JOUETS A NEIGE

    

     I. DEFINITION DU SUJET

            a. Contexte 

     Alors que l’hiver s’en va doucement et laisse place à la belle saison, nous nous arrêtons sur ce constat : il existe beaucoup plus d’activités estivales que d’activités hivernales. En effet, l’été est synonyme de sorties à la mer, où on peut s’amuser à nager, plonger, ou s’adonner à des activités plus matérielles, telles que la construction de fameux châteaux de sable. L’hiver quant à lui se voit seulement égayé par quelques bonhommes de neige ou sorties en patins à glace.

     L’idée de notre démarche est d'apporter quelque chose de nouveau et d'innovant à la gamme de jouets hivernaux. Pour ce faire nous recensons d’abord toutes les activités possibles et imaginables, à faire en été et en hiver, pour ensuite chercher à améliorer ou rendre plus polyvalents certains jouets d’hiver, voire à créer de nouveaux concepts d'activités. Cette première étape est illustrée par les Mindmaps suivantes, la première s'articulant autour des jeux d'été et la seconde autour des jeux d'hiver :

 

JEUX D'ETE

 

JEUX D'HIVER

 

     Ces inventaires nous ont permis de nous concentrer sur certaines activités plutôt que d’autres. Les sports de glisse ou d’équipes sont par exemple plus difficiles à mettre en place ou à améliorer, car ils nécessitent du matériel particulier, qui peut difficilement évoluer ou qui n'a simplement pas vocation à se développer dans ce contexte. Il en va de même pour les activités de méditation, qui apportent peu d’intérêt à notre étude car il ne s’agit pas de jeux à proprement parler. Nous décidons donc de nous concentrer sur des jeux dits de tir et de moulage de neige.

 

            b. Premières idées

      Plusieurs idées nous sont alors venues en tête, comme des raquettes porte-empreintes, un set de frisbees de différentes tailles ou encore un frisbee avec des cerceaux clipsables. Certaines d'entre elles semblaient plus créatives et pertinentes que d'autres : nous avons donc décidé de les comparer entre elles, notamment sur leur apport créatif. Cette réflexion a été le fruit du tableau suivant :

     De cette analyse sont ressortis plusieurs constats : nous avons 3 catégories d'idées de jouets, mais l'une d'elle a rapidement été écartée. En effet, la raquette porte-empreintes était une idée originale et ludique, mais dont l'usage ne peut se faire que pour de la décoration; tandis que les autres idées de produits servent plusieurs buts. Les 2 catégories de jouets ainsi retenues sont donc de type moulage de neige et frisbee, et chacune d'elle possède 2 déclinaisons. 

     Nous nous concentrons donc sur ces 2 catégories et cherchons maintenant à définir de façon plus concrète nos produits et à dresser des cahiers des charges fonctionnels.

 

II. DEFINITION DES PRODUITS

 

      Nous nous intéressons à une catégorie puis à une autre, afin d'avoir une réflexion plus spécifique pour chaque produit et non dresser un cahier des charges général aux 2 produits.

 

            a. Moulage de neige

     Mouler de la neige est une activité classique en hiver. En effet, tout le monde a déjà fait un bonhomme de neige ou participé à une bataille de boules de neige au moins une fois dans sa vie. Pour apporter un peu d'originalité et d'innovation à cette activité, nous avons réfléchi à des produits qui permettraient de mouler différentes formes avec de la neige, et qui pourraient rendre cette occupation plus simple, en évitant par exemple à l'utilisateur de faire rouler des boules de neige sur plusieurs mètres.

    La première idée que nous avons eue était de créer une pince avec des empreintes interchangeables au bout, de cette façon :

       

     L'objectif était de créer un set d'empreintes facilement interchangeables sur une pince, à l'aide d'une glissière, afin de mouler différentes formes avec de la neige et les utiliser comme munitions ou cibles pour plusieurs jeux, ou encore comme décoration.

 

     L'autre idée se basait sur le même principe, mais au lieu de faire glisser les empreintes dans la rainure d'une pince, on avait imaginé 2 cadres, joints par une charnière, où pouvaient venir s'insérer une empreinte, avec potentiellement différentes dimensions :

                                                                                                                                                                                                                         

     Une analyse des produits existants a cependant révélé que notre première idée est déjà commercialisée, sous la forme suivante :

 

     

     Etant donné que notre produit se doit d'être créatif et innovant, cette idée a été écartée, au profit du porte-empreintes. Nous nous sommes alors concentrés sur la formulation du besoin, en détaillant les fonctionnalités attendues de notre produit, ainsi que les contraintes auxquelles il sera soumis. Nous avons de plus trouvé un nom de produit pour notre porte-empreintes : l'Arctic Mold.

     Le diagramme pieuvre suivant synthétise les fonctions et les contraintes de notre Arctic Mold, en établissement les relations qu'il devra entretenir avec son environnement extérieur.

 

               

     

            b. Frisbee

   Pour ce qui est des frisbees, le choix s'est rapidement fait, en se basant sur des critères de praticité et de compacité. En effet, avoir des disques de différentes tailles est fondamentalement plus encombrant que d'avoir un seul frisbee avec des cerceaux périphériques clipsables. Cette solution est ,de plus, innovante et créative, tandis qu'un set de produits de différentes tailles reste classique.

     Nous avons également dressé un diagramme pieuvre pour ce produit, que nous avons baptisé Freez'disc, afin de formaliser les relations qu'il entretiendra avec son environnement extérieur.

 

        

 

 

 

III. CHOIX MATIERE

     Cette étape, primordiale lors de la conception de toute pièce, a été abordée relativement tôt dans notre projet, car elle peut conditionner des choix de mise en forme. Elle s'est faite à partir des cahiers des charges préalablement établis et ce pour les 2 produits. Nous avons pris en compte les contraintes liées au milieu extérieur et à la mise en oeuvre, et les attentes liées aux fonctions des produits. Nous avons attribué des points par critère, sans pondération car ils nous paraissaient tous plus ou moins importants. De plus, nous allons travailler sur des prototypes qui seront certainement faits d'une autre matière : la matière choisie ne restera donc qu'une hypothèse et ne sera pas validée à proprement parler lors de notre projet.

      La comparaison des différents polymères a ainsi révélé que le PE serait un candidat pertinent pour nos produits.

 

 

IV. REALISATION DES FONCTIONS

 

     Nos idées de produits étant définies, nous nous sommes ensuite penchées sur les différentes manières possibles de réaliser certaines fonctions, notamment liées au critère d'encombrement. Encore une fois, nous présentons les solutions produit par produit.

 

     a. Freez'disc

     Nous commençons par ce produit car c'est celui pour lequel la réflexion a été la plus riche. Le Freez'disc, qui se doit d'être compact, se compose d'un disque avec des cerceaux périphériques, que nous avions imaginés se clipser, ou du moins s'assembler de façon non permanente. Il était donc question de maintien en position des cerceaux entre eux (A) et de mise et de maintien en position des cerceaux sur le frisbee (B). Nous avons de plus réfléchi à l'accrochage du frisbee et des cerceaux (C) pour en faire des cibles. Les différentes solutions possibles ont été comparées entre elles, selon des critères de mise en oeuvre, d'encombrement ou encore de facilité de démontage. Chaque solution s'est ainsi vu attribuer une note et nous avons pu faire notre choix en sélectionnant la meilleure.

 

     Comme l'indique ce tableau, le maintien en position des cerceaux entre eux (A) sera donc réalisé par des plots qui viendront se loger dans des trous, la mise et le maintien en position des cerceaux sur le frisbee (B) se feront par un système de rainures et de languettes, et enfin l'accrochage du frisbee et des cerceaux pour en faire des cibles (C) sera réalisé par un simple trou dans les pièces.

 

     b. Arctic Mold

     La même démarche a été suivie pour ce produit, mais il n'y avait qu'un seul point à optimiser : la réalisation de la glissière entre la partie porte-moule et les empreintes (D). Les mêmes critères ont été utilisés pour cette comparaison.

 

     Il en est alors ressorti que cette glissière serait réalisée par des demi-queues d'arronde assorties de petits plots pour assurer le maintien en position.

 

     c. Premiers prototypes

 

      Pour réaliser le maintien en position des cerceaux entre eux nous avons décidé de réaliser plots qui viendraient se loger dans des trous. Seulement nous ne savions pas quel diamètre de plot associer à quel diamètre de trou. Nous voulions en effet quelque chose d'assez facilement démontable, mais qui ne se détacherait pas au moindre coup de vent. Nous avons donc modélisé différentes tailles de plots sous Creo et avons utilisé la machine de stratoconception pour obtenir un rendu physique rapide. Nous avons ainsi créé 3 plots, de 22, 22.5 et 23mm de diamètre et un trou de 23mm de diamètre :

     

 

     La machine de stratoconception n'a cependant pas su nous donner entière satisfaction car elle était beaucoup moins précise qu'attendu. En effet, les diamètres étaient erronés à plusieurs dixièmes de millimètres près. Nous n'avons donc pas vraiment pu exploiter ces petits prototypes, mais avons tout de même choisi de continuer avec des diamètres de 23mm pour les plots et 23.5mm pour les trous.

 

 

V. MODELISATION NUMERIQUE

 

      Cette étape de modélisation intervient juste avant le prototypage physique de nos produits et nous permet de définir différents éléments, tels que l’encombrement de nos produits, leurs épaisseurs, ou encore de nous poser des questions sur leur production.

 

      a. Freez'disc

      La modélisation de notre Freez'disc s'est faite en plusieurs temps. Nous nous sommes, en effet, d'abord concentrées sur le frisbee, puis sur les cerceaux clipsables. Les 2 n’ont pas vraiment posé de problème, mais il fallait faire attention à ce que certaines parties soient bien coïncidentes, pour optimiser l’assemblage. La première ébauche a donné ceci :

 

     

 

     Cette modélisation nous semblait prometteuse. Cependant, le bémol de cette version était que notre moule nécessitait des tiroirs pour réaliser les rainures et languettes. Mais après conseil et développement d’une idée, nous nous sommes penchées sur la réalisation de pétales alternés, afin de garantir le maintien en position des cerceaux entre eux et la mise et le maintien en position des cerceaux sur le frisbee. Voici le résultat :

 

 

     Ce changement devrait rendre le moule et la production de notre pièce plus simple et moins onéreux. Nous nous sommes ensuite donné l'exercice de réaliser le moule d'injection de nos pièces sous Creo :

 

    ​​​​​​

 

 

 

      b. Arctic Mold

     Le modélisation de ce produit s’est faite avec une autre approche, car nous cherchions à modéliser un produit de type coque, mais n’a pas posé de problème. Nous avons modélisé 2 empreintes différentes, pour rendre du côté multifonctionnel que peut avoir notre idée. La différence entre ces 2 coques est que l'une se rapproche des jouets classiques de plage, tandis que l'autre permet de faire un usage type seau :

     

     Nous avons également essayé de modéliser le moule de thermoformage de nos coques, que voici :

 

 

 

VI. PROTOTYPAGE

 

      Une fois nos premières idées fixées et nos modélisations réalisées, nous nous sommes attelées à la réalisation de nos prototypes, but primaire de ce projet S6.

 

      a. Freez'disc

      Le prototypage de notre Freez’disc s’est fait grâce à une imprimante 3D, la Fortus. Nous avons choisi d’imprimer notre prototype à l’échelle ½, car c’était amplement suffisant pour valider les fonctions attendues. Le premier résultat est le suivant :

           

      Nous avions mal réglé la longueur de corde, d’où l’aspect anguleux. Mais globalement nous étions contentes à ce stade car notre frisbee pouvait s’assembler avec ses cerceaux clipsables.

 

      Le prototypage de la seconde version de notre frisbee, avec les pétales alternées, s’est également bien passé et a été réalisé en PFM. Le résultat obtenu était encore une fois à la hauteur de nos espérances et fournissait un rendu prometteur :

     

 

     Cependant, c’est à cette étape que nous nous sommes rendues compte d’un défaut de conception. En effet, nos cerceaux sont en réalité 2 fois la même et chacun possède 2 pétales en négatif et un pétale en positif, ce qui fait qu’une fois assemblés, les cerceaux ne garantissent plus l’alternance des pétales. Nous n’avons donc pas pu assembler notre prototype à proprement parler. Mais l'idée étant bonne et l'erreur facilement corrigeable, nous en sommes restées là pour ce prototype. 

 

      b. Arctic Mold

      Une fois notre idée fixée, nous nous sommes attaquées à la réalisation des prototypes de notre Arctic Mold. Le procédé de mise en forme choisi pour ce produit était le thermoformage et le prototypage s'est donc fait autrement que pour le Freez'disc. Il a en effet d'abord fallu modéliser et imprimer les formes permettant d'obtenir la coque thermoformée souhaitée. Nous avons donc imprimé une première forme représentant un bonhomme de neige, ainsi que 2 pièces en forme de calisson, pour obtenir des poignées après découpage.

     Nous avons ensuite cherché à thermoformer un premier prototype, en plaçant nos gabarits sur une grille avec du scotch double-face. Le résultat n'était pas des plus probants mais constituait une bonne base. Après quelques essais où nous avons réglé des paramètres, tels que la température de chauffe ou le temps de bullage, nous nous sommes rapidement rendu compte que nous ne pouvions plus changer grand-chose pour améliorer nos pièces.

 

          

 

     En effet, nous avons par exemple tenté de mettre du bullage en place (0.5s). Le prototype s'est certes un peu mieux formé mais il avait du mal à se thermoformer comme nous le voulions, et nous avons obtenu un pli. Face à ce constat, nous avons décidé de créer un moule pour notre prototype. Nous avions un format A4 en tête et avons donc choisi de créer un outillage de 200x300mm, ce qui correspond au plus petit format qui passe sur la thermoformeuse Formech.

     Après avoir découpé une plaque de médium aux bonnes dimensions, nous avons marqué l'emplacement souhaité de nos pièces ainsi que des vis de fixation FHC M6-30. Nous avons ensuite percé des trous pour assurer l'aspiration et le passage de ces vis, pour enfin venir visser nos gabarits sur la plaque et obtenir le résultat suivant :

        

 

  Notre premier essai sur ce moule a ensuite été très concluant, malgré un petit pli :

        

     

Nous avons cependant rencontré un problème sur notre gabarit bonhomme de neige car la partie supérieure était assez fragile et a commencé à se dégrader, cycle après cycle :

        

 

Nous avons donc comblé cet affaissement par une pâte ABS+acétone que nous avons faite. Elle a permis de raccommoder le dégât et de continuer notre prototypage :

 

     Après un petit réglage (suppression du bullage à 0.1s), pour éviter le plis, nous avons obtenu un résultat optimal et correspondant à nos attentes :

    

 

    

 

CONCLUSION

 

     Au terme de ce projet, nous avons réussi à livrer des prototypes répondant à un cahier des charges fonctionnelles, basé sur le sujet et nos estimations. Nous sommes parties d’une problématique de jeux d’hiver qui sont beaucoup moins répandus et populaires que les jeux d’été, et avons su amener le sujet à évoluer, pour trouver des idées de concepts et de produits innovants.

     Nos recherches bibliographiques et nos idées nous ont permis de créer 2 produits polyvalents, utilisables lors de différentes activités, pratiques et avant tout innovants. Nous avons su proposer de nouvelles idées et les développer jusqu’au bout, pour ne pas seulement proposer un prototype, mais bien une perspective de production et de mise en vente. Nous ressortons de ce projet grandies, maintenant capables de penser à un concept et de nous projeter dans sa production.