Presse Agrumes

SCHOTT Benoît GCE2

GRUYER Simon GE2

JOFFRE Kévin GC2

Projet de conception inventive : Le presse agrumes

Sommaire

• Introduction
• I. Kmap
• II. Parties/Multi écrans
• III. Lois
• IV. Contradictions
• V. Résolutions
• VI. Solutions
• VII. Solutions choisies
• Conclusion

Introduction :

Dans ce projet, nous avons dû choisir un objet existant dans l’optique de l’améliorer avec des solutions inventives. Ces dernières ont pour but de résoudre des contradictions existantes sur l’objet choisi. Après avoir tous les trois regardé les objets que nous avions chez nous, nous avons mis en place une liste de potentiels objets qui auraient pu correspondre au projet. Les objets retenus étaient : le décapsuleur, le presse agrumes, la gourde et l’enceinte. Après analyse des quatres objets et sur conseil de notre professeur, nous avons décidé de retenir le presse agrumes car il nous a semblé que c’était l’objet avec le meilleur potentiel de développement inventif. 

Le presse agrumes est un objet plutôt ancien, en effet, les premiers presse citrons connus ont été découverts en Turquie et datent du début 18ème siècle.

Vers la fin du 19ème siècle apparaît un presse citrons en verre pressé aussi appelé œuf de Christophe Colomb”.

Ce système s’est développé dans différents domaines, en passant par le changement du matériau utilisé jusqu’à l’utilisation de l’énergie électrique.

En réalisant une étude de l'existant, nous avons découvert que les presse agrumes les plus évolués de nos jours sont munis de moteurs qui permettent, une fois le fruit maintenu en place par l’utilisateur, d’actionner la rotation d’un cône qui presse le fruit par rotation. Ils sont également munis de becs verseurs et de filtres qui permettent de verser le jus dans un verre et de récupérer en majorité les pépins. Les presses agrumes sont pour la plupart en acier inoxydable et en plastique. 

De plus, les presse agrumes bon marché et les plus simples sont en plastique et sont juste munis d’un cône fixe, d’un récipient et d’une petite passoire qui permet grâce à la force de l’utilisateur de presser le fruit. 

Ainsi, cet objet a encore de nombreuses possibilités de développement, c’est pourquoi nous l’avons choisi pour ce projet de conception inventive.

I. Kmap :

Pour commencer à trouver des contradictions, il faut au préalable trouver des problèmes et voir si des solutions partielles existent. Ce procédé nous a orienté sur différents types de problèmes. Nous avons listé tous les problèmes auxquels nous pouvions penser quant à l’utilisation du presse agrumes ainsi que les solutions partielles qui en émergeaient. Dès lors, nous avons réalisé un premier tri pour savoir sur quelle optique voulait se baser notre projet et ne pas réaliser une K-Map de type Brainstorming. Nous avons ensuite relié les idées et problèmes entre eux et ajouté les différents paramètres (PE et PA) qui construisent la KMAP ci-dessus.

Au premier abord, nous avons instinctivement pensé à un presse agrumes complètement automatique de l’approvisionnement en agrumes jusqu'à la conception du jus. Cependant, nous nous sommes vite rendu compte que d’autres problèmes entraient en jeu, et qu’il était plus intéressant pour notre étude de nous pencher sur des contradictions claires qui pourrait améliorer significativement le confort d’utilisation du presse agrume pour l’utilisateur, que nous avons posé comme problème initial. Ainsi, nous nous sommes penchés sur les problèmes tels que le nombre de cônes, l'intégration de filtres et l’implémentation d’un couvercle ont été des solutions clés aux problèmes posés. 

De plus, nous nous sommes orientés sur la consommation électrique du presse agrumes qui nous semblait importante dans le contexte actuel de réaliser un maximum d’économies. Cependant, comme pour le problème de surchauffe nous n’avons pas retenu ces problèmes dans la suite de l’étude car il faut de solides connaissances techniques pour y répondre et notre étude s’axe principalement sur le confort de l’utilisateur. 

II. Parties/Multi écrans :

Le fonctionnement du modèle de presse agrumes choisi est plutôt simple. L’utilisateur appuie l’agrume qui est positionné sur le cône, relié par l’axe de transmission sur le moteur, qui, entraîne la rotation du cône pour permettre le pressage de l’agrume. Dès que l’utilisateur relâche sa pression, le système s’arrête.

La construction du diagramme multi-écran permet d’observer une évolution importante du presse agrumes. En effet, il est passé d’une forme plutôt simple à un objet design motorisé. Ce diagramme permet également de montrer les caractéristiques qui se sont améliorées avec le temps, celles qui restent à améliorer et celles qui se sont éventuellement dégradées. Les fonctions restantes à améliorer sont surlignées en vert, telles que la masse du presse agrumes ou le temps de pressage d’un fruit. On a ensuite réalisé des hypothèses sur l’évolution du presse agrumes dans le futur. 

III. Lois :

    La méthode TRIZ est composée de 9 lois d’évolution, citées ci-dessous, permettant d’évaluer le degré de respect de l’objet de ces lois sur une échelle de 0 à 5. Lors du non-respect, total ou partiel, des lois, on peut formuler des hypothèses d’évolution de l’objet pour orienter notre étude. Lorsqu’un paramètre à la note maximale il n’est pas nécessaire d’émettre des hypothèses.

Loi n°1 : Intégralité des parties 

Loi n°2 : Conductibilité énergétique

Loi n°3 : Harmonisation

Loi n°4 : Idéalité

Loi n°5 : Développement inégal

Loi n°6 : Transition au super-système

Loi n°7 : Transition vers le micro-niveau

Loi n°8 : Dynamisation et contrôlabilité

Loi n°9 : Evolution par la synthèse Substance-Champs

Nous avons remarqué que notre objet respecte entièrement la loi 1, en effet chaque composant de notre presse agrumes, décrits dans le diagramme par parties, remplit parfaitement sa fonction. La loi 7 est évaluée à 0, car tous les composants du presse agrumes sont solides, il faudrait qu’ils passent à un état plus concassé pour obtenir une note supérieure. Les autres lois sont plus ou moins respectées et nous avons émis au moins une hypothèse pour chacune de ces lois. Par exemple, pour la loi 4, nous avons émis l’hypothèse d’un presse agrume idéal qui fonctionne tout seul et ne consomme rien.

IV. Contradictions :

Pour formuler nos contractions, le logiciel récupère nos PA et nos PE, auxquels nous avons fixé un degré d’importance sur une échelle de 0 à 10. Nous avons notamment attribué la note de 9 sur 10 à la rentabilité, qui est le PE évaluant la quantité de jus récupéré dans le fruit par rapport à la quantité maximale de jus pouvant être extraite du fruit. Ce paramètre nous a semblé d’une très grande importance, car il faut réduire le gâchis au maximum et le rôle d’un presse agrumes est de faciliter et d’optimiser le pressage d’un fruit. Le PE ergonomie a une note de 6 sur 10 car pouvoir déplacer et ranger son presse agrumes facilement est essentiel, mais est déjà plutôt bien optimisé sur le presse agrumes existant. Nous n’avons pas évalué certains PA qui proviennent du diagramme multi-écrans car ils ne sont pas réellement des PA, en effet, il n’y a pas d’intérêt à avoir un confort de l’utilisateur faible ou une faible solidité. Nous avons ensuite formulé les contradictions pour chaque PA, en spécifiant quel PE avantage ou désavantage le PA en fonction des critères Va et Vā, en opposition l’un avec l’autre, attribués à chaque PA. Grâce à notre évaluation des différents PA et PE, on obtient le diagramme des contradictions suivant :

Les contradictions les plus importantes, en fonction de nos degrés d’évaluation, se situent en haut à droite du graphique. Les différents PA sont symbolisés par les différentes couleurs des disques et l’importance du PA, d’après notre évaluation, est proportionnelle à la taille du cercle. Il est important de noter que pour résoudre une contradiction, il ne faut pas réaliser un compromis entre les deux éléments en conflit mais apporter une solution optimale qui résout ce conflit.

V. Résolutions :

A la suite de nos contradictions, nous sommes passés à l'étape de résolution. Premièrement, nous avions déjà en tête quelques idées d’amélioration et nous voulions directement les entrer dans notre projet. Cependant, nous nous sommes vite rendus compte que cela ne relève pas de la méthode TRIZ. En effet, il s’agissait plus d’un Brainstorming car nous avions nos idées et nous voulions les intégrer à nos contradictions, au lieu d’analyser nos contradictions et ainsi trouver une idée. Nous avons donc dû repenser notre méthode et revoir les différentes séances de E-learning à ce sujet. Après avoir fait peau neuve, nous nous sommes lancés dans les résolutions des contradictions les plus importantes, c'est-à-dire les plus en haut à droite sur le graphe des contradictions et avec le diamètre le plus important. Nous avons fait le choix de résoudre plusieurs contradictions qui touchent à différents PA de notre presse agrumes. De plus, les contradictions que nous avons résolus ne contiennent pas le PE prix, qui est, certes, important pour pouvoir diffuser le produit, mais que nous n’avons pas choisi pour être au centre de notre étude. De ce fait, nous avons négligé nos idées précédentes et résolu les contradictions avec l’aide de la matrice TRIZ. Nous avons alors eu plusieurs idées satisfaisantes. En effet, c’est à ce moment que l’on comprend réellement la méthode TRIZ qui nous dévoile ainsi toute sa puissance. En effet, les principes de résolutions des contradictions physiques permettent de séparer les paramètres et de trouver des concepts déjà existants dans d’autres domaines pour répondre au mieux à la contradiction. Plusieurs principes de résolution existent tel que :

-séparation de l’espace

-séparation dans le temps

-changement de phase d’une partie du système

-séparation par transition physico-chimique 

Ainsi, nous nous sommes orientés sur la résolution de la vitesse de rotation en fonction de la rentabilité et du confort d’utilisation. Dans l’idée, nous voulions que l’agrume soit pressé en profondeur et entièrement sans pour autant nécessiter une vitesse de rotation trop élevée. Nous avons également résolu la présence du couvercle. Nous voulions en effet, soit le supprimer car il augmente le volume de presse agrume soit le rajouter car il permet un confort d’utilisation en évitant notamment les projections, nous avons raisonné de même pour le nombre de cônes. Enfin, les mailles du filtre doivent être à la fois grandes et fines pour respectivement améliorer le temps de pressage et augmenter la quantité de pépin filtré.

 La matrice TRIZ regorge alors de ressources diverses qui permettent de résoudre un maximum de contradictions. Nous avons donc trouvé plusieurs solutions plutôt intéressantes !

VI. Solutions

Suite à cette étude, nous sommes arrivé aux six solutions suivantes :

Le cône modulable est un cône dépliable télescopique qui se déploie pour modifier sa taille et ainsi s'adapter à la taille de l'agrume à presser. Ainsi on peut se permettre d'avoir un seul cône pour presser un maximum de fruits et de gagner en volume. 

Le cône vibrant consiste à faire vibrer à impulsions régulières le cône lorsqu'on appuie le fruit, suivant l'axe de transmission pour augmenter la vitesse et la rentabilité du pressage.

Le couvercle à auto maintien est un couvercle adaptable à la forme du fruit (préalablement coupé). De ce fait, lorsque l'on referme le couvercle, le fruit est maintenu dans la bonne position sur le cône (avec le bon angle d'attaque). Ainsi, la rentabilité d'extraction du jus, la sécurité et la propreté sont améliorées.

Le couvercle élastique est un couvercle souple mais résistant en matière élastique comme le silicone. Il permet de minimiser la place qu’il occupe lorsqu'il n'est pas utilisé tout en pouvant remplir totalement sa fonction de couvercle. Étant d’une matière souple, il permet à l'utilisateur de maintenir le fruit par-dessus le couvercle assurant ainsi sa sécurité et sa propreté lors du pressage.

Le filtre centrifuge est un filtre qui utilise la force centrifuge (de norme supérieure à la norme de la gravité) pour filtrer plus rapidement le jus malgré des mailles de filtres fines. De plus, la surface de filtration est plus importante car il s'agit de l'aire de la paroi latérale d'un cylindre et non l'aire d'un disque, ce qui accélère d'autant plus le temps de pressage.

Le réservoir asymétrique est un réservoir qui comble les espaces vides de l’appareil dont les formes ne seront donc pas symétriques pour ne pas augmenter le volume total de l'objet tout en réalisant une fonction supplémentaire.

VII. Solutions choisies

Après avoir établi les avantages et les inconvénients de chaque concept, nous avons évalué les solutions pour les classer par ordre de pertinence en fonction du nombre de problèmes résolus. Cependant il a fallu tenir compte de la faisabilité de chaque solution, ainsi nous avons retenu 3 solutions pour notre “CoTPresse” qui sont les suivantes :

• le cône modulable
• le couvercle élastique 
• le réservoir asymétrique

Nous sommes donc dans une optique d’optimisation de place et d’amélioration du confort de l’utilisateur. Et ces trois solutions répondent à cette problématique.

Conclusion

    Dans cet électif, nous avons appris à choisir un projet en équipe et ainsi à savoir faire des compromis pour s’accorder sur une idée commune, car, oui, nous avons tous des idées et des avis différents mais il faut être capable de trouver un accord pour poursuivre le projet. Nous avons donc découvert comment collaborer sur un projet. De plus, l’utilisation du logiciel PICC pour cette étude nous a grandement simplifié la vie. En effet, à l’aide de ce site nous pouvions travailler en asynchrone et ainsi avancer plus régulièrement car nous pouvions avancer n’importe quand. PICC est un logiciel très intuitif et il nous a ainsi permis de développer inventivement l’objet choisi, le presse agrumes. Finalement, nous sommes fiers des solutions trouvées et de leur synthèse qui témoigne de l’aboutissement de notre projet.