Coque protectrice de livre

Sommaire

1-Introduction

2 - Phase de recherche

2.1 - Premières idées

2.2 - Etude de marché

2.3 - Analyse fonctionnelle

2.4 - Recherche des mécanismes et choix des matériaux

3 - Prototypage

3.1 - Esquisses

3.2 - Modèle CAO

3.3 - Calculs de résistance

3.4 - Pièces rapportées

3.5 - Lampe

3.6 - Prototype fini

4 – Conclusion

5 - Annexe

1- Introduction

Qui n’a jamais rêvé de pouvoir tenir son livre d’une seule main ou de le poser verticalement sur une table sans qu’il ne se referme ? C’est le but de notre produit : rendre plus pratique la lecture au quotidien. Pouvoir emporter son livre et lire partout, dans toutes les conditions.

Notre produit a de nombreuses fonctions : il permet de maintenir le livre ouvert, de le tenir à une seule main ou de le poser sur une surface plane, mais aussi de le ranger sans l’abîmer en gardant la page. Il dispose d'une lampe permettant de lire sous tous les types d'éclairages.

2 - Phase de recherche

2.1 - Premières idées

Notre but principal était de maintenir un livre ouvert sans avoir à le tenir à deux mains. Nous avons cherché à ce que notre produit remplisse plusieurs fonctions afin de le rendre le plus utile possible. Notre deuxième besoin lorsque nous emportons un livre est de le ranger sans l’écorner ou le plier. Sans faire très attention à sa position dans un sac, c’est mission impossible. C’est pourquoi notre produit devait aussi protéger le livre une fois refermé.

Le but étant qu’il soit utilisable pour un grand nombre de formats différents, l’envergure de notre produit se doit d’être ajustable.

2.2 - Etude de marché

Nous avons d’abord cherché les solutions qui existaient sur le marché pour toutes ces fonctionnalités.

Il existe des objets permettant de maintenir un livre ouvert que l’on enfile sur le pouce, mais qui ne permettent pas de tenir ou de poser le livre et ne sont que de petits objets.

Il existe aussi des supports pour livre qui permettent de le poser à un endroit, mais pas de le tenir à une main

Nous n’avons pas trouvé de coque qui permettrait de protéger un livre en dehors de protège livres souples en plastique fin, en tissu ou en cuir. Ces couvertures ne sont pas rigides et ne permettent pas d’empêcher une éventuelle pliure du livre dans un environnement qui n’est pas parfait.

Enfin, il existe des lampes de lecture, mais elle se fixent sur un objet extérieur au livre, ce qui peut empêcher la liberté de mouvement ou sur les pages du livre, ce qui peut handicaper la lecture

Notre projet a pour ambition de rassembler toutes ces fonctionnalités, ce qui n’existe pas encore sur le marché.

2.3 - Analyse fonctionnelle

Analyse fonctionnelle au repos

Fp2 : Protéger le livre dans un milieu extérieur

Fc1 : Garder la page et maintenir le livre fermé

Fc2 : S’adapter à la taille du livre fermé

Fc3 : Être ergonomique (léger et facilement transportable)

Analyse fonctionnelle en utilisation

Fp1 : Protéger et rendre l’utilisation d’un livre confortable

Fc1 : Poser l’objet/ne pas glisser

Fc2 : Ne pas abîmer le support

Fc3 : Être ergonomique (confortable, sans douleur)

Fc4 : Résister aux chocs/frottements/contacts avec le milieu extérieur

Fc5 : Maintenir ouvert et vertical

Fc6 : Eclairer

Fc7 : S’adapter à la taille du livre ouvert

2.4 - Recherche des mécanismes et choix des matériaux

Pour remplir toutes ses fonctions, notre objet est composé de différents mécanismes. Voici leur description ainsi que les matériaux que nous avons choisis.

Système de maintien des pages : ailettes

Ces dernières permettent de maintenir le livre ouvert en tenant les pages sur le côté en empruntant le système de volet d’un pupitre pliable

--> carton

Maintien du livre : Poignée et pied

A utiliser alternativement pour pouvoir tenir le livre à une main ou pour maintenir le livre vertical sur une surface plane

--> “pop socket” et ABS (impression 3D)

Ajustement de la largeur : Crémaillère + pignon

Pour ajuster la largeur de l’objet afin de s’adapter à différentes tailles de livre

--> ABS (impression 3D)

Fermeture : Scratchs + élastiques

Pour maintenir la coque fermée et empêcher le livre de s’ouvrir

3 - Prototypage

3.1 - Esquisses

3.2 - Modèle CAO

Pour ce projet, nous avons modélisé toutes les pièces que nous avons imprimé en 3D : le dos de notre objet, les crémaillères et le pignon, les pieds ainsi que leur fixation et enfin le clapet qui permet de refermer l’emplacement de notre lampe.

Voici l'assemblage éclaté de notre modèle.

Vous trouverez aussi des captures d’écran d'autres modélisations plus détaillées en annexe.

3.3 - Calculs de résistance

Nous avons simulé l’application de forces sur nos pièces à l’endroit où elles étaient le plus susceptible d’en subir. Sur le cadre comme sur les pieds, nous avons estimé la masse moyenne d'un livre de poche à 500 g, correspondant à un poids de 5 N. Sur le premier, la force est appliquée sur l'angle intérieur du "L" formé par la coque. Sur le deuxième, la force est appliquée sur le haut de l'élément.

Nous avons pu constater que les endroits fonctionnels ne présentaient pas de risque de cassure.

3.4 - Pièces rapportées

Nous avons choisi de ne pas fabriquer toutes les pièces nécessaires à notre produit mais de nous en procurer autre part. Les pièces que nous avons ajoutées à notre produit sont :

La poignée : pop grip --> système dépliable en silicone, existant à l’origine pour les smartphones et inventé par la start-up pop socket
Scratchs et élastiques
4 vis M4x6 provenant de la PFM --> pour relier le couvercle au support
2 vis avec écrous M3x30 --> pour maintenir les ailettes
Axe des pieds du support --> trombone trouvé dans la trousse d’Anya

porte-pile “RS pro battery holder” pour pile CR2032 3V --> pour faire fonctionner la lampe (avec la pile, il fait moins de 1 cm d’épaisseur, ce qui est la profondeur de son emplacement de destination)
rabats de pochette à documents en plastique --> servent de clapet pour refermer l'objet en position fermée

3.5 - Lampe

Pour intégrer une lampe à notre objet, il nous fallait trouver un moyen d’avoir d’une part une source d’énergie la plus petite possible et d’autre part une forme de lampe adaptée; le tout avec un fil long et déformable afin de pouvoir placer la lampe au-dessus du livre.

Lors de sa création nous avons rencontré une diffulté suplémentaire. Nous avons dû dimensionner la résistance, les LED et la forme du circuit pour optimiser à la fois l'intensité lumineuse et la durée de fonctionnement de la pile.

Nous avons donc conçu un circuit électronique, que voici :

Nous avons ensuite brasé sur un petit circuit les composantes nécessaires en attachant nos deux lampes au bout de fils d’une trentaine de centimètres.

3.6 - Prototype fini

Voici des images du prototype de READiscover en utilisation :

Quand le livre est ouvert : READiscover peut être tenu à la main ou posé sur une table.

Quand le livre est fermé : READiscover est compact et prêt à être glissé dans un sac.

4 – Conclusion

Ce projet nous a apporté de nouvelles compétences : imprimer des pièces en 3D, faire un circuit électronique... Il nous a aussi permis de travailler en équipe efficacement et de respecter des deadlines.

Une difficulté rencontrée était de trouver le bon compromis entre la compactibilité de notre produit et les tailles les plus variées possibles auxquelles il devait pouvoir s’adapter. Nous avons choisi de le rendre fonctionnel pour les livres de poche et la plupart des romans grand format.

Nous avons rencontré une difficulté supplémentaire concernant le matériau du clapet qui sert à refermer READiscover en position fermée : l'ABS en impression 3D n'étant pas flexible, nous avons dû utiliser un objet extérieur : les rabats d'une pochette à documents en plastique.

Une autre difficulté était que nous n’avions pas de connaissances sur la façon de faire une lampe. Nous avons donc demandé à Cédric Roth, (technicien de la PFM), de nous expliquer comment faire. Il nous a expliqué la démarche à suivre pour miniaturiser le système de lampe que nous voulions fabriquer.

Au cours du projet, nous avons rencontré une difficulté supplémentaire : le dimensionnement de notre pignon central. Il était d’abord trop grand, parce que nous n’avions pas pris en compte la taille des dents par rapport à l’espacement des crémaillères. En l’imprimant à nouveau, nous avons trop diminué sa taille et avons donc dû l’imprimer à nouveau.