Ecaleur à oeufs

L'écaleur à oeufs

Léane REY, Romain GIRODIT, Ugo LATAPY et Louis REGNIER 

Projet optimisation produit - GM2 - 2022-2023

 

 

Plan : 

1. Introduction
2. Analyse fonctionnelle 
   1. Analyse fonctionnelle
   2. Tableau de caractérisation des fonctions usuelles
   3. Etude du marché
3. Prototypage
   1. Première idée 
   2. Modélisation
      1. Croquis 
      2. Maquette numérique
   3. Simulation 
4. Résultat final
   1. Présentation du produit 
   2. Recherche sur les différents mécanismes 
   3. Utilisation des différentes machines du FabLab pour la réalisation des différentes pièces 
   4. Problèmes rencontrés et solutionnement 
   5. Utilisation du produit 
5. Améliorations possibles 
6. Conclusion
7. Organisation au sein du groupe 
   1. Diagramme de Gantt

 

1. Introduction

"Inventez un objet du quotidien qui n'existe pas et qui répond à une problématique" - Denis CAVALLUCCI, septembre 2022.

A la fin de notre cursus, en tant qu'ingénieurs, nous serons amenés à créer de nouveaux objets, concepts ou d'amener de nouvelles idées pour satisfaire les besoins des clients. 

Pour ce projet, nous avons essayé de créer un nouvel objet. Suite à une tentative ratée d'écaler un œuf dur lors d'un repas, nous avons décidé de créer un moyen de réaliser cette action simplement. Nous savons que lorsque qu'un œuf cuit est secoué dans un récipient, remplit légèrement d'eau, la coquille de l'œuf s'effrite plus facilement et la coquille est plus facilement maniable.

Nous avons donc décidé de recréer ce mouvement de secousse avec un récipient pour notre projet d'écaleur à oeuf. 

 

Vidéo un mécanisme en fonctionnement

 

2. Analyse fonctionnelle 

2.1. Analyse fonctionnelle 

Pourquoi ? 

Parce que :  écaler une oeuf à main nue n'est pas agréable

manger des coquilles d'oeuf n'est pas recommandé pour l'être humain

manger des coquilles d'oeuf n'est agréable à manger

l'homme à besoin de se nourrir

Pour quoi ? 

Pour éliminer la coquille de l'oeuf

Pour faciliter la tâche humaine

Qu'est ce qui pourrait le faire évoluer ?

Une potentielle motorisation 

L'ajout de mayonnaise, ciboulette et de tomate au résulatat final

Un mécanisme qui fait cuire l'oeuf dans le produit vendu

Qu'est ce qui pourrait le faire disparaître?

Une avancée chimique (coquille deviendraient comestible),

Un changement des moeurs (manger les coquilles serait courant),

Une disparition des œufs ou extinction des espèces animales qui pondent des œufs (espèces ovipares).

Le besoin est-il validé ?

Oui car il y a très peu de chances que les ovipares disparaissent.

Diagramme bête à corne de l'Analyse fonctionnelle de l'écaleur à oeufs

Diagrammes pieuvre de l'Analyse fonctionelle de l'écaleur à oeufs

 

 

 

Fonctions du premier diagramme pieuvre

Fonction	Enoncé de la fonction
Fp1	Écaler un œuf de manière assistée et efficace
Fc1	Être agréable à voir, esthétisme
Fc2	S’adapter pour toutes les tailles d’oeufs
Fc3	Empêcher l’eau de s’échapper du mécanisme
Fc4	Faciliter l’utilisation,la maniabilité et la prise en main
Fc5	Ne pas couper l’utilisateur
Fc6	Écaler un œuf de manière assistée et efficace

 

Fonction	Enoncé de la fonction
Fp1	Prendre le moins de place possible
Fc1	Être facilement transportable
Fc2	Ne pas se détériorer lorsqu'il est rangé
Fc3	Ne pas blesser l’utilisateur lors du rangement
Fc4	Faciliter le rangement
Fc5	Ne pas s'abîmer lorsqu’on le lave

Fonctions du deuxième diagramme pieuvre

 

2.2. Tableau de caractérisation des fonctions usuelles

Fonction	Enoncé de la fonction	Pourquoi ?	Solution	Critère d'importance
Fp1	Écaler un œuf de manière assistée et efficace.	Parce qu'on ne peut pas manger un oeuf non écalé	Mécanisme fonctionnel et fonctionnant	F0
Fc1	Être agréable à voir, esthétisme.	Parce que c'est un nouvel élément dans la vie de l'Homme, autant le rendre agréble à la vision et facilement rangeable dans une cuisine	Design attrayant	F1
Fc2	S’adapter pour toutes les tailles d’oeufs	Parce que cet objet n'existe pas pour aucun des types d'oeuf, autant le rendre utile pour tous les types d'oeufs	Receptacle s'adaptant à toute taille d'oeuf	F2
Fc3	Empêcher l’eau de s’échapper du mécanisme	Parce que ce n'est pas agréable de se servir d'un objet tout en ayant de l'eau sur les mains	Etanchéité de la boîte carrée au sein du mécanisme	F1
Fc4	Faciliter l’utilisation, la maniabilité et la prise en main	Parce que cet objet est nouveau dans la vie de l'Homme, alors autant le rendre facile d'utilisation	Objet à taille humaine, non démesuré	F0
Fc5	Ne pas couper l’utilisateur	Parce qu'on ne peut pas inventer un objet qui blesse sont utilisateur	Encoche de la bonne taille pour les lames de rasoir	F1
Fc6	Écaler un œuf de manière assistée et efficace	Parce que la simplicité et la rapidité sont monnaie courante du monde actuel	Efficacité du mécanisme	F0

 

Fonction	Enoncé de la fonction	Pourquoi ?	Solution	Critère d'importance
Fp1	Prendre le moins de place possible	Parce que c'est un objet qui doit êre non contraignant pour son utilisateur	Boîte ne prenant pas trop de place	F2
Fc2	Etre facilement transportable	Parce que l'objet doit pouvoir être utilisé dans de nombreuse situation et dans différents contexte	Poids de la boîte modéré	F2
Fc3	Ne pas se détériorer lorsqu'il est rangé	Parce que l'objet doit pouvoir être utiliser de manière occasionnelle sans qu'il se déteriorre	Matériaux adapté	F2
Fc4	Ne pas blesser l’utilisateur lors du rangement	Parce que l'objet doit être ergonomique et lorsqu'il n'est pas utilisé, ne doit pas blesser l'utilisateur	Surfaces de fermeture en contact direct, pas de claquement ou de ressort pouvant blesser l'utilisateur	F0
Fc5	Faciliter le rangement	Parce que l'objet doit être conçu pour occuper le moins de place possible	Boîte facilement posable n'importe ou	F2
Fc6	Ne pas s'abîmer lorsqu’on le lave	Parce que les matériaux utilisés doivent pouvoir résister à l'utilisation de l'objet et ne pas se déteriorer au lavage	Matériaux et assemblage robuste	F1

 

FO = Importance cruciale

F1 = Importance modérée

F2 = Importance minime

 

2.3. Etude du marché

Ce produit a-t-il une place sur le marché actuel, répond-t-il à une demande?

Il existe déjà de nombreux mécanismes aidant à la cuisson ou à la préparation d’un œuf : des minuteurs adaptés au temps de cuisson des oeufs, des toques à oeufs pour les oeufs à la coque, des moules à oeufs pour les oeufs au plat. Ceci étant dit, il n’existe à priori pas de mécanisme aidant à l’écalage de l'œuf. C’est pourquoi notre système possède une bonne place, une place certifiée sur le marché.

De plus, notre système répond à un besoin bien présent qui est d’enlever, facilement et sans effort la coquille d’un œuf.

 

3. Prototypage 

3.1. Première idée 

PDF des premiers croquis réaliseés

Notre choix s’est rapidement porté sur l’écaleur à oeuf. Au début, nous voulions seulement faire un prototype capable de tourner et de casser la coquille de l'œuf. Puis pour être sûr de produire un objet innovant à la fin du semestre, nous sommes partis sur un prototype capable de fendre la coquille de l'œuf puis de l’enlever.

Dans un premier temps, lors de la création de notre mécanisme nous voulions produire une seule boîte capable de réaliser les deux actions. Malheureusement, pour pouvoir fragiliser la coquille de l'œuf, il nous fallait de l’eau. Cet élément est problématique car en faisant seulement une seule pièce, le stockage de l’eau, ou l’enlever, complique la tâche.

 

Nous nous sommes alors tournés vers une solution à deux pièces. Créer un premier contenant dans lequel insérer le mécanisme de rotation dans un premier objet puis celui de poussoir pour enlever la coquille dans un second.

Le premier mécanisme est une boîte. Dans celle-ci, une autre boîte, reliée à la première grâce à un ressort de rappel, sera le contenant de l'œuf et de l’eau. Grâce au mouvement de rappel, l'œuf sera pris dans les remous de l’eau et viendra s’écraser contre les parois, ce qui fragilisera sa coquille. L’eau présente dans le récipient servira à séparer la coquille de l'œuf cuit en se glissant entre les deux. Ceci rendra plus facile la séparation des deux entités.

Suite à cette action, nous prélevons l'œuf du récipient pour le mettre dans un piston. Une fois inséré à l’intérieur, on referme le piston avec un bouchon recouvert d’un préservatif. Ce préservatif servira à séparer l'œuf de la coquille en agrippant cette dernière lors du passage de l'œuf, poussé par le piston, dans le bouchon.

 

                          

 

 

3.2. Modélisation 

3.2.1. Croquis

CROQUIS DE LA BOITE, APPELER AUSSI ESSOREUSE

CROQUIS DU PISTON

3.2.2. Maquette numérique 

Téléchargement de la maquette numérique du projet

Maquette numérique du piston 

Vue 3D dimétrique 

Vue dessus 

Vue de droite 

Vue éclatée de l'assemblage 

Assemblage avec les lignes cachées

Coupe selon Z de l'assemblage 

Maquette numérique du l'essoreuse 

Vue de face

Vue éclatée de l'assemblage 

Assemblage avec les lignes cachées

Mécanisme avec les lignes cachées

Coupe selon X de l'assemblage 

3.3. Simulation

Afin de tester sa résistance, nous avons simulé l’application de force sur notre système sur CREO. Nous avons supposé que la force se répartissait de manière homogène au niveau du piston. Nous avons également appliqué une force centrifuge à la base de l'essoreuse afin d'étudié la solidité de nos pièces. Nous avons remarquer que la pièce en contact directe avec le ressort subit un effort trop important, à terme, elle risque de s'user et de casser il faudrait penser à remédier à ce problème.

 

 

4. Résultat final

4.1. Présentation du produit 

ECALEUR A OEUFS

Lors de la conception du prototype, la première étape était d’imaginer avec quel mécanisme l'œuf allait frapper les parois de la boîte. D’après les tests faits avec une simple boîte et une agitation humaine de la boîte, nous avions identifié deux manières de casser la coquille de l'œuf : la première était en secouant de haut en bas la boite et la seconde était en faisant tourner la boite sur elle même. La réalisation de la première manière à l’aide d’un mécanisme nous paraissait trop complexe pour notre niveau de connaissance. 

Nous nous sommes donc concentrés sur la deuxième manière, nous allions faire tourner une boîte sur elle-même. 

Pour que l'œuf frappe les parois de la boîte avec assez de force, nous avons donc choisi d’utiliser la force centrifuge. Elle se manifeste lorsqu'un corps est en mouvement circulaire. Elle tend à éloigner le corps du centre de la courbure de sa trajectoire. 

Après plusieurs tests réalisés chez nous, on a remarqué que si l’on utilisait une boîte cylindrique, cela ne fonctionnait pas, l'œuf se cale sur l’une des parois et ne bouge pas, il faut donc une boîte à base carrée ou rectangulaire. 

Un nouvel obstacle s'est alors présenté à nous, si l’on tournait la boîte a une certaine vitesse dans le même sens, elle ne bougeait pas. Il fallait donc utiliser un mécanisme qui permettait de faire un mouvement “d'aller-retour". 

Il nous faut donc un mécanisme d’aller retour, avec une boîte carrée dans laquelle un œuf peut entrer. 

 

Une idée nous est alors venue, nous allons utiliser le mécanisme d’un lanceur de tronconneuse. Après quelques recherches, nous avons trouvé comment fonctionnait son mécanisme et nous nous en sommes beaucoup inspirés.

 

 

Vue éclatée d’un mécanisme de poulie

Croquis du mécanisme (Vue éclatée)

En rose, la boîte interne du mécanisme dans laquelle l'œuf est déposé, à base carrée. En vert il s'agit de la poulie de lanceur à laquelle est rattachée le fil sur lequel nous tirons pour faire tourner la boîte. Enfin en rouge et noir on a le ressort de rappel qui est rattaché à la poulie de lanceur de telle sorte que, lorsqu’on tourne la poulie de lanceur avec le fil, le ressort se tend. Ainsi, au moment où le ressort se détend, la poulie tourne dans l’autre sens. 

 

Pour la pièce bleue, nous devions créer une pièce qui s'emboite parfaitement la poulie du lanceur et qui puisse se fixer totalement sur la boîte à base carrée. Nous avons donc imaginé une pièce plate, pour la coller à la boîte qui dispose de quatres pics cylindriques permettant à la pièce de s’emboîter parfaitement sur la poulie de lanceur qui a une forme papillon sur le dessus. 

 

Nous avons donc réussi à solutionner la totalité des problèmes rencontrés, théoriquement. 

PISTON

Vient ensuite une seconde étape, la coquille de l'œuf a été décollée maintenant il faut l’enlever. 

La deuxième partie du mécanisme est appelée le piston. Il utilise une liaison glissière ressemblant au mécanisme d’une seringue. Il se décompose en quatres sous assemblage : en premier nous avons le piston, composé du piston en lui-même et d’un morceau de cylindre plat que nous avons coller à l’arrière du piston. Cet assemblage du piston coulisse au sein d'un tube, la seconde partie de notre assemblage. La troisième partie de notre assemblage est le bouchon de ce tube, il a été pensé pour remplir un maximum d’options, soit d’enlever la coquille de l’oeuf, soit le couper en deux, si vous souhaitez le couper, il suffit de disposer des lames de rasoir dans les encoches du piston et de refermer le bouchon. A contrario, si vous souhaitez retirer la coquille, vous pouvez disposer un préservatif sur le bouchon et le bloquer à l’aide de la fermeture du bouchon. On solutionne avec cette méthode un problème que nous avions rencontré, celui de retirer la coquille brisée. 

 

C’est comme cela que fonctionne idéalement notre mécanisme.

4.2. Recherche sur les différents mécanismes

Sur le schéma ci-dessus se présente la manière dont a été imaginé ce que nous appelons le “bitonio jaune”. Nous avions comme objectif d’assembler la boîte carrée avec un mécanisme permettant de poser la boîte sur la poulie de lanceur pour qu’il suive ses mouvements. Cependant nous ne voulions pas qu’il soit fixé à la poulie pour faciliter le lavage des différents éléments. Nous avons donc créer le “bitonio jaune” qui permet de se fixer sur le papillon de la poulie de lanceur, qui transmet ses mouvement sans qu’il soit fixer. 

Télécharger la CAO de l'essoreuse

Nous pouvons aussi prendre comme exemple le mécanisme de poulie. Une fois que nous avons décidé de l'utiliser, il fallait comprendre comment il fonctionnait, donc les fonctions d’un ressort de rappel. Après un rapide coup d'œil à des vidéos de montage et de démontage de lanceur de souffleuse ou de tronçonneuse, nous avons commandé une poulie de lanceur et un ressort sur internet. Nous avons fixé le ressort de rappel sur la base de ce que nous appelons l’”essoreuse”, positionnant la poulie qui entraine l'intérieur du ressort quand elle tourne. Et ainsi nous avons résolu notre problème de mécanisme !

4.3. Utilisation des différentes machines du FabLab pour la réalisation des différentes pièces 

Lors de nos premières modélisations, nous avons eu beaucoup d’idées notamment celle d’inclure le piston au corps du système, mais le problème du stockage de l’eau et de la coquille a fait que nous avons dû nous rapatrier sur deux mécanismes différents. De plus, dans un souci d’utilisation, le mécanisme devait être facilement lavable, un problème auquel nous avons essayé de répondre au mieux à l’aide de nos deux mécanismes. En effet toutes les pièces sont facilement démontables. Nous avons eu aussi un problème lors de notre première impression nous ne connaissions pas les différentes types de remplissage de pièces et nous avons alors imprimé une grande pièce à 100%.

4.4. Utilisation du produit 

Le fonctionnement est assez simple, pensé pour aider les personnes à écaler les œufs, tâche assez pénible du quotidien. Nous mettons donc les œufs durs (cuits plus de 10 minutes, pour que sa composition soit assez solide) dans le bac carré de l’écaleur à oeuf. Une fois l'œuf déposé, il faut y mettre un peu d’eau froide, sur un ou deux centimètres de hauteur. On referme ensuite le couvercle de la boîte, ce qui solutionne l’un problème que nous avions rencontré, l’étanchéité. Il faut ensuite tirer la ficelle à l’aide de la poignée que nous avons élaborée. Laisser le mécanisme agir et la ficelle revenir à son point de départ. Au bout d’une dizaine d’aller retour, vous pouvez déverrouiller le bouchon et ouvrir la boîte. L'œuf disposé devant vous devrait avoir sa coquille cassée.

Récupérez l'œuf disposé dans la boîte et mettez le à l’intérieur du piston et disposez le bouchon avec l’option de votre choix (découpe ou “pelage” de l'œuf). Puis vous appuyez sur le piston, Vous pouvez alors récupérer l'œuf sur une soucoupe ou n’importe quel autre récipient. Bon appétit !

 

 

5. Améliorations possibles

Au cours de l’analyse fonctionnelle nous avons vu que certaines améliorations sont possibles pour notre produit. Aujourd’hui, notre système utilise une action de lancement humaine alors qu'elle pourrait être sous une action motorisée. En effet, l'écaleur à œuf pourrait être entraîné par un moteur.

Pour pouvoir utiliser notre produit, il faut avoir à disposition un œuf cuit. Une amélioration serait d’avoir un kit de cuisson intégré dans le produit vendu. Ceci aiderait à pouvoir utiliser l’écaleur à œuf n’importe où. 

Une autre alternative possible serait au niveau du mécanisme. Notre solution était de créer un mouvement de rotation avec un rappel. Nous aurions pu aussi créer un mouvement de secousse directement. Nous ne savons pas si cette modification aurait apporté une amélioration à notre projet mais c’était une alternative plausible à réaliser.

 

 

6. Conclusion

Pour conclure, nous sommes fiers de vous présenter notre idée, notre prototype, notre invention de révolution. Parce que oui, comme on a pu le dire précédemment, il s’agit bien d’une idée qui a de l’avenir, elle possède une vraie place sur le marché des aides culinaires. Nous aurions aimé poursuivre l’élaboration de ce projet, car nous savons que notre système n’est encore qu’un prototype et qu’il peut être optimiser pour palier au problème auxquels ont a pu être confrontés.

Enfin ce projet, nous a apporté de nouvelles connaissances et compétences. En effet, nous avons appris à nous servir d’une découpe laser ou encore de l'imprimante 3D, nous avons amélioré nos compétences en CAO pour modéliser et conceptualiser notre système. Bien entendu, comme tout bon ingénieur, ce projet nous a permis d’effectuer un travail de groupe efficace et organisé. Nous avons particulièrement aimé réaliser ce projet, partir d’une idée et pour finir la concevoir en passant par la conception et calcul. Ce fut un début d’expérience dans le métier d’ingénieur.

 

 

7. Organisation au sein du groupe 

7.1. Diagramme de Gant