Support Nomade Casque-Téléphone

Support Nomade Casque-Téléphone

De nos jours, le télétravail occupe une place de plus en plus importante dans notre mode de vie. Celui-ci implique d’adapter notre espace de travail, de plus en plus chargé et étouffant. De nombreux accessoires comme le casque audio et le téléphone sont donc présents sur nos bureaux et occupent une surface qui est souvent non négligeable. L’objectif est ici de minimiser ce volume, en concevant un support ergonomique au bureau et transportable facilement. Notre idée se porterait alors sur un support permettant le rangement à la fois d’un casque audio et d’un téléphone, stable et occupant le moins d’espace possible sur le bureau. Pour ce faire, nous pensons opter pour un assemblage fait de pièces simples, en bois ou plastique. Nous passerons donc en revue ces différents éléments au cours de ce rapport, en détaillant les concepts abordés et les choix effectués tout au long du semestre.

Dans un premier temps, nous passerons en revue les éléments classiques d'analyse fonctionnelle, pour aborder les choix plus concrets relatifs au prototype.  Nous y présenterons les choix en matière de matériau, architecture globale du système, et solutions proposées en intégrant les comparatifs CAO / Prototype pour proposer un objet fonctionnel convenant au mieux aux besoins que nous nous sommes définis.

 

Diagramme Bête à Cornes

Diagramme des interacteurs :

 

Cahier des charges :

Premières pistes 

Après analyse de l’existant, on observe que de nombreux supports existent déjà, sous différentes formes : en bois, pour le bureau formel, pour gamer, ou encore spécifiques à certains modèles de téléphone. Notre première idée était alors de proposer un support se démarquant du reste du catalogue grand public, tout en respectant au maximum nos critères de faisabilité à l'échelle de l'INSA et fonctionnels. 

Exemples de support existants :

 

Notre idée se porterait alors sur un support faisant rangement à la fois d’un casque audio et d’un téléphone, stable et occupant le moins d’espace possible sur le bureau. Pour ce faire, nous pensions opter pour un assemblage fait de pièces simples, en bois ou plastique. Il serait constitué d’une plaque de fixation (bâti), à laquelle viendrait se greffer deux pièces supplémentaires :

• Une pièce plane avec rebord pour le téléphone. Elle serait inclinée pour plus de stabilité, et disposerait d’une ouverture pour laisser passer un câble de chargement.
• Une pièce plus complexe, sous forme de d’anneau ou de poteau, pour le casque. Elle s’assemblera sur le bâti et épousera au mieux la forme courbe du haut du casque.

Dans une première approche notre projet se démarque et se justifie car tous ces modèles sont pour la grande majorité conçu monobloc et sont très difficilement transportables. Ainsi la solution par assemblage que nous proposons répond au cahier des charges et se démarque de la concurrence par une utilisation plus simple et ergonomique notamment.

De plus, ces supports sont principalement en bois et les ordres de prix sont assez élevées. Concevoir un prototype en matière plastique répondrait ici à une demande non formulée dans cette étude qui est le prix. En effet, le prix des matières plastique et les coûts de fabrication qui en découlent sont nettement plus faibles qu’une matière raffinée comme le bois.

Choix effectués 

Une fois les besoins et le cahier des charges définis, nous avons du effectuer des choix sur tous les aspects du projet : matière, concepts, solutions. Dans cette partie, nous les traiterons en détail, afin de justifier chaque aspect fonctionnel et structurel de notre produit fini. Ces choix ont été l'objet de nos plus grandes préoccupation sur l'ensemble du projet, puisque des choix bien définis et structurellement viable sont essentiels pour la conduite du projet, à l'INSA comme en entreprise.

Le première critère à examiner est le choix matière : nous avons appris que c'est un paramètre essentiel du projet, car il nous permet de définir certaines solutions techniques ou concepts connaissant les règles matières particulières d'un polymère à l'autre, et idéalement de concevoir efficacement le moule d'injection s'y rapportant.

Pour y parvenir, nous avons d'abord listé à partir cahier des charges les paramètres spécifiques à notre prototype, pour dresser un tableau sous Excel servant de matrice de choix, où chaque matière est notée avec un système d'étoiles (* = Mauvais , ** = Correct , *** = Bon) en couleurs. Les critères qui nous ont semblé importants sont donc les suivants :

• Résistance mécanique et résistance aux chocs : Les pièces doivent résister au transport sans se casser ou s’abimer.
• Aspect : Afin de respecter la fonction FC6 de notre cahier des charges (Être esthétique), l’aspect visuel et au toucher de la matière est un critère important.
• Usage extérieur : Le support doit résister aux conditions extérieures et pouvoir être utilisé dehors (sur une terrasse par exemple).
• Transparence : Ce critère est le moins pertinent de notre liste car il est très optionnel et concerne la partie esthétique des pièces.
• Densité : Le matériau doit avoir une densité la plus faible possible pour ne pas avoir un poids trop élevé. Cela facilite le transport pour l’utilisateur.
• Température d’utilisation : Les pièces doivent être utilisable à température ambiante.
• Recyclable : Ce critère n’est pas indispensable mais dans une optique de production à grande échelle, pouvoir recycler le support apparait comme un critère non négligeable. De plus, l'argument de proposer un produit recyclable est un atout marketing.

 

Ainsi, à l’aide de tous ces critères nous avons conclu que le PP était l’une meilleure matière pour la production de ce support. En effet, il combine au mieux les différents critères de sélections et peut facilement être injecté lors d’une production à plus grande échelle.

 

Pour choisir une forme de solution, nous avons déssiné puis modélisé sous Creo plusieurs dispositions possibles pour les éléments du support (Base, Support Casque, Support Téléphone). Plusieurs critèes nous ont permis de faire un choix pour la création de nos prototypes. Nous avons par la suite créer une echelle de satisfaction pour chaque critère permetant de catégoriser chaqune des solutions dans les catégories : Satisfaisant, Neutre et Insatisfaisant. Voici les citères que nous avons donc retenu :

• Volume de l'assemblage en usage : Lorsqu'il est assemblé, le support ne doit pas occupé un espace trop important.
• Volume admissible :
• Surface occupée sur le bureau : La surface occupée sur le bureau doit être la plus petite possible.
• Poids : Le poids doit être le plus faible possible afin de faciliter le transport du support pour l'utilisateur.
• Possibilité d'erreur d'assemblage : L'utilisateur ne doit pas pouvoir assembler le support d'une autre manière que celle prévue.
• Orientation du téléphone : Le téléphone peut-il être orienté de différentes facons ?
• Temps d'installation : Peut-on s'installer en un minimum de temps ?
• Transportable : Le transport du support est un critère extremement important pour notre projet. Ainsi, nous n'avons pensé qu'a des solutions permettant un transport facile en éliminant celles qui ne remplissent pas ce critère au moment de notre réfléxion.
• Démontable : De même que le critère précédent, le support doit être démontable pour faciliter son transport.
• Encombrement : Le nombre de pièces doit être minimal.

 

Afin de nous aider dans notre choix nous avons modélisé très simplement des exemples de ces solutions.

Exemples :

Base inclinée, toutes pièces pleines :

 

Base plate, pièces pleines :

 

 

Notre choix s'est donc porté sur la solution "Base plate, pièces évidées". En effet cette solutions répond à toutes nos attentes liées au cahier des charges et nous a semblé être la plus estetique.

Ensuite, nous avons réfléchi sur la disposition des différents éléments (Support casque, Support téléphone) sur la plaque support en dessiant grossièrement des élements en CAO afin de visualiser plus facilement les avantages et incovénients que présent chaque disposition : 

Disposition 1 : Supports côte à côte

Cette disposition présente plusieurs avantage comme la facilité d'accès au téléphone et au casque mais également le fait que l'espace disponible à l'avant de la plaque peut être retirée ou utilisée pour créer un vide poche par exemple. 

 

Disposition 2 : Casque situé derrière le téléphone

 

Ce format permet de réduire la place occupée par la plaque sur le bureau mais l'accès au casque est alors compliqué par la présence de la plaque support du téléphone située juste devant. Cependant cette disposition offre une excellente position pour le téléphone qui peut être posé dans plusieurs positions (Verticale; Horizontale). De plus, ici aucune fonction annexe comme un vide poche ne peut être integrée a l'assemblage.

 

Disposition 3 : Casque situé sur le côté de la plaque

 

Ici, le casque est situé sur le coté de la plaque ce qui ne gène pas l'accès au téléphone et permet de le positionner horizontalement ou verticalement. De plus on peut permettre à la plaque support du téléphone de se positionner des deux côtés de la plaque et ainsi permettre à l'utlisateur de positionner le casquedu coté qu'il souhaite. Enfin, la place disponible au milieu peut être partiellement retirée ou utilisée pour remplir une foncton annexe. 

 

Réalisation des prototypes et réflexion 

Pour répondre à toutes ces problématiques, nous avons choisi de réaliser notre premier prototype par strato-conception. Ce choix se justifie par la morphologie de nos pièces : en effet, il s'agit pour la plupart de pièces planes, sans relief particulier, ce qui est particulièrement adapté à ce type d'usinage. Nous avons donc conçu sous Créo les premières pièces, afin de réaliser une première mouture du projet. Après plusieurs essais (le premier jet n'était pas dimensionnellement conforme en raison de la forme cylindrique de la fraise), le support obtenu est satisfaisant d'un point de vue fonctionnel, mais l'est beaucoup moins sur le plan esthétique. En effet, le prototype se révèle conforme à nos exigences : les pièces s'emboitent bien dans le support en restant bien en place, et se montent / démontent facilement. Enfin, démontées, les pièces occupent un faible volume (on peut déposer certaines pièces dans les autres) et le prototype reste facilement transportable. Mais comme évoqué plus tôt, même si cette première ébauche du projet nous paraît satisfaisante, elle n'en reste pas moins perfectible pour le livrable final. 

Nous avons donc décidé de refaire l'entièreté des pièces, mais en les passant en passant en phase d'optimisation. Ainsi, nous avons repassé en revue, repensant certains choix de morphologie ou explorant certaines pîstes d'amélioration :

- La plaque Base : nous avons repensé l'architecture de la base pour qu'elle soit plus ergonomique et plus fonctionnelle. En effet, nous avons augmenté l'angle d'inclinaison du support de téléphone afin que l'utilisateur soit plus à l'aise lorsqu'il utilise son smartphone en phase inclinée sur le bureau : la première mouture était trop à la verticale, et après tests de notre part, l'angle de vision en position assise était trop haut, et ne permettait pas de regarder l'écran ou de le manipuler de façon optimale. Le trou central destiné au début à un dépôt de fournitures en tout genre (clés, trombonnes, etc) a été revu pour accueillir à la place un bloc à post-it, utile pour des tâches durant une utilisation au bureau. Nous l'avons dimensionné aux côtes standard et le carré obtenu occupe un espace correct et se mèle sans problème à l'oeil à la plaque dans son ensemble. 

 

- Le support téléphone : nous avons cassé les angles vifs des fentes d'assemblage du rebord, afin de faciliter l’accostage, mais d'un côté uniquement, car la strato-conception ne permettait pas d'usiner des deux côtés facilement. De plus, nous avons pensé à intégrer une troisième fente verticale pour laisser passer un éventuel câble de chargeur relié hypotétiquement à la base via prise USB-C et secteur (nous n'avons pas choisi de poursuivre cette dernière idée et de se concentrer sur les pièces de structure). 

 

- Le rebord téléphone : les changements apportés sont en accord avec ceux du support. Les angles cassés correspondent à ceux des fentes, et l'accostage se fait beaucoup plus facilement, et le rebord rentre plus profondément, ce qui réduit l'espace de jeu par rapport au plan de la plaque que l'on avait constaté avec le premier proto.

-Le support de casque : D'un point de vue esthétique et fonctionnel cette pièce correspondait à nos attentes. Cependant, il a fallu modifié les dimensions au niveau de la base pour permettre un accostage plus facile avec la plaque support.

 

Impression 3D:

Par la suite, nous avons du opter pour une autre technique d'usinage en urgence lors des modifications détaillées ci-dessus. En effet, ces changements de morphologie et les choix que nous avons fait était toujours cohérents et supposés coller avec la strato-conception. Malheuresement, la machine Strato-Pro est tombée en panne à ce moment. Nous avons opéré des vérifications et fait le nécessaire pour faire remonter l'incident, et vu avec M.Ricatte, technicien chez CIRTES qui a pris le relai au niveau maintenance. Ainsi, nous avons du nous s'adapter et opérer une transition de nos pièces vers l'impression 3D. Malgré des temps d'usinage grandement augmenté (on passe de 30-40 min à 13h !), le résultat de l'impression nous a grandement satisfait : d'un point de vue fonctionnel, chaque pièce remplit son rôle, sans jeu inutile ou difficulté d'assemblage sous tous les angles. Par rapport au premier essai, le changement de matériau à savoir du bois au PLA a engendré des problèmes concernant la solution de fentes : avec le bois en strato-conception, la plaque téléphone tenait en place par frottement et butée contre la paroi située en face. Avec le PLA, nous nous sommes retrouvés avec un frottement très faible, et la butée ne suffisait plus pour maintenir la plaque. C'est la raison pour laquelle nous avons choisi de répéter la fente de façon symétrique sur la paroi d'en face afin de créer une encoche. Après réalisation, nous avons obtenu un prototype très satisfaisant à nos yeux, car il remplit la grande majorité de notre cahier des charges.

 

 

 

Dernier prototype : 

 

Afin d'améliorer notre prototype et de pleinement l'améliorer pour l'impression 3D, nous avons modifié nos fichiers CAO.

- Sur la plaque support, nous avons tenté d'évider au maximum les parties non fonctionnelles afn d'économiser la matière et réduire le temps d'impression qui était bien trop long pour les prototypes précédents. Nous avons également rajouter un espace permettant à un doigt d'attraper plus simplement un post-it.

-Pour le support de casque nous avons réduis la quantité de matière utulisée pour les mêmes raison que pour la plaque support. De plus, nous avons supprimé la base de ce support et écarté un peu plus les "pattes". Cela permet un maintient par déformation de la matière et par contact sur les bords de la plaque support.

-Le support de téléphone a simplement été évidé et rempli les mêmes fonctions que lors du précédent prototype.

Conclusion : 

Pour conclure, nous pensons que ce projet aura été l'occasion pour nous de nous confronter à des problématiques très concretes et des méthodes de travail proche d'une conduite de projet classique en 4e et 5e année. A ce titre, nous sommes satisfait des réalisations effectuées, même si on pourrait pousser plus loin l'étude des pièces dans une optique de conception par impression 3D. De plus, nous estimons que le prototype respecte bien le cahier des charges que nous nous sommes imposé, à part éventuellement l'aspect esthétique (qui restait secondaire toutefois dans les fonctions énoncées). Enfin, nous tenons à remercier les professeurs encadrants et notamment M.CECCHET pour ses conseils et le temps passé à nous aider pour les choix de conceptions.