation géographique, historique et identitaire, nous avons donc décidé d'appliquer ce motif pour ce Mug. 

 

Pour répondre à cette situation deux types de designs ont émergé :

Un premier avec un petit logo au centre de notre couvercle et un deuxième avec les bords du logo cofondus avec ceux du couvercle.

 

Proposition n°1 de design du couvercle :

Vue du 1er modèle.

 

 

Proposition n°2 de design du couvercle :

(celle que nous fabriquerons, avec la forme de Coeur/Bretzel).

 

Vue du 2e modèle.

 

ETAPE 5 : PRÉDICTION DES ZONES DE FRAGILITÉ :

 

La fragilité est à prévoir au niveau du serrage entre le mug et le carter distributeur. C'est pourquoi nous avons mis en place des rayons à cet endroit afin d'augmenter la résistance de la pièce. La flexibilité du matériau permettra d'adapter les variations de rayon entre les mugs par déformation. C'est la zone la plus technique de la pièce, où il existe un risque de casse. C'est pour cela que cette zone est également la plus épaisse du système (nous nous rendrons compte plus tard que cela entraine une trop forte rigidité).

 

Les godets distributeurs sont en mouvement, ils sont donc sensibles à l'usure et à la casse. Les zones de butée de cylindre (qui bloquent la rotation des distributeurs à 1/2 tours) sont dimensionés très finement. Après de multiples assemblages il est possible que des criques aparaissent (ceci se verifie sur la notre maquette).

Ces pièces s'insèrent facilement, on peut donc envisager un remplacement par l'utilisateur avec des pièces de rechanges. La résistance dépendra aussi du matériau employé.

 

En parallèle à cette possible fragilité des cylindres-distributeurs vient la fragilité du couvercle du système. En effet, il s'agit d'une plaque d'épaisseur inferieure à 2 mm, suportant des contraintes omindirectionelles dues aux fixations succesives sur le réservoir (action de flexion avec les mains, et de flambage une fois clipsé entre plusieurs parois). Les butées de cylindres sont bloquées par des fins tenons sur le couvercle. Là aussi des efforts important pourraient mener à la casse.

 

L'intérêt de ce genre de maquette, dans le cas d'une production en grande série serait justement d'étudier de manière expérimentale les zones de contraintes maximales et ceci afin de vérifier la concordance entre le modèle expérimental et le modèle théorique ainsi que d'observer les éventuels oublis et les corriger.

 

 

ETAPE 6A : RÉSULTAT DE L'IMPRESSION DES PIECES :

Notre pièce est composée de pièces à la géométrie complexe, de ce fait nous utiliserons l'imprimante 3D pour la totalité du système. Ceci permet, malgré un coût important, d'avoir des pièces homogènes, sans fuites, à l'usinage automatique.

 

Le couvercle, plutôt plat aurait pu être géneré par stéréolithographie et Laser, mais les retournements, calculs de matière auraient étés bien plus complexes, pour au final avoir un produit fait de deux matières differentes.

 

Voila donc le produit imprimé en 3D : 

Vue de dessus du réservoir du mug.

 

 

 

Vue du dessous du réservoir du mug.

 

 

La pièce sortie possède les différentes formes escomptées et une rigidité suffisante. Quand aux fonctions attendues pour le récipient elles sont également bien remplies par la pièce. Nous avons ensuite fait un usinage superficiel des surfaces de contact et de clipsage afin de permettre aux pièces de se démonter plus facilement et aux godets d'avoir une rotation plus fluide par un lissage de la surface.

 

Niveau contenance, les volumes créés permettent de faire 5 boissons environ, ce qui est plus que ce que nous avions planifié au départ. Cela permet aux grands buveurs de boissons chaudes d'assouvir leurs besoins sur une journée sans avoir à recharger.

 

Dimensionellement, il semblerait qu'un décalage de cotes se soit produit durant la phase de CAO. Ce problème peut rendre certains mugs inutilisables (à cause de leur diamètre trop petit pour notre réservoir). L'avantage de ce type de maquette dans le processus de fabrication est justement de révéler ces problèmes. Dans le cadre d'une éventuelle nouvelle édition, ou lors de la création d'un moule pour la production en grande série, la maquette est une bonne base pour trouver les parties pouvant causer des problèmes.

 

A prévoir :

 

- Forme pour le passage d'une anse plus large de 5 mm.

- Meilleur respect des cotes définissant le passage du haut du Mug.

- Correction des cotes, c'est à dire à centrer sur 8 (7.7-8.3) comme spécifié au lieu de (8-8.6) sur le produit sorti.

- Les parois extérieures sont assez épaisses et peuvent être rendues plus fines dans un but d'optimisation, réduisant ainsi l'utilisation de matière et le poids de la pièce. Cela permettera aussi de réduire la rigidité de l'ensemble et de faciliter les assemblages.

 

 

 

ETAPE 6B : AMELIORATIONS ESTETHIQUES et PDF PROCEDES:

 

Pour rendre notre projet plus atrayant visuellement, nous avons effectués plusieurs traitements.

 

- Passage aux vapeurs d'acétone des pièces visibles 

(Il est évident que ce traitement peut nuire à la santé du consommateur. Le but ici est d'avoir un rendu maquette, pas une pièce comercialisable)

Pour effectuer ce traitement de lissage de surface il faut passer le produit au-dessus d'acétone en ébultion, et éviter de trop se rapporocher (le plastique fond))

 

 

- Peinture du logo Alsace pour qu'il ressorte mieux.

 

 

Un autre contraste assez intéressant est possible (issu d'une pièce qui n'a pas survécu à une plongée dans l'acétone).

 

 

Fiche explicative impression 3D & traitement esthétique./files/ejost01/Impression_3D_-_V2(1).pdf

 

 

ETAPE 7 : VERS UNE OPTIMISATION DU PRODUIT :

 

Notre produit possède encore de nombreuses marges d'améliorations. Nous allons donc exposer dans cette partie les changements que nous pourrions effectuer afin d'avoir un produit de meilleure qualité, plus attractif, et aux fonctions élargies.

 

1 - Notre système est constitué d'un plastique pour imprimante 3D. Il y a donc deux incovénients majeurs :

 

1 - Le design : Le passage de la tête de l'imprimante 3D a laissé des sillons sur le produit.

2 - La résistance mécanique : les sillons de fabrication sont non seulement visibles, mais également des points de fragilité pour l'objet. De plus le polymère utilisé ne possède pas les meilleures caractérisiques en terme de résistance mécanique sur le marché. Nous avons du utiliser celui-ci car c'est un des seuls qui est disponible pour le modèle de notre imprimante 3D.

 

Pour faire évoluer le produit, il serait donc envisageable de changer de matériau. Nous aurions donc des surfaces plus résistantes. Cela permettrait de diminuer la taille des parois et donc gagner du volume intérieur et donc en contenance.

 

Si le matériau était plus noble, nous aurions également pu avoir des surfaces plus lisses (voir brillantes) et donc attrayantes pour le regard des utilisateurs. Cela pourrait décider un consommateur plus facilement quand à l'achat de notre produit du fait d'une apparence soignée et travaillée et non une surface brute. Niveau materiaux, les solutions envisageables seraient des plastiques moulés ou des aluminiums. La solution aluminium est plus chère mais offre un aspect qualitatif très interessant.

 

Rendu aluminium anodisé:

 

 

Rendu plastique:

 

 

Pour arriver à ces objectifs il faudrait sûrement changer de procédé de fabrication et passer par une solution d'injection de plastique. Avec ce choix il serait nécessaire de construire un moule en métal. Le coût de ce genre de moule n'étant pas négligeable, une étude de marché supplémentaire serait à effectuer afin de tester la viabilité de notre produit. Le but de cette étude serait de déterminer si les surcoûts dus à la méthode d'obtention pourraient être rattrapés par le nombre de ventes et ainsi produire une produit rentable.

 

Point sur la solution par moulage :

 

Voici le placement des plans de moulage des deux pièces tecchniques.

Le positionnement de ces plans de fermeture permette d'éviter les contre-depouilles.

 

2 - Le logo :

 

Nous avons décidé dans cette maquette de créer un logo Alsace sur le couvercle, mais pour cibler des marchés comme les entreprises, les collectivités, les associations (qui ont pour habitude de se faire des T-shirt ou des porte-clés etc...). Nous pourrions envisager de nombreux designs pour le couvercle.

Les logos de marques automobiles ou d'équipes sportives seraient selon nous assez prisés.

 

La fabrication de ces différents designs serait bien sûr conditionnée par le nombre de commande (nécessité de refaire une esquisse, de refaire un moule, etc)

 

3 - Le Chargement :

 

Il est particulièrement compliqué de charger les produits par le couvercle étant donné que les cylindres rotatifs sont juste posés dans le carter et non pas solidement fixés. Car lorsque nous avons testé notre produit nous nous sommes rendus compte que le fait d'enlever le couvercle pouvait décaler les godets de distribution et les faire sortir de leur zone de positionnement.

Dans le but d'améliorer cela nous préconisons donc un rechargement par le bas du carter, à travers les demi-cercles. On peut très bien choisir d'utiliser un entonnoir pour introduire les ingrédients et ainsi limiter le risque de salissure.

 

                        

 

4 - Le volume :

 

Le volume est important, nous pouvons ainsi envisager une version plus compacte ne faisant que 3 boissons au lieu des 5 actuelle.

Ceci pour permettre un transport plus facile au consommateur et de diminuer les dimensions de l'objet afin qu'il soit plus discret que maintenant.

 

5 - Type de contenu :

 

Notre projet vise les buveurs de café et de chocolat chaud, mais on peut envisager une évolution du système pour les autres consommateurs. Tout produit en poudre (tisane en grains par exemple) est utilisable de manière directe par notre produit.

 

Pour le thé en sachet on peut immaginer que le reservoir à café soit transformé en boite à thés avec de la place pour 5 sachets. Ceux-ci seront rangés dans de petits racks ouverts sur le sommet. Lait et sucre restent dans les memes compartiments.

Pour la distibution on peut imaginer les racks rangés de manière circulaire dans un cylindre actioné par l'utilsateur. Un trou aménagé sous une position peut permettre au thé de desentre à travers un ascenseur à sachet qui fait descendre le produit dans l'eau chaude à l'aide d'une poulie puis éssore/égoute le sachet sur une partie resserée du dispositif à la remontée, afin de ranger proprement.

 

Le système est fortement plus compliqué par rapport à la version café, et ne fait pas forcement gagner de temps et d'argent à l'utilisateur. Ceci est plutot une idée théorique de variante qu'une évolution économiquement envisageable.

 

Voici cependant un croquis rapide (qui illustre bien les complications sur un produit censé être économique).

 

 

8 - MODE D'EMPLOI :

NOTICE :

Votre produit:

 

 

Informations :

 

- Avant la première utilisation veuillez nettoyer soigneusement votre Speedrink afin d’en retirer tous résidus chimiques éventuellement présents.

 

- Chargement de votre Speedrink.

 

- Ouvrir tous les godets de distribution.

 

- Retourner le système.

 

- Adapter l’entonnoir spécifique (chargeur) fourni avec votre produit sur le bas du Speedrink.

 

- Verser vos ingrédients dans les compartiments de l’entonnoir. Le café instantané étant à mettre dans le compartiment le plus étendu.

 

- Retirer l’entonnoir puis fermer les godets avant de remettre votre système à l’endroit.

 

- Utilisation du Speedrink.

 

- Adapter le système au mug en l’approchant par le haut, et en déposant la gouttière du système sur le cerclage supérieur du mug.

 

- Ajouter de l’eau chaude dans la tasse, à travers le petit goulet laissé par le système. (votre eau sera isolée de l'extérieur par le système.

 

- Manipuler les godets afin de verser vos ingrédients dans la tasse.

 

Café serré : 5 demi aller-retours du godet où se trouve la café. 2  sur celle du sucre (si vous en souhaitez).

 

Café au lait : 4 demi aller-retours du godet où se trouve la café. 2  sur celle du lait. 2 sur celle de sucre (si vous en souhaitez).

 

Le système permet environ 5 cafés quel que soit vos préférences avant recharge. (ceci peut varier en fonction de vos habitudes)

 

Enlever le Speedrink de la tasse et dégustez.

 

NB: Ceci s’applique aussi pour un chocolat en poudre.

 

- Laver votre système si toute période de non utilisation est prévue.

- Convient au transport. 

 

9 - AFFICHETTE PRESENTATION DU MUG et A2 :

Affichette :

/files/ejost01/affichette_muglink.jpg

 

Lien vers le poster : (à imprimer sur A2)

/files/ejost01/poster_finipdf.pdf

 

 

Projet effectué durant l'année scolaire 2014-2015 à l'INSA de Strasbourg,

En classe de GM2, dans le cadre du module d'Optimisation du Produit,

Par GATOU Mike, JOST Edouard, STASSE Quentin et ZIELINSKI Benjamin.

Espace Membres

  • over a year ago

    Présentation du FabLab de l’INSA de Strasbourg au salon Enova de Paris | Journal http://t.co/unsimpMH79

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: A. Najari présentera ses travaux "contradiction en phase amont de conception architecturale : TRIZ à l’énoncé des problèmes…

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: Ali Taheri (@Atari757) présentera ses travaux "Définition des indicateurs d’efficience pour caractériser les activités inve…

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: Séminaire LGECO le 16 avril 14h à l'@Insa_Strasbourg. Présentations de doctorants : Ali Taheri et Arash Najari.

  • over a year ago

    RT @lgeco_insa: Séminaire du labo le 12 mars de 14h à 16h. Présentation de Kondo H. Adjallah de l'@Univ_Lorraine et Sergiu Lionte doctorant…

  • over a year ago

    J'ai ajouté une vidéo à une playlist @YouTube - What's TRIZ? http://t.co/hS0JK8gyGL

  • over a year ago

    Season's greetings and happy new year 2015 from the Ideaslab team!

  • over a year ago

    Toute l'équipe du Fablab de l'INSA de Strasbourg vous souhaite d'excellentes fêtes de fin d'année et vous donne... http://t.co/y4jBoOTJYR

  • over a year ago

    Le reportage sur le FabLab de l'INSA de Strasbourg réalisé par Alsace 20 et diffusé le 14 octobre 2014 est... http://t.co/XYvZz68KPT

  • over a year ago

    "IdeasLab dans Le 6 minutes Eurométropole (14/10/14) - Alsace 20" : http://t.co/lFaBBhf7Ek via @YouTube

Newsletter

Inscrivez-vous à notre newsletter...

Email: