Distributeur 4 composants

Distrib’Easy

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Sommaire :

 

I - Introduction

II – Analyse fonctionnelle et cahier des charges

III – Choix techniques et plans

IV – Modélisation et impression

V – Retour d'expérience et conclusion

 

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I – Introduction :

Bienvenue sur la présentation de notre projet prototype du semestre 3 2018/2019. Vous decouvrirez ici le compte rendu de notre projet. Nous vous souhaitons bonne lecture, de la part de FRANCOIS Hugo, GELIS Guillaume, LUGUERN Erwan et TRUPCEVIC Lucas.

 

    Pour notre première année de spécialité en tant qu’étudiants plasturgistes, un projet de conception de maquette et d’impression 3D nous a été proposé. En effet, le sujet nous a été exposé et nous avons dû travailler à 4 pour trouver une idée de système inventif et maquettable dans le temps imparti.

 

Appréhension du sujet et état de l’art :

 

Ce travail de conception de maquette a pour but de nous faire comprendre le fonctionnement global des imprimantes 3D ainsi que la démarche de mise en œuvre et de réalisation de projet. De plus, l’intérêt de ce travail était de diviser les tâches tout en gardant des moments de mise en commun, pour être au fait de l’avancée de chacun. Comme un ingénieur pourrait le faire son travail quotidien, nous sommes donc passé par plusieurs démarches pour, à terme, arriver à l’aboutissement du projet : choix de l’idée, cahier des charges, dessins et cotations, modélisation Créo puis finalement impression du système.

Nous allons donc vous présenter le Distrib’ Easy : un système de distribution alimentaire.

 

En effet, notre réflexion s’est porté sur un objet facilitant la vie de l’utilisateur en général. Nous avons donc dans un premier temps penser à un distributeur de croquettes pour animaux (chien, chat ou oiseau) qui se déclencherait automatiquement à des heures précises. Cependant ce système relevait plus de l’automatisation ou même de l'asservissement de système ne déclenchant l’ouverture d’une trappe reliant un bac préalablement rempli.

 

De cette idée une question s’est alors posée : “Pourquoi ne pas s’orienter vers un distributeur alimentaire mais cette fois-ci orienté pour nous autres, les humains ?”

 

Nous avons donc proposé plusieurs solutions et celle que l’on a retenue et ensuite appelée Distrib’ Easy, est un distributeur alimentaire composée de 4 compartiments hermétiques, qui peuvent être remplis de pâtes, semoules, riz, etc… Grâce à ce distributeur l'utilisateur peut conserver ses aliments dans des compartiments fermés mais également choisir par le biais d’une molette, l’aliment qu’il désire.

 

II – Analyse fonctionnelle et cahier des charges


Nous avons donc commencé par définir le besoin ainsi que les fonctions auxquelles doit répondre notre produit. Pour cela nous avons utilisé divers outils pour répondre à la question du besoin. Premièrement nous avons réalisé une bête à corne :

Faciliter la conservation et le dosage des aliments.

 

Pour qui le Distrib’ Easy est-il utile ?

  • N’importe quel personne souhaitant stocker des denrées alimentaires.
  • Personnel de la restauration.
  • Vendeur de confiseries.

Quelle est la matière d’oeuvre ?

  • Les produits comestibles en tout genre (mais ayant une taille raisonnable pour pouvoir être accueillis dans les compartiments).

A quel besoin principal répond-elle ?

  • Faciliter le dosage et la conservation des aliments.

Quelles sont les perspectives d’évolution du système ?

  • Automatisation de la distribution des aliments avec une interface de commande en fonction des recette pour le dosage.
  • Possibilité de disparition du produits si le packaging ou emballages des aliments s’améliorent, potentiellement en améliorant la conservation de ces derniers.

On a donc grâce à cette outils d’aide à la réalisation de projet, mis en avant la fonction principale attendue par notre système. Nous avons alors pu dresser un cahier des charges cohérent et en adéquation avec nos attentes dans le but de pouvoir procéder ensuite à la mise en plan et au dimensionnement de notre maquette.


Voici donc le cahier des charges fonctionnel du Distrib’ Easy :

 

 

Fonction

Critère

FP1

Distribuer une dose de nourriture choisie.

Sélection de l’aliment parmis les quatre possibles.

FC1

Conserver les aliments.

Permettre la conservation des aliments dans le temps.

FC2

Être de taille raisonnable.

Longueur. Largeur. Hauteur.

FC3

Avoir un prix raisonnable.

Prix minimum par rapport aux attentes.

FC4

Être simple d’utilisation.

Choix du compartiment intuitif.

Ensemble ergonomique.

FC5

Être esthétique.

Sobriété et discrétion.

Aspect moderne et attractif.

FC6

Être adaptable.

Les compartiments doivent être pensées de manière à accueillir des denrées alimentaires diverses.

FC7

Minimiser l’impact environnemental.

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 l’impression de notre maquette.

 

FP1 : Distribuer une dose de nourriture choisie.

Critères

Niveau de critères

Sélection d’un l’aliment parmis les quatre possibles.

Aucun.

FC1 : Conserver les aliments.

Critères

Niveau de critères

Permettre la conservation des aliments dans le temps.

Préserver les aliments de l’humidité ou de la sécheresse environnante.

FC2 : Être de taille raisonnable.

Critères

Niveau de critères

Longueur.

≤ 30 cm (taille d’une étagère de rangement des aliments).

Largeur.

≤ 25 cm (On limite l’encombrement).

Hauteur.

≤ 45 cm (la hauteur est relativement conséquente car c’est selon cet axe que nous pouvons gagner en contenance).

FC3 : Ne doit pas (ou très peu) comporter d’éléments achetés.

Critères

Niveau de critères

Prix.

Minimal.

Eléments plastique du FabLab.

≥ 90% de la maquette.

FC4 : Être simple d’utilisation.

Critères

Niveau de critères

Utilisation et compréhension.

Maquette la plus intuitive possible.

Ensemble ergonomique.

Molette et poignée ergonomiques.

FC5 : Être esthétique.

Critères

Niveau de critères

Forme.

Epurée et optimisant la segmentation du conteneur.

Homogénéité.

Compact avec un design clair, compréhensible et efficace.

Couleur.

Attrayantes et réalistes.

Modernité.

Aspect moderne et design.

FC6 : Être adaptable.

Critères

Niveau de critères

Adaptabilité des compartiments.

Permettent l’accueil de nourriture diverses.

FC7 : Minimiser l’impact environnemental.

Critères

Niveau de critères

Minimiser la perte de plastique durant la conception.

Limiter les impressions et optimiser l’espace disponible et les fonctions de chaque composant.

Résistance dans le temps.

4 à 5 ans.

 

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.



III – Choix techniques et plans


La fonction première du système étant la distribution de nourriture nous avons tout d’abord travailler sur cet aspect afin de rendre cette dernière la plus aisée possible et ensuite nous avons travailler sur la segmentation du compartiment principal de nourriture en le divisant en 4, etc....


Nous connaissions l’existence de distributeur de nourriture, du type distributeur de céréales mais le système est peu précis l’action de la roulette pour faire tomber les céréales ne nous convenait pas. Nous avons donc opté pour un système à poignée. En effet, nous avons fait le choix d’intégrer une tirette pour déclencher le passage des aliments vers le récipient d’accueil qui sera positionné en dessous (bol, verre doseur, etc…). C’est à ce moment que la question du dimensionnement est réellement entrer en vigueur puisque nous devions concevoir une tirette assez fine pour pouvoir stopper le flux d’aliments passant par les trous des compartiments sans que ces derniers ne se bloquent et empêchent la tirette de revenir à sa position initiale.





 

Nous avons ensuite souhaité réaliser 4 compartiments pour pouvoir stocker 4 sortes d’aliments différents, et cela a induit l’utilisation d’un sélecteur pour permettre à l’utilisateur de choisir l’aliment qu’il désire.






La question du bâti est alors apparue avec comme seule réponse évidente, l'utilisation d’une structure tout en hauteur, qui optimise au maximum l’espace occupé par le Distrib’ Easy. Le choix d’une structure cylindrique creuse a été fait de façon à pouvoir assembler les éléments internes tout en limitant les collages et autres mises en position instables.


 

 

IV – Modélisation et impression


CREO :


Une fois le dimensionnement terminé, nous nous sommes dirigé sur un logiciel de CAO, en l'occurrence Créo, pour réaliser la modélisation de notre maquette. Nous avons donc dessiner chaque pièce sur Créo puis nous avons créer un assemblage pour ne pas imprimer des pièces qui s'assembleront difficilement ou pas du tout entre elles.

Un de nos objectif a été de réduire le nombre de pièces pour assurer les fonctions que l’on désirait pour la maquette. Cependant, c’est en modélisant notre maquette que certaines idées s’affinent et c’est directement sur Créo que nous avons dessiné le couvercle assurant le côté hermétique de notre maquette. Dans la réalité, l’idée serait de rajouter un joint tout autour du couvercle (comme dans les Tupperware par exemple), pour assurer au maximum cette fonction.


 

Nous avons également ajouté un rétrécisseur de conduit en dessous du sélecteur d’aliment pour éviter que les ingrédients tombent de façon non maîtrisée, on peut alors viser un contenant sans problème.
 


Grâce aux plans tracés et aux modifications effectuées directement sur Creo, nous avons alors obtenu un assemblage finale de ce type :

 


 

Impression 3D :


Après la modélisation, il nous a fallu passer à l’impression, tout s’est globalement bien passé et nous avons imprimé toute nos pièces avec l’imprimante 3D Fortus 250mc. Seul le socle a été imprimé avec l’imprimante Ultimaker 3 et le rendu était satisfaisant. Ce dernier permet le maintien en position de n’importe quel ustensile de cuisine arrondi (bol, tasse, verre doseur, etc …).

 


 

Le seul problème rencontré fut la tirette. En effet, nous voulions que cette dernière soit assez fine pour ne pas que des aliments ne viennent se coincer dans son logement quand elle était en position reculée. Nous allons expliquer cela : les éléments sont empilés dans le bâti et de haut en bas nous avons : les compartiments avec 4 orifices de sortie, juste en-dessous nous avons la tirette qui retient les aliments dans leur compartiment respectif, puis la molette de choix de l’aliment et enfin le rétrécisseur de conduit. Notre principal interrogation était donc de savoir comment éviter que des denrées alimentaires non désirées ne tombent lorsque l’on en choisit une. Le choix a alors été de créer une tirette la plus fine possible et de la mettre juste en-dessous des compartiments pour retenir la chute des aliments. Cependant malgré la finesse de celle-ci lorsqu’elle est en position reculée les 4 aliments descendent inévitablement dans l’infime logement de la tirette s’ils sont de petite taille (semoule par exemple). Pour remédier à cela, nous avons équipé le bâti d’un bac de récupération à l’arrière pour récupérer les petites pertes d’aliments engendrées par l’action de la tirette.



Cela a engendré un autre problème, inhérent à ce premier : la finesse de la tirette. En effet, nous avons imprimé la tirette mais malheureusement elle était trop fragile et le bout de celle-ci a cassé. Nous avons décidé d’aller à la Plateforme Mécanique pour essayer de trouver une solution. Nous avons alors discuté avec Mr.Saumon qui nous a conseillé d’utiliser de la taule que l’on a dimensionné et découpé à l’aide des machines à disposition. Nous l’avons ensuite poli pour éviter les coupures dues au bords contondants de la taule.  Le résultat final n’est pas très esthétique car il est en taule grise mais cependant elle est parfaitement fonctionnelle. Cela nous convient donc pour la maquette, mais on note qu'il serait préférable de la remplacer par du bois à haute densité ou bien un autre type de métal pour être commercialisable.