Différences entre versions de « Projets:Arceau lit de voyage »

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{{Infobox projet
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|Image principale=Arceau-en-situation-1.jpg
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|Description=Arceau de lit pour le voyage facilement transportable, pliable et léger.
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|Porteur de projet=Sarah
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|Contributeurs=Sébastien Duchaussoy
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|Fabmanager=Yo
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|Référent documentation=Sébastien Duchaussoy, Delphine
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|Catégorie de handicap=Motricité
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|Etat d'avancement=Réalisés
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|Statut de la documentation=Complète
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|Relecture de la documentation=Vérifiée
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|Techniques=impression 3d
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|Durée de fabrication=de 16 à 32 h
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|Coût matériel=Moins de 50 euros
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|Niveau=Facile
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|Licence=by-sa
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|Projet date=2017-04-27
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|Nom humanlab=Humanlab_MHK
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}}
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== Description du projet ==
 
== Description du projet ==
−
Imaginer, concevoir et tester un arceau de voyage, en moins de cinq mois pour que celui-ci soit prêt pour un voyage prévu à la fin du mois de Septembre 2017, dont la particularité est d'être facilement transportable et doit être pliable et/ou démontable.
+
Concevoir et réaliser un arceau de lit pour le voyage qui se doit d'être en particulier facilement transportable et pliable et/ou démontable.
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<div><ul>
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<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-déplié-3D.jpg|thumb|none|220px|Arceau-déplié-3D]] </li>
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<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-plié-3D.jpg|thumb|none|220px|Arceau-plié-3D]] </li>
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</ul></div>
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==Lien utiles==
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*[https://rennes.humanlab.me/projet/arceau-de-lit-de-voyage/ Page du Geslab]
  
 
== Définition ==
 
== Définition ==
−
Un arceau de lit, qui peut être de différentes formes, permet d'éviter de supporter le poids ou le contact d'un drap ou d'une couette sur les jambes afin de permettre de meilleurs mouvements ou éviter des douleurs.
+
Un arceau de lit, qui peut être de différentes formes, permet de ne pas avoir à supporter le poids ou le contact d'un drap ou d'une couette sur les jambes. Une meilleure liberté de mouvement est ainsi guarantie pour l'utilisateur et des douleurs peuvent être évitées.  
  
 
<div><ul>  
 
<div><ul>  
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== Equipe ==
 
== Equipe ==
−
* Sarah : Porteuse de projet
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* Sarah Lasne : Porteuse de projet
−
* Yoann : Conception des prototypes
+
* Sébastien Duchossoy : Conception du prototype final: modélisation et impression 3D, montage du prototype
−
* Jean-François : Conception des prototypes
 
−
* Sébastien D : Conception 3D
 
  
 
== Cahier des charges ==
 
== Cahier des charges ==
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* Pratique et léger
 
* Pratique et léger
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* Pliable ou démontable
+
* Facilement pliable ou démontable
−
* Ne pas dépasser la hauteur voulue : 45-50cm, afin que les draps et/ou la couette puisse être bordés
+
* Ne pas dépasser la hauteur voulue : 45-50cm, afin que les draps et/ou la couette puissent être bordés
 
* Ne pas dépasser la longueur de la taille d'une valise
 
* Ne pas dépasser la longueur de la taille d'une valise
−
* Facilement repliable ou démontable (selon les besoins)
 
 
* Faire en sorte que l’épaisseur des parties repliées ou démontées de l'arceau ne dépassent pas 6cm maximum
 
* Faire en sorte que l’épaisseur des parties repliées ou démontées de l'arceau ne dépassent pas 6cm maximum
 +
* Le moins coûteux possible
  
−
== Conception de l'arceau de voyage ==
+
== Objectif du projet ==
  
−
L'idée est de simplifier au maximum un arceau dit "classique", qui en général est positionné au dessus des pieds, afin de permettre de le transporter facilement.
+
L'idée est de simplifier au maximum un arceau dit "classique", qui est en général positionné au dessus des pieds, afin de le rendre facilement transportable.
  
−
===Le prototype en carton (27/04/17)===
+
==Caractéristiques du prototype==
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===Choix des matériaux===
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Après réflexion, il a été décidé de fabriquer l'arceau de voyage en aluminium avec un système d'articulations amovibles fabriqué à l'aide d'une imprimante 3D. La version choisie est le mode pliable et non celui démontable. Afin de fixer les articulations, un ensemble de vis sera nécessaire.
  
−
[[File:???.jpg|thumb|left|???]]
+
===Dimensions globales et poids===
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'''Une fois plié'''
  
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*Longueur 47,9cm
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*Largeur 28,5cm
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*Épaisseur 5,5cm
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*Poids : environ 520 grammes
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'''Longueur une fois déplié''' : 106cm
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===Temps estimé pour la fabrication===
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* Temps d'impression des pièces 3D avant assemblage : 32 heures
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*** Supports en forme de "T" > environ 8 heures
 +
*** Supports en forme de "L" > environ 8 heures
 +
*** Supports en forme de "Demi-rotules" avec crans trapézoïdaux > 16 heures
 +
 
 +
*Temps d'assemblage : environ 2 heures car il y a eu un problème lors de la réalisation de l'arceau. Les "demi-rotules" étaient un peu trop ajustées pour être assemblées facilement en un temps plus court.
 +
 
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*Temps total nécessaire : environ 50 heures
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 +
==Liste de matériel à acheter==
 +
===Tubes aluminium + quincaillerie===
 +
* 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 450mm de longueur
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* 4 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 300mm de longueur
 +
* 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 250mm de longueur
 +
* 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 220mm de longueur
 +
* 4 Vis à tête hexagonale de 6mm de diamètre et 65mm de longueur avec rondelles, boulons en forme de "papillon" et écrous
 +
* 24 Vis à tête fendue de diamètre 2,5mm et 20mm de longueur et leurs écrous.
 +
* Colle
 +
 
 +
==Outils nécessaires==
 +
* 1 imprimante 3D (s'adresser à un fablab de votre région)
 +
* 1 bobine de filament PLA ou ABS (plus robuste)
 +
* 1 tournevis compatible avec les vis (ici un tournevis plat)
 +
* 1 clé plate compatible avec les écrous (ici de 5)
 +
* 1 perceuse
 +
* 1 foret de diamètre 2.5 (et foret de 6 si besoin d'agrandir un peu les trous)
 +
 
 +
<div><ul>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Tubes-en-Aluminium.jpg|thumb|none|220px|Tubes-en-Aluminium]] </li>
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<li style="display: inline-block;"> [[File:Type-de-fixation pour-les-rotules.png|thumb|none|220px|Type-de-fixation-pour-les-rotules]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Fixations-pour-l'ensemble.jpg|thumb|none|220px|Fixations-pour-l'ensemble]] </li>
 +
</ul></div>
  
−
(ajouter la photo manquante)
+
===Budget global ===
  
 +
Achat du matériel de quincaillerie nécessaire à Leroy Merlin (sauf les supports 3D)
  
−
A la fin de ma première visite, je suis repartie une première version en carton. La forme choisie (une base et deux côtés) est la bonne.
+
'''Budget global : 20,74 euros - hors colle ! :-)'''
  
−
=====Conclusion=====
+
* 4 Tubes en aluminium de 1 mètre chacun - Diamètre extérieur 10mm : 10,60€ le tout (2,65€ l'unité dans un magasin de bricolage)
−
Le premier test a échoué car en réfléchissant aux cotes nous avons oublié l'épaisseur du matelas.
+
* 16 Supports en plastique fabriqués avec une imprimante 3D environ 256g : 5,20€ les seize (plastique à acheter sur divers sites Internet spécialisés dans l'impression 3D)
 +
** Le "L" fait approximativement 18g, donc on fait 55 pièces avec une bobine de 1000g
 +
** La "demi-rotule" fait approximativement 16g donc on fait 62 pièces avec une bobine de 1000g
 +
** Le "T" fait approximativement 14g donc on fait 71 pièces avec une bobine de 1000g
 +
* Quincaillerie : environ 4,94€ le tout
 +
** En vrac : 4 vis de 65mm de longueur ; 4 rondelles ; 4 écrous tous de diamètre 6mm : 0,96€ le tout
 +
** Un sachet de 10 boulons "papillon" de diamètre 6mm à 3,70€ : 1,48€ les 4
 +
** Un sachet de 30 vis à tête fendue de diamètre 2mm et avec une longueur de 20mm à 3,18€ : 2,50 € les 24
 +
* Colle
  
−
===Le prototype en PVC (18/05/17)===
+
==Fabrication du prototype==
 +
Imprimer les pièces que vous avez téléchargé en respectant les paramètres ci-dessous. Vous devez avoir 16 pièces au total.
  
−
[[File:???.jpg|thumb|right|???]]
+
===Pièces à imprimer ===
 +
Télécharger les fichiers à imprimer ainsi que la documentation sur [https://github.com/myhumankit/TravelBedArch le github de Myhumankit]
  
−
<br clear=all>
+
* 4 Coins en forme de "L" : L(78mm) x l(78mm) x H(15mm)
−
(ajouter la photo manquante)
+
* 4 Supports en forme de "T" : L(80mm) x l(47mm) x H(15mm)
 +
* 8 Demi-rotules avec crans trapézoïdales : L(78mm) x l(36mm) x H(17mm)
 +
Attention, les demi-rotules ne sont pas toutes identiques !!
 +
Il a quatre fichiers différents, chacun à imprimer en deux exemplaires.
  
−
Un deuxième prototype est réalisé en tubes (diamètre 20mm), coudes et manchons en PVC et des serre-joints. Le test a permis de voir que la longueur de l'arceau était trop grande, il est décidé de couper 10 à 12cm pour que l'on puisse border le drap et la couette. Cette solution s'est révélée bonne car il possible de border les draps et le fait d'avoir abaissé la hauteur de l'arceau ne gêne pas la mobilité des jambes, les pieds ne touchent pas l'aide technique.
+
===Paramètres nécessaires à l'impression des supports 3D pour la fabrication===
  
−
=====Conclusion=====
+
'''Imprimante utilisée''' : Bicephale (ou n'importe quelle imprimante tant qu'elle imprime de l'ABS, censé être plus robuste. Du PLA peut tout de même être utilisé)
  
−
Cependant, l'arceau n'a pas tenu sous le poids de la couette ce qui confirme l'idée d'avoir un renfort qui consoliderait le tout entre la base et la partie devant soutenir la couette.
+
[[File:Imprimante Bicephale.jpg|thumb|left|220px|Imprimante Bicephale]]
  
−
===Le Prototype conçu avec un jeu de Meccano (01/06/17)===
+
<br clear=all>
  
−
Avec un jeu de construction on peut construire un monument ou autre chose alors on a essayé de construire un arceau de voyage.
+
'''Soft utilisé''' : CURA
  
−
=====Conclusion=====
+
Voici les paramètres d'impression à utiliser lors de la conception des pièces :
−
Ce prototype n'à pas aboutit car ce n'était pas pratique et solide à la fois.
 
  
−
===Le prototype en aluminium (16/06/17)===
+
* Plastique pour le prototype : PLA (pour le projet final : ABS)
 +
* Température extrusion : 200°C (augmenter à 230°C si ABS)
 +
* Température plateau : 60°C
 +
* Type du plateau : Verre (juste propre, sans aide d'accroche)
 +
* Taille de la tète d'impression: 0.4mm
 +
* Largeur de ligne : 0.3mm
 +
* Taux de remplissage : 20%
 +
* Épaisseur de la paroi : 1mm
 +
* Épaisseur dessus/dessous : 0.6mm
 +
* Motif de remplissage : Grille
 +
* Vitesse d'impression : 60mm/s
 +
* Vitesse de remplissage : 100mm/s
 +
* Vitesse couche initiale : 30mm/s
 +
* Adhérence du plateau : Bordure
 +
* Supports : Activités, en contact avec le plateau uniquement !!
 +
* Angle de supports : 70°
  
−
Après réflexion, il a été décidé de tenter de fabriquer l'arceau de voyage en bois ou en aluminium avec un système d'articulations amovibles fabriquées avec une imprimante 3D. La version choisie le mode pliable et non le mode démontable. Cela nécessite du temps pour la conception 3D du prototype et la fabrication des pièces 3D.
+
<div><ul>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Parametre 1.jpg|thumb|none|220px|Paramètres impression 1]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Parametre 2.jpg|thumb|none|220px|Paramètres impression 2]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Parametre 3.jpg|thumb|none|220px|Paramètres impression 3]] </li>
 +
</ul></div>
  
−
====Le matériel de fabrication et temps de réalisation====
+
===Images des impressions 3D (ici en PLA)===
 +
Les supports 3D ont été fabriqués pour le prototype avec un filament appelé PLA. Pour la version définitive, un plastique plus robuste, ABS, a été choisi.
  
−
Arceau en aluminium - dimensions globales : Longueur 47,9cm ; Largeur 28,5cm ; Épaisseur 5,5cm . poids : environ 520 grammes
+
* 4 Coins en forme de "L" : L(78mm) x l(78mm) x H(15mm)
 +
* 4 Supports en forme de "T" : L(80mm) x l(47mm) x H(15mm)
 +
* 8 Demi-rotules avec crans rectangulaires (avant le changement pour crans hexagonaux qui ont une meilleure fixation) : L(78mm) x l(36mm) x H(17mm)
  
 
<div><ul>  
 
<div><ul>  
−
<li style="display: inline-block;"> [[File:Coins-arceauxOK.jpg|thumb|none|220px|Coins arceaux]] </li>
+
<li style="display: inline-block;"> [[File:Coins-arceau.jpg|thumb|none|220px|Coins arceau]] </li>
−
<li style="display: inline-block;"> [[File:Articulations3D.png|thumb|none|220px|Articulations 3D]] </li>
+
<li style="display: inline-block;"> [[File:Articulations-ou-Rotules-3D.png|thumb|none|220px|Articulations-ou-Rotules-3D]] </li>
 
<li style="display: inline-block;"> [[File:Supports-en-T.jpg|thumb|none|220px|Supports-en-T]] </li>
 
<li style="display: inline-block;"> [[File:Supports-en-T.jpg|thumb|none|220px|Supports-en-T]] </li>
−
<li style="display: inline-block;"> [[File:Tubes-en-aluminium.jpg|thumb|none|220px|Tubes-en-aluminium]] </li>
 
−
<li style="display: inline-block;"> [[File:Type-de-fixation pour-les-rotules.png|thumb|none|220px|Type-de-fixation-pour-les-rotules]] </li>
 
−
<li style="display: inline-block;"> [[File:Fixations-pour-l'ensemble.jpg|thumb|none|220px|Fixations-pour-l'ensemble]] </li>
 
−
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-déplié-3D.jpg|thumb|none|220px|Arceau-déplié-3D]] </li>
 
−
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-plié-3D.jpg|thumb|none|220px|Arceau-plié-3D]] </li>
 
 
</ul></div>
 
</ul></div>
  
−
(ajouter les photos manquantes)
+
===Préparer les tubes en aluminium===
 +
Une fois les pièces imprimées, il faut préparer les tubes pour l'assemblage.
 +
====Couper les tubes aux dimensions====
 +
*2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 450mm de longueur
 +
*4 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 300mm de longueur
 +
*2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 250mm de longueur
 +
*2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 220mm de longueur
 +
 
 +
====Percer les tubes====
 +
Positionner les pièces imprimées sur les articulations afin de marquer les tubes pour l'emplacement des trous. A l'aide d'une perceuse, faire les trous aux endroits marqués.
 +
 
 +
===Assembler le tout===
 +
En vous référant au schéma de montage ci-dessous, assembler le tout.
 +
 
 +
<div><ul>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:---E--Arceau de voyage-MHK-Doc et Images-Arceau de voyage - Eclatée.PDF|thumb|none|220px|Vue éclatée de l'assemblage]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau de voyage monté.JPG|thumb|none|220px|Vue assemblée]] </li>
 +
</ul></div>
 +
 
 +
Cliquer ci-dessous pour avoir les fichiers pdf et avoir une meilleure visibilité.
  
−
* 4 Coins en plastique PLA : 8 heures de fabrication avec une imprimante 3D
+
[[Media:---E--Arceau de voyage-MHK-Doc et Images-Arceau de voyage - Eclatée.PDF|'''Instruction de montage : Arceau de voyage vue éclatée''']]
−
* 4 Supports en forme de "T" en plastique PLA : 8 heures de fabrication avec une imprimante 3D
+
 
−
* 8 Demi-rotules avec crans rectangulaires en plastique PLA : 16 heures de fabrication avec une imprimante 3D
+
[[Media:Arceau de voyage monté.JPG |'''Instruction de montage : Arceau de voyage vue monté''']]
−
* 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 410mm de longueur
 
−
* 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 250mm de longueur
 
−
* 4 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 220mm de longueur
 
−
* 4 vis à tête hexagonale de 65mm de longueur environ avec rondelles et vis "papillon"
 
  
 +
==Bilan des étapes réalisés pour aboutir au prototype final==
 +
Bravo ! Si vous êtes parvenu jusqu'ici, c'est qu'à priori vous avez terminé toutes les étapes :)
  
−
* Temps de travail avant assemblage (Conception 3D, fabrication supports 3D, Découpage des tubes) : 33 heures
+
Ci-dessous vous trouverez des images et remarques relatives aux différentes versions des protoypes réalisés jusqu'au proto final.
−
* Temps d'assemblage : environ 10 à 15 minutes
 
−
* Temps total de travail : 33h15
 
  
−
===Le prototype en aluminium (22/06/17) - premier essai===
+
===Le prototype en aluminium - premier essai (22/06/17) ===
 
<div><ul>  
 
<div><ul>  
 
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-de-profil-déplié.jpg|thumb|none|220px|Arceau-de-profil-déplié]] </li>
 
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-de-profil-déplié.jpg|thumb|none|220px|Arceau-de-profil-déplié]] </li>
Ligne 108 : Ligne 222 :
  
  
−
=====Conclusion=====
+
====Conclusion====
 +
 
 +
Ce premier essai est concluant. Cependant, quelques points négatifs :
 +
*L'ensemble bouge mais il est déjà prévu que le tout soit fixé lors du deuxième essai.
 +
*Le système de crans sur les "demi-rotules" est à revoir. Il est prévu que les prochaines soient fabriquées avec des formes trapézoïdales plutôt que rectangulaires.
 +
*Si l'on positionne l'arceau à la verticale, sur un lit où sont fixées des barrières de protection (un lit électrique par exemple), la taille des articulations peut être gênante : la barrière frotte plus ou moins fort sur l'arceau selon son sens. Au moment de le retirer il est possible qu'il touche la personne si l'on n'est pas suffisamment attentif.
 +
*Penser à mettre une sorte de "buttée" au bout de chaque vis afin d'éviter que le boulon "papillon" et la rondelle ne se décrochent de la vis et ne tombent.
  
−
Ce premier essai est positif. Seuls points négatifs :
+
===Le prototype en aluminium - deuxième essai (29/06/17) ===
−
* L'ensemble bouge mais il est déjà prévu que le tout soit fixé lors du deuxième essai.
 
−
* Si on positionne l'arceau à la verticale, sur un lit où sont fixées des barrières de protection (un lit électrique par exemple), la taille des articulations peuvent être légèrement gênante.
 
  
−
==Budget global==
+
Bilan à l'équipe des différents essais après le premier montage du prototype en aluminium.
  
−
Moins de 15 euros ! :-)
+
Afin d'éviter que l'ensemble ne bouge, renforcement de l'aide technique avec de fines fixations (vis à tête fendues) sur chaque supports en plastique PLA (coupe des morceaux de vis dépassant pour éviter toutes blessures) et mise en place d'écrous auto-bloquant (ou contre-écrous) pour éviter que le boulon "papillon" et la rondelles ne chutent lors du desserrage.
  
−
* 3 Tubes en aluminium - Diamètre 10mm : 10,50€ les trois (3,50€ l'unité)
+
====Temps de travail pour finaliser le prototype====
−
* 16 Supports en plastique fabriqués avec une imprimante 3D : 1,07€ les seize (environ 0,07€ l'unité) - 20€ la bobine (environ 300 pièces possible)
 
−
* Clous, vis, boulons, écrous : environ 3,25€ le tout (à recalculer)
 
  
 +
* Perçage des supports 3D, montage des fixations (et collage), coupe des morceaux de vis dépassant du prototype, mise en place des contre-écrous > environ 2h15
  
 +
A noter que lors du perçage des supports 3D, pour empêcher que l'ensemble ne bouge ou ne se désolidarise, l'épaisseur du plastique d'une des pièces s'est fendue.
 +
 +
====Conclusion====
 +
 +
Les dernières petites modifications permettent de solidifier le tout et offrent des tests concluants. Il est apte à la fabrication définitive ! :-D
 +
 +
===Réalisation de l'Arceau de Voyage - Projet final (06/07/17)===
 +
<div><ul>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-plié-final.jpg|thumb|none|220px|Arceau-plié-final]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-de-profil-final.jpg|thumb|none|220px|Arceau-de-profil-final]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-horizontal-final.jpg|thumb|none|220px|Arceau-horizontal-final]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-en-situation-1.jpg|thumb|none|220px|Arceau-en-situation-1]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-en-situation-2.jpg|thumb|none|220px|Arceau-en-situation-2]] </li>
 +
<li style="display: inline-block;"> [[File:Arceau-en-situation-3.jpg|thumb|none|220px|Arceau-en-situation-3]] </li>
 +
</ul></div>
  
 +
====Bilan final====
 +
Bilan à l'équipe des différents essais effectués tout au long de la semaine précédente. La personne accompagnatrice lors du voyage a testé le prototype et ne souhaite apporter aucune modification. Il peut donc être validé de façon définitive ! :-D
  
  
  
 
[[Category:Projets]]
 
[[Category:Projets]]
−
[[Category:En cours]]
+
[[Category:Réalisés]]
 +
[[Category:Motricité]]

Version actuelle datée du 29 juin 2022 à 16:09

Arceau lit de voyage

Arceau-en-situation-1.jpg

Informations
Description Arceau de lit pour le voyage facilement transportable, pliable et léger.


Catégorie Motricité
Etat d'avancement Réalisés
Techniques impression 3d
Durée de fabrication de 16 à 32 h
Coût matériel Moins de 50 euros"Moins de 50 euros" n’est pas dans la liste (De 50 à 100 euros, De 100 à 200 euros, Plus de 200 euros, Moins de 10 euros, De 10 à 50 euros) de valeurs autorisées pour la propriété "A coût matériel".
Niveau Facile
Licence by-sa
Date de création 2017-04-27
Équipe
Porteur de projet Sarah
Contributeurs Sébastien Duchaussoy
Fabmanager Yo
Référent documentation Sébastien Duchaussoy, Delphine
Nom humanlab Humanlab_MHK
Documentation
Statut de la documentation Complète
Relecture de la documentation Vérifiée


Description du projet

Concevoir et réaliser un arceau de lit pour le voyage qui se doit d'être en particulier facilement transportable et pliable et/ou démontable.

  • Arceau-déplié-3D
  • Arceau-plié-3D

Lien utiles

Définition

Un arceau de lit, qui peut être de différentes formes, permet de ne pas avoir à supporter le poids ou le contact d'un drap ou d'une couette sur les jambes. Une meilleure liberté de mouvement est ainsi guarantie pour l'utilisateur et des douleurs peuvent être évitées.

  • Arceau de lit
  • Arceau de lit rectangulaire
  • Arceau de lit arrondit

Equipe

  • Sarah Lasne : Porteuse de projet
  • Sébastien Duchossoy : Conception du prototype final: modélisation et impression 3D, montage du prototype

Cahier des charges

L'arceau de voyage doit être :

  • Pratique et léger
  • Facilement pliable ou démontable
  • Ne pas dépasser la hauteur voulue : 45-50cm, afin que les draps et/ou la couette puissent être bordés
  • Ne pas dépasser la longueur de la taille d'une valise
  • Faire en sorte que l’épaisseur des parties repliées ou démontées de l'arceau ne dépassent pas 6cm maximum
  • Le moins coûteux possible

Objectif du projet

L'idée est de simplifier au maximum un arceau dit "classique", qui est en général positionné au dessus des pieds, afin de le rendre facilement transportable.

Caractéristiques du prototype

Choix des matériaux

Après réflexion, il a été décidé de fabriquer l'arceau de voyage en aluminium avec un système d'articulations amovibles fabriqué à l'aide d'une imprimante 3D. La version choisie est le mode pliable et non celui démontable. Afin de fixer les articulations, un ensemble de vis sera nécessaire.

Dimensions globales et poids

Une fois plié

  • Longueur 47,9cm
  • Largeur 28,5cm
  • Épaisseur 5,5cm
  • Poids : environ 520 grammes

Longueur une fois déplié : 106cm

Temps estimé pour la fabrication

  • Temps d'impression des pièces 3D avant assemblage : 32 heures
      • Supports en forme de "T" > environ 8 heures
      • Supports en forme de "L" > environ 8 heures
      • Supports en forme de "Demi-rotules" avec crans trapézoïdaux > 16 heures
  • Temps d'assemblage : environ 2 heures car il y a eu un problème lors de la réalisation de l'arceau. Les "demi-rotules" étaient un peu trop ajustées pour être assemblées facilement en un temps plus court.
  • Temps total nécessaire : environ 50 heures

Liste de matériel à acheter

Tubes aluminium + quincaillerie

  • 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 450mm de longueur
  • 4 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 300mm de longueur
  • 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 250mm de longueur
  • 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 220mm de longueur
  • 4 Vis à tête hexagonale de 6mm de diamètre et 65mm de longueur avec rondelles, boulons en forme de "papillon" et écrous
  • 24 Vis à tête fendue de diamètre 2,5mm et 20mm de longueur et leurs écrous.
  • Colle

Outils nécessaires

  • 1 imprimante 3D (s'adresser à un fablab de votre région)
  • 1 bobine de filament PLA ou ABS (plus robuste)
  • 1 tournevis compatible avec les vis (ici un tournevis plat)
  • 1 clé plate compatible avec les écrous (ici de 5)
  • 1 perceuse
  • 1 foret de diamètre 2.5 (et foret de 6 si besoin d'agrandir un peu les trous)
  • Tubes-en-Aluminium
  • Type-de-fixation-pour-les-rotules
  • Fixations-pour-l'ensemble

Budget global

Achat du matériel de quincaillerie nécessaire à Leroy Merlin (sauf les supports 3D)

Budget global : 20,74 euros - hors colle ! :-)

  • 4 Tubes en aluminium de 1 mètre chacun - Diamètre extérieur 10mm : 10,60€ le tout (2,65€ l'unité dans un magasin de bricolage)
  • 16 Supports en plastique fabriqués avec une imprimante 3D environ 256g : 5,20€ les seize (plastique à acheter sur divers sites Internet spécialisés dans l'impression 3D)
    • Le "L" fait approximativement 18g, donc on fait 55 pièces avec une bobine de 1000g
    • La "demi-rotule" fait approximativement 16g donc on fait 62 pièces avec une bobine de 1000g
    • Le "T" fait approximativement 14g donc on fait 71 pièces avec une bobine de 1000g
  • Quincaillerie : environ 4,94€ le tout
    • En vrac : 4 vis de 65mm de longueur ; 4 rondelles ; 4 écrous tous de diamètre 6mm : 0,96€ le tout
    • Un sachet de 10 boulons "papillon" de diamètre 6mm à 3,70€ : 1,48€ les 4
    • Un sachet de 30 vis à tête fendue de diamètre 2mm et avec une longueur de 20mm à 3,18€ : 2,50 € les 24
  • Colle

Fabrication du prototype

Imprimer les pièces que vous avez téléchargé en respectant les paramètres ci-dessous. Vous devez avoir 16 pièces au total.

Pièces à imprimer

Télécharger les fichiers à imprimer ainsi que la documentation sur le github de Myhumankit

  • 4 Coins en forme de "L" : L(78mm) x l(78mm) x H(15mm)
  • 4 Supports en forme de "T" : L(80mm) x l(47mm) x H(15mm)
  • 8 Demi-rotules avec crans trapézoïdales : L(78mm) x l(36mm) x H(17mm)

Attention, les demi-rotules ne sont pas toutes identiques !! Il a quatre fichiers différents, chacun à imprimer en deux exemplaires.

Paramètres nécessaires à l'impression des supports 3D pour la fabrication

Imprimante utilisée : Bicephale (ou n'importe quelle imprimante tant qu'elle imprime de l'ABS, censé être plus robuste. Du PLA peut tout de même être utilisé)

Imprimante Bicephale


Soft utilisé : CURA

Voici les paramètres d'impression à utiliser lors de la conception des pièces :

  • Plastique pour le prototype : PLA (pour le projet final : ABS)
  • Température extrusion : 200°C (augmenter à 230°C si ABS)
  • Température plateau : 60°C
  • Type du plateau : Verre (juste propre, sans aide d'accroche)
  • Taille de la tète d'impression: 0.4mm
  • Largeur de ligne : 0.3mm
  • Taux de remplissage : 20%
  • Épaisseur de la paroi : 1mm
  • Épaisseur dessus/dessous : 0.6mm
  • Motif de remplissage : Grille
  • Vitesse d'impression : 60mm/s
  • Vitesse de remplissage : 100mm/s
  • Vitesse couche initiale : 30mm/s
  • Adhérence du plateau : Bordure
  • Supports : Activités, en contact avec le plateau uniquement !!
  • Angle de supports : 70°
  • Paramètres impression 1
  • Paramètres impression 2
  • Paramètres impression 3

Images des impressions 3D (ici en PLA)

Les supports 3D ont été fabriqués pour le prototype avec un filament appelé PLA. Pour la version définitive, un plastique plus robuste, ABS, a été choisi.

  • 4 Coins en forme de "L" : L(78mm) x l(78mm) x H(15mm)
  • 4 Supports en forme de "T" : L(80mm) x l(47mm) x H(15mm)
  • 8 Demi-rotules avec crans rectangulaires (avant le changement pour crans hexagonaux qui ont une meilleure fixation) : L(78mm) x l(36mm) x H(17mm)
  • Coins arceau
  • Articulations-ou-Rotules-3D
  • Supports-en-T

Préparer les tubes en aluminium

Une fois les pièces imprimées, il faut préparer les tubes pour l'assemblage.

Couper les tubes aux dimensions

  • 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 450mm de longueur
  • 4 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 300mm de longueur
  • 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 250mm de longueur
  • 2 Tubes en aluminium (diamètre 10mm) de 220mm de longueur

Percer les tubes

Positionner les pièces imprimées sur les articulations afin de marquer les tubes pour l'emplacement des trous. A l'aide d'une perceuse, faire les trous aux endroits marqués.

Assembler le tout

En vous référant au schéma de montage ci-dessous, assembler le tout.

  • Vue éclatée de l'assemblage
  • Vue assemblée

Cliquer ci-dessous pour avoir les fichiers pdf et avoir une meilleure visibilité.

Instruction de montage : Arceau de voyage vue éclatée

Instruction de montage : Arceau de voyage vue monté

Bilan des étapes réalisés pour aboutir au prototype final

Bravo ! Si vous êtes parvenu jusqu'ici, c'est qu'à priori vous avez terminé toutes les étapes :)

Ci-dessous vous trouverez des images et remarques relatives aux différentes versions des protoypes réalisés jusqu'au proto final.

Le prototype en aluminium - premier essai (22/06/17)

  • Arceau-de-profil-déplié
  • Arceau-dessus
  • Arceau-de-face
  • Arceau-de-profil-plié-dessus


Conclusion

Ce premier essai est concluant. Cependant, quelques points négatifs :

  • L'ensemble bouge mais il est déjà prévu que le tout soit fixé lors du deuxième essai.
  • Le système de crans sur les "demi-rotules" est à revoir. Il est prévu que les prochaines soient fabriquées avec des formes trapézoïdales plutôt que rectangulaires.
  • Si l'on positionne l'arceau à la verticale, sur un lit où sont fixées des barrières de protection (un lit électrique par exemple), la taille des articulations peut être gênante : la barrière frotte plus ou moins fort sur l'arceau selon son sens. Au moment de le retirer il est possible qu'il touche la personne si l'on n'est pas suffisamment attentif.
  • Penser à mettre une sorte de "buttée" au bout de chaque vis afin d'éviter que le boulon "papillon" et la rondelle ne se décrochent de la vis et ne tombent.

Le prototype en aluminium - deuxième essai (29/06/17)

Bilan à l'équipe des différents essais après le premier montage du prototype en aluminium.

Afin d'éviter que l'ensemble ne bouge, renforcement de l'aide technique avec de fines fixations (vis à tête fendues) sur chaque supports en plastique PLA (coupe des morceaux de vis dépassant pour éviter toutes blessures) et mise en place d'écrous auto-bloquant (ou contre-écrous) pour éviter que le boulon "papillon" et la rondelles ne chutent lors du desserrage.

Temps de travail pour finaliser le prototype

  • Perçage des supports 3D, montage des fixations (et collage), coupe des morceaux de vis dépassant du prototype, mise en place des contre-écrous > environ 2h15

A noter que lors du perçage des supports 3D, pour empêcher que l'ensemble ne bouge ou ne se désolidarise, l'épaisseur du plastique d'une des pièces s'est fendue.

Conclusion

Les dernières petites modifications permettent de solidifier le tout et offrent des tests concluants. Il est apte à la fabrication définitive ! :-D

Réalisation de l'Arceau de Voyage - Projet final (06/07/17)

  • Arceau-plié-final
  • Arceau-de-profil-final
  • Arceau-horizontal-final
  • Arceau-en-situation-1
  • Arceau-en-situation-2
  • Arceau-en-situation-3

Bilan final

Bilan à l'équipe des différents essais effectués tout au long de la semaine précédente. La personne accompagnatrice lors du voyage a testé le prototype et ne souhaite apporter aucune modification. Il peut donc être validé de façon définitive ! :-D

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