Electif Conception inventive
Anna BUTTAZZONI PL2
Nikita ADAM GCE2
Le vol de vélo est encore un fléau. Quel étudiant ne s’est jamais fait voler son vélo au cours de ses études ? Il semblerait qu’aucun antivol ne soit assez résistant. S’il est léger et flexible, on peut facilement le couper à l’aide d’une pince, et s’il est trop rigide, on ne peut pas attacher toutes les parties importantes, et on l’on risque de se retrouver à devoir rentrer avec un vélo monoroue. Ou encore, on peut tout simplement l’oublier chez soi, car il est encombrant, ou bien même oublier la combinaison d’un antivol à code.
Vous l’aurez compris, l’antivol présente de nombreux inconvénients, en plus de voir son efficacité réduite à mesure que les vols de vélos s’intensifient. Et il présente néanmoins plusieurs possibilités d’évolution, c’est pourquoi nous avons choisi cet objet pour notre étude.
Il existe de nombreuses formes d'antivol. Les plus anciennes étant de simples chaînes de maillons en acier associées à un cadenas à clés comme ci-dessous
On peut trouver aujourd'hui toutes sortes d'antivols, souples ou rigides, à clé ou à code, longs ou courts. En voici quelques exemples :
Cadenas câble |
Référence : M1 |
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Description |
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Ce cadenas est en acier torsadé, il est donc très flexible. Ce type de cadenas n’est cependant pas très efficace. Un effort a été fait au niveau de l’aspect esthétique comme en témoignent les différents couleurs disponibles. |
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Fonctions |
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-Sécuriser le vélo en attachant le cadre et la roue avant
-S’attacher à différents types de support |
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Source : https://www.leroymerlin.fr |
Prix : 6,90 € |
Dimensions (cm) : Longueur : 180 Diamètre : 0,8 |
Volume : 144 cm^2 |
Matières : Cable : Acier Revêtement : Vinyle |
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Cadenas chaine |
Référence : M2 |
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Description |
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Ce cadenas est flexible et efficace. Un effort esthétique a également été fait pour cacher la chaîne. Le revêtement permet également de protéger le cadenas des agressions du milieu extérieur. Habituellement, les cadenas à chaine nécessitent un deuxième cadenas pour fermer la chaîne, ici la fermeture est intégrée. |
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Fonctions |
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-Sécuriser le vélo en attachant le cadre et la roue avant
-S’attacher à différents types de support
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Source : decathlon.fr |
Prix : 30 € |
Dimensions (cm) : Longueur : 90 Diamètre cadenas fermé : 24*22 Section de maillon : 0,8 |
Volume : / |
Matières : Châssis : polypropylène Chaine : acier Tissu : Polyester |
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Cadenas pliable |
Référence : M3 |
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Description |
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Le cadenas est flexible et n’est pas très lourd. Il est également facilement transportable et est rapide à plier/déplier.
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Fonctions |
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-Sécuriser le vélo en attachant le cadre et la roue avant
-S’attacher à différents types de support
-Se transporter facilement |
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Source : https://www.kelvelo.com |
Prix : 59,95 € |
Dimensions (cm) : Épaisseur 5 mm |
Volume : non précisé |
Matière : acier et silicone |
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Cadenas en U |
Référence : M4 |
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Description |
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Ce type de cadenas est réputé comme le plus fiable, il résiste à un arrachement ou à une pince coupante. Les cadenas en U ne sont pas très lourds mais assez encombrants et très peu flexible. De plus, il ne permet pas de s’attacher à des supports épais.
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Fonctions |
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-Sécuriser le vélo en attachant le cadre et la roue avant
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Source : www.alltricks.fr |
Prix : 94,99 € |
Dimensions (cm) : diamètre de 16 mm |
Volume : non précisé |
Matière : acier |
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Cadenas minute |
Référence : M5 |
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Description |
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Le cadenas se monte sur les haubans du vélo. Il permet de bloquer la roue arrière du vélo lors d'arrêts minutes. Il se verrouille à l'aide d'une clé.
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Fonctions |
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-Sécuriser rapidement et temporairement un vélo en bloquant la roue arrière.
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Source : www.lecyclo.com |
Prix : 12,99 € |
Dimensions (cm) : 152 / 140 / 17 mm |
Volume : / |
Matière : non précisée |
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Graphe
La première étape consistait à faire un “brainstorming” de tous les problèmes auxquels on peut faire face avec les antivols actuels, et d’y associer des solutions partielles, qui parfois engendraient un nouveau problème. Il fallait également associer des paramètres d’évaluation aux problèmes, comme le poids, et des paramètres d’action aux solutions, c’est à dire les éléments sur lesquels on peut agir pour améliorer l’objet, comme la longueur.
La représentation graphique est pratique pour évaluer l’étendue des problèmes.
Parties
L’étape suivante consistait à identifier les différentes parties mises en jeu, pour bien comprendre le système. On a donc défini la Fonction Principale Utile (FPU), qui est d’accrocher l’outil, ici le cadenas à l’objet sur lequel il agit, le vélo dans notre cas.
On y définit également le type d’énergie utilisée, les acteurs qui ont le contrôle sur l’outil, le moteur, la transmission ainsi que le travail.
Multi-écrans
Le diagramme multi-écrans permet d’étudier l’évolution du système dans le temps, et l’évolution de ses caractéristiques. On note également les évolutions des paramètres, qu’elles soient favorables ou non, au niveau des flèches.
La ligne du milieu correspond à l’évolution du système. A gauche, on trouve une forme ancienne de l’antivol, au milieu une forme actuelle et des formes idéalistes tout à droite.
La ligne du bas correspond aux sous-systèmes, c’est à dire les éléments qui définissent le système, ils sont invariants. Seule la dernière case permet d’imaginer que le système et autonome.
La ligne supérieure définit les super-systèmes, c’est à dire les éléments qui influent sur le système. On a par exemple l’Homme, qui peut essayer de détruire l’antivol pour voler le vélo, ou bien l’environnement extérieur qui peut abîmer l’antivol par mauvais temps. On note également tout à droite, les évolutions possibles de ces super-systèmes. Par exemple, le vol de vélo qui n’existe plus.
Diagramme des lois
Il faut ensuite évaluer notre système à améliorer à l’aide du diagramme des lois. Les neuf lois qui le composent sont :
la loi d’intégralité des parties (les 4 parties de la FPU réalisent-elles parfaitement leurs rôles ?)
la loi d’efficience (le système utilise-t-il le moins d’énergie possible ?)
la loi d’harmonisation (le système est-il ergonomique ?)
la loi d’idéalité (un objet idéal pourrait-il réaliser la FPU ?)
la loi d’incohérence interne (le système possède-t-il un composant déficient ?)
la loi de transition au super système (comment se comporte le système en fin de vie ?)
la loi de transition vers le micro-niveau (évolution du solide vers le liquide ?)
la loi de dynamisation et de contrôlabilité (le système peut-il être articulé, souple ?)
la loi d’expansion des associations substances-champ (le système peut-il présenter d’autres fonctions sans nuire à la fonction principale ?)
Pour chaque loi, il a fallu noter sur une échelle de 1 à 5 son niveau de complétion et faire des hypothèses pour la résoudre au maximum.
Par exemple, pour la loi 1, nous avons imaginé les hypothèses suivantes.
Contradictions
Après avoir noté les PA et les PE sur une échelle de 1 à 5, selon leur degré d’importance, nous pouvons évaluer les contradictions. Sur PICC, une contradiction oppose un paramètre d’action comme la longueur, à des paramètres d’évaluation qui sont avantagés, ou au contraire désavantagés, selon l’évolution du paramètre d’action.
Nous avons évalué nos paramètres d’action de la manière suivante :
Notre objectif premier étant d’obtenir un antivol facilement transportable et manipulable et très résistant.
Ici, avec l’exemple de la longueur, on voit que le poids, le prix, et le coût de fabrication seront moindre si l’on fait un antivol court, alors qu’ils poseront problème si l’on fait un antivol plus long.
Résolution avec la matrice TRIZ
Le diagramme à bulle nous permet de voir quelles contractions sont les plus fortes, c’est à dire celles au plus fort diamètre et celles positionnées le plus en haut à droite du diagramme.
On peut ensuite essayer de résoudre ces contradictions avec la TRIZ. En associant chaque paramètre d’évaluation avec un paramètre de la matrice, Picc nous propose des principes inventifs pour chaque contradiction. On a ainsi accès à des exemples de solution dans d’autres domaines industriels qui présentent les mêmes contractions que les nôtres.
Avec l’exemple du diamètre, on peut voir que les 4 principes de la TRIZ proposés par le logiciel sont l'action préalable, l'utilisation de changement de phase, l'expansion thermique et les matériaux composites.
Solutions
Voici tous les concepts de solution que nous avons imaginés à l’aide des principes de la TRIZ proposés par Picc :
- Un antivol intégré au cadre du vélo
- Un antivol intégré aux arceaux (principe du parcmètre)
- Un antivol fabriqué en matériau souple bon marché mais qui durcit lorsqu'on essaie de le couper
- Un antivol intelligent avec lecteur d'empreintes
- Un antivol qui explose quand on essaie de le couper
- Un antivol rétractable
- Un antivol-guidon rétractable
Nous avons étudié la faisabilité de chaque principe, ainsi que ses points forts, ses points faible et sa durabilité.
Après avoir évalué les avantages et inconvénients de chaque solution sur Picc, nous sommes parvenues à la solution suivante :
Un antivol rétractable, intégré au cadre du vélo, fabriqué en un matériau souple permettant d’attacher toutes parties importantes du vélo.
Ainsi, nous répondons aux problèmes de poids et de transport, puisque l’antivol est une partie essentielle du vélo (on ne peut pas l’oublier et rouler sans cadre), et aux problèmes de maniabilité qui gênaient au moment de la fixation.
Ce projet nous a permis d’apprendre les différentes étapes de la conception d’un objet que l’on cherche à améliorer. Nous avons découvert la TRIZ, une méthode qui cherche à rendre générale la résolution de problèmes ainsi que le logiciel Picc. Nous avons aussi appris qu’il faut faire face à de nombreuses contradictions lors de la conception d'un objet, en faisant des choix judicieux pour ne pas dégrader des caractéristiques essentielles. Il est difficile d’atteindre l’objet idéal, mais nous avons pu chercher des pistes d’évolution dans notre étude du cadenas de vélo, même si de nouvelles inventions voient le jour régulièrement.
PL3 - 2022 - Poignée transports publics Cadenas de vélo Malette Chirurgie
Electif Initiation à l'Innovation - Cadenas de vélo