Ustensèche

PROJET PL2 : MAQUETTE D’UN PRODUIT INNOVANT

 

Charlène COSENTINO, William Emond, Mélanie FRICAN et Tom TROTOBAS vous souhaitent la bienvenue sur notre page de projet maquette!

 

Le contexte :

            En première année d’ingénieurs plasturgistes à l’INSA de Strasbourg, il nous est demandé de concevoir un objet innovant. Nous avons directement dirigé notre réflexion sur la question : « Que pourrions-nous inventer comme objet qui nous faciliterait la vie de tous les jours ? ».

            En effet, pour nous quatre, créer un nouveau produit passe avant tout par créer une nouvelle fonction. De nombreuses innovations apparaissent chaque jour mais elles n’ont pas toujours d’intérêt et il est important pour nous de concevoir quelque chose qui sera utile au plus grand nombre de personnes.

            Après une longue et profonde recherche d’idées -car le champ des possibles est très large-, nous avons choisi de créer un kit vaisselle modulable nommé «Ustensèche».

 

Mais en quoi cela consiste ? Et pourquoi cet objet est-il innovant ?

 

            Tout d’abord, nous avons tous notre propre cuisine aménagée, avec plus ou moins de place. Étant tous les quatre étudiants, nous nous trouvons malheureusement chacun dans le cas « moins de place » et devons alors optimiser un maximum l’espace pour rester ordonné.

            Or, il se trouve que nous sommes souvent dans la situation où le coin évier est totalement en désordre, avec deux éponges jamais rangées et un liquide vaisselle qui coule un peu partout. Il nous est alors venu l’idée de créer un kit pour sécher et organiser à sa façon les « outils à vaisselle ». Ainsi, chaque personne peut configurer ce kit suivant la place disponible et ce qu’il utilise pour faire la vaisselle.

Le produit :

            Le kit est composé de 5 modules à ordonner selon ses envies : un sèche-éponges à deux places, un sèche-couverts à 4 compartiments, un sèche-gants combiné à un sèche-assiette, un sèche-mug, un sèche-brosse à vaisselle ainsi qu’un distributeur de liquide vaisselle (qui lui est fixe). Les 5 modules sont alors interchangeables sur un socle.

            Nous avons pensé chacun de ses éléments afin qu’il soit le plus ergonomique possible :

- le distributeur de liquide vaisselle : il possède une cavité facilitant sa prise en main pour être désolidariser du socle si besoin

- le sèche-éponges : ce module est prévu pour deux éponges, on peut les faire sécher grâce à une boîte aérée par des fentes

- le sèche-couverts : il se compose de 4 compartiments afin de trier les couverts et de les sécher par boîte aérée par des trous

- le sèche-gants combiné au sèche-assiette : il permet d’économiser l’espace de séchage en intercalant deux sèche-gant par un repose-assiette

- le sèche-mug : avec un minimum de contact avec le mug, ce module lui permettra de sécher très rapidement

- le sèche-brosse à vaisselle : il évite de mettre des gouttes d’eau partout en tenant la brosse à la verticale et à l’air libre en récupérant toute l’eau qui pourrait tomber.

            L'  « Ustensèche » étant modulable, chaque personne peut choisir un "mode" de ce kit lui permettant de sécher de façon optimale et organisée les ustensiles de cuisine qu'elle vient de laver. Ce système revient à rendre plus ergonomique et performant le système d'égouttoir.

            Par ailleurs, l'eau s'écoulant bien dans chaque compartiment, il est facile de laver le kit après plusieurs utilisations.

 

Le système :

            Le caractère modulable de ce kit-vaisselle est assuré par un socle compatible avec chaque module. Ces derniers s’encastrent dans le socle par le même principe que les Lego®.

Ainsi, le socle se divise en trois parties identiques : dans chaque partie, 4 trous sont creusés pour pouvoir encastrer les modules et un trou au milieu permet à chaque fois d’évacuer le surplus d’eau.

Chaque module présente donc sur la face du dessous 4 tétons ainsi qu’un trou.

            Pour ce qui est du système d'égouttement, il y a globalement deux parties: le socle et les modules. En effet, chaque module possède un système semblable avec quelques particularités. 

Voici une coupe du sèche-couverts! Comme vous pouvez le voir, il y a une grille supérieure, afin d'éviter que les couverts s'incrustent dans les trous. En dessous, il y a des petits trous afin de récupérer un maximum d'eau. L'eau finit par se retrouver dans un réservoir et s'écoulera par le trou inférieur.

Le système du sèche-éponges est légèrement différent dans le sens où il n'y a pas besoin de grille. En effet, les éponges sont retenues par les parois qui les compressent. Il y a quatre cavités pour permettre une optimisation de l'égouttement. Et comme précédemment, on retrouve le réservoir ainsi que le trou final.

Le sèche-gants/assiettes a un système d'égouttement très similaire à celui vu précédemment. On peut cependant rajouter qu'il y a des cavités tout autour des deux bras afin, encore une fois, d'optimiser l'évacuation de l'eau.

Voici une coupe longitudinale du socle en entier avec les trois trous permettant l'évacuation de l'eau des trois modules.

                                         

 

Pour terminer, voici une partie de la coupe du socle. Vous pouvez voir les quatre trous accueillant les têtons. Au centre, le trou qui permet l'évacuation de l'eau. La paroi des trous des modules continue légèrement afin de pouvoir être emboîtée dans celui-ci. Ainsi, nous évitons les fuites et améliorons la stabilité du module.

   

 

L’analyse fonctionnelle :

          La première chose que nous avons faite est de modéliser notre futur système par des moyens normalisés d’analyse fonctionnelle afin de mieux appréhender les prochaines étapes de conception et production.

 

Parmi eux, la « Mind Map » nous a permis de rassembler tous les éléments avec lesquels notre « Ustensèche » va être en lien :

 

Puis, la bête à corne nous a servi à bien cerner l'objectif de notre produit:

 

Enfin, nous avons rassemblé dans le "diagramme en pieuvre" tous les éléments extérieurs qui vont contraindre notre système:

 

Nous avons ainsi listé les fonctions contraintes et principales suivantes:

Fp1 Verser dans l'évier l'eau récupérée

Pourquoi? Car l'eau des ustensiles va couler à partir de chaque compartiment dans le socle

Pour quoi? Pour évacuer l'eau du kit par le moyen de l'évier

Solution? Socle en deux parties démontables

Fc2 Restreindre l'espace utilisé derrière ou à côté de l'évier

Pourquoi? Car dans une cuisine l'espace pour faire la vaisselle est souvent très restreint

Pour quoi? Pour économiser au maximum l'espace de séchage des ustensiles de cuisine se trouvant toujours autour de l'évier

Solution? Taille juste suffisante du kit (en hauteur et profondeur) pour qu'il puisse maintenir les ustensiles en les séchant

Fc3 Evacuer l'eau en surplus ayant coulée des ustensiles 

Pourquoi? Car l'eau stagnante sera problématique d'un point de vue hygiénique pour les ustensiles de cuisine

Pour quoi? Pour  assurer un environnement le moins humide possible

Solution? Ajout de trous et de conduits dans chaque compartiment

Fc4 Stabiliser les assiettes

Pourquoi? Car les assiettes risquent de basculer

Pour quoi? Pour garantir un séchage sans casse

Solution? Creux suffisamment profond et de largeur correspondant à l'épaisseur d'une assiette standard

Fc5 Ranger les couverts dans des compartiments

Pourquoi? Car tous les couverts mélangés en un seul compartiment sèchent moins bien

Pour quoi? Pour ranger les couverts par types et minimiser l'espace de séchage du sèche-couverts en le divisant

Solution? Ajout de parois dans le sèche-couverts

Fc6 Tenir les gants à la verticale

Pourquoi? Car l'eau à l'intérieur des gants pourra s'échapper et non rester à l'intérieur à l'endroit des doigts du gant

Pour quoi? Pour évacuer l'eau qui s'est potentiellement glissée dans le gant en faisant la vaisselle

Solution? Ajout de 2 volumes coniques (1 pour chaque gant) tenant les gants à la verticale en les passant par leur ouverture

Fc7 Réduire la surface de contact avec le mug

Pourquoi? Car il peut rester de l'eau coincée entre le volume tenant le mug et le mug

Pour quoi? Pour sécher le mug de façon efficace et rapide

Solution? Forme conique très arrondie et tournée vers le bas

Fc8 Faciliter la prise en main du distributeur de liquide vaisselle

Pourquoi? Car l'utilisateur a les mains mouillées ou humides lorsqu'il fait la vaisselle

Pour quoi? Pour désolidariser le distributeur du socle si besoin

Solution? Cavité inclue dans le pousse-mousse

Fc9 Maintenir la brosse à la verticale

Pourquoi? Car les gouttes d'eau restent facilement coincées entre les poils de la tête de la brosse

Pour quoi? Pour évacuer le plus d'eau possible restant sur la brosse après la vaisselle

Solution? Socle avec cercle en silicone maintenant la brosse tête vers le bas

Fc10 Ne pas blesser l'utilisateur

Pourquoi? Car il est facile de se couper avec des objets à angles vifs

Pour quoi? Pour que l'utilisateur puisse utiliser le kit en toute sécurité

Solution: Ajout d'arrondis et de chanfreins sur la plupart des côtés du kit

Fc11 Sécher rapidement les éponges

Pourquoi? Car ce sont les objets les plus humides et donc difficiles à faire sécher

Pour quoi? Pour que l'« Ustensèche » ne devienne pas un environnement humide qui aurait plus de difficulté à faire sécher les autres ustensiles à proximité

Solution: Ajouter des fentes tout autour du compartiment pour faire circuler l'air

 

          Enfin, nous avons dressé un tableau avec les solutions techniques retenues pour chaque fonction et nous leur avons attribué une « flexibilité » que nous avons ensuite respectée lors de la conception des pièces.

F0 correspond à une flexibilité nulle, elle est indispensable pour la fonctionnalité de notre système, les cotes fonctionnelles doivent être très précises

F1 correspond à une flexibilité faible, nous devons choisir des cotes cohérentes qui peuvent être légèrement modifiées

F2 correspond à une grande flexibilité, les cotes fonctionnelles peuvent variées sans modifier la fonctionnalité et la qualité du produit

 

La conception :

          Une fois toute la partie analyse terminée, nous avons pris plaisir a imaginé les formes de chaque compartiment de l’« Ustensèche », dont le dernier choix retenu est le suivant:

          Puis, nous les avons modélisés sur un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) « Creo » que nous avons appris à utiliser lors de nos études à l’INSA. Nous avons essayé de nous rapprocher un maximum des dessins en ajoutant bien sûr les cotes fonctionnelles nécessaires.

          Chaque membre de l’équipe s’est occupé d’une partie du kit. Pour appréhender au mieux les erreurs futures de conception, nous nous sommes d’abord concertés pour choisir les mesures identiques à toutes nos pièces.

          En effet, pour que chaque pièce soit modulable sur le socle, il faut qu’elles aient des côtes identiques et compatibles. Nous avons donc en premier déterminé la taille des tétons qui s’emboîtent avec le socle et celle des conduits/trous qui laissent évacuer l’eau entre les modules et le socle. Les tétons ne devaient pas être trop petits pour ne pas casser et assurer une bonne liaison encastrement ni trop grands pour ne pas occuper trop de place sur la partie inférieure des pièces. Nous avons également ajouté un jeu entre les tétons et les trous car l’imprimante 3D n’a pas une précision extrême. A l’inverse, nous avons fait en sorte de mettre un serrage maximum entre le conduit de la pièce et le trou du socle pour ne pas créer de fuite entre les deux parties.

            Puis, nous avons cherché les dimensions générales des objets à sécher comme celles d’une éponge, d’une assiette ou d’un mug afin que notre kit soit compatible aux ustensiles du plus grand nombre de personnes. Nous avons dimensionné chacune de nos pièces à des hauteurs égales pour un esthétisme uniforme et une épaisseur adéquate pour supporter le poids des objets à sécher.

            Enfin, nous avons rajouté des arrondis et chanfreins pour que ce kit soit sans risque de petites blessures pour l’utilisateur.

 

Le rendu final :

La théorie c'est bien, mais la pratique c'est mieux! Voici le rendu final de notre maquette:

 

          Après ce semestre de travail, nous avons finalement terminé l’impression du socle (en deux compartiments démontables) ainsi que le distributeur de liquide-vaisselle, le sèche-éponge, le sèche-gants et le sèche-couverts. Nous pouvons bien emboîter chaque compartiment dans le socle et après test, l’eau s’écoule bien dans le conduit tout en laissant le système entier sec.

 

Les problèmes rencontrés et les solutions pour y remédier :

          Comme pour tous les projets, nous avons parfois rencontrés certains problèmes. Parmi eux le dimensionnement des pièces. En effet, pour le sèche-gants, nous pensions le faire avec la même hauteur que pour les autres compartiments dans un intérêt d’esthétisme. Cependant, cette hauteur était insuffisante au maintien vertical des gants de vaisselle qui sont très longs.

          La plus grosse difficulté que nous avons rencontrée était due au sèche-couverts. Nous avons tenté plusieurs fois son impression : nous avons dû arrêter la première impression sur la machine « Fortus 250mc» car nous nous sommes rendu compte que l’épaisseur des parois était beaucoup trop importante (de ce fait la durée d’impression et la quantité de matière utilisée auraient été très élevées).

          La deuxième impression sur la machine « Ultimaker 3 » a été ratée à cause du socle qui s’est décollé (sans doute par manque de chaleur). Enfin, notre dernière impression sur cette même machine a elle aussi rencontré un problème car nous avions programmé le socle avec la même matière que pour la pièce alors qu’il devrait être dans une matière différente.

        Une conséquence a été un changement de forme de notre pièce et donc un changement des cotes que nous avions prévues. A chaque impression, toutes les imprimantes ont placé des constructeurs entre les parois du sèche-couverts. C’est peut-être la raison pour laquelle les impressions ont été problématiques. Finalement, nous avons réussi à imprimer ce module, cependant nous avons dû faire une modification: nous avons enlevé la séparation des couverts.

          Pour le reste de nos pièces, nous avions bien dimensionné la partie la plus fonctionnelle qui est le système d’emboîtement avec le socle. En effet, nous avons opté pour une côte égale à la fois pour les tétons et pour les préhenseurs sur le socle. De ce fait, nous avons élargi avec la ponçeuse les trous présents sur le socle afin de parfaire la préhension.

        Enfin, après avoir testé notre prototype, nous remarquons qu'il est tâché de calcaire. C'est pourquoi il faudrait traiter l'ABS avec un produit contre les agressions calcaires.

 

Conclusion, nos impressions :

          Ce fut pour nous la première occasion de faire un projet allant de la conception à la réalisation. Nous avons surtout compris que la phase d’innovation peut être très longue et difficile : lorsqu’on travaille en groupe, il faut centrer ses idées et partager les concepts que chacun imagine. L’important est de bien communiquer pour faire fleurir l’imagination et les idées.

Ce projet nous a beaucoup plu et appris à nous servir des nombreuses imprimantes 3D mises à notre disposition.

 

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Nous espérons que cet article vous aura plu et surtout vous aura donner l’envie d’imaginer de nouveaux concepts innovants !

 

 
 
 
 
 

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