Projets:Arceau lit de voyage

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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.

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.

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

Equipe

  • Sarah : Porteuse de projet
  • Yoann : Conception des prototypes
  • Jean-François : Conception des prototypes
  • Sébastien D : Conception des prototypes et Conception 3D

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

Conception de l'arceau de voyage

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.

Le prototype en carton (27/04/17)

  • Prototype-en-carton-vertical
  • Prototype-en-carton-Horizontal

A la fin de ma première visite, je suis repartie avec une première version en carton. La forme choisie (une base et deux côtés) est la bonne.

Conclusion

Le premier test a échoué car en réfléchissant aux cotes - ou mesures - nous avons oublié l'épaisseur du matelas.

Le prototype en PVC (18/05/17)

  • Arceau-en-PVC-de-biais
  • Prototype-en-PVC-Horizontal
  • Arceau-en-PVC-Vertical


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.

Conclusion

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.

Le Prototype conçu avec un jeu de Meccano (01/06/17)

Avec un jeu de construction on peut construire un monument ou autre chose alors on a essayé de construire un arceau de voyage.

Conclusion

Ce prototype n'à pas aboutit car ce n'était pas pratique et solide à la fois.

Le prototype en aluminium (16/06/17)

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 est le mode pliable et non le mode démontable en aluminium. Cela nécessite du temps pour la conception 3D du prototype et la fabrication des pièces 3D.

Caractéristiques et matériel de fabrication

Arceau en aluminium : dimensions globales : Longueur 47,9cm ; Largeur 28,5cm ; Épaisseur 5,5cm

Poids : environ 520 grammes

Les supports 3D sont fabriqués, pour le prototype, avec un filament provisoire appelé PLA. Ce plastique sera remplacé, pour la version définitive finale, par un plastique plus robuste appelé ABS.

  • Coins arceau
  • Articulations-ou-Rotules-3D
  • Supports-en-T
  • Tubes-en-Aluminium
  • Type-de-fixation-pour-les-rotules
  • Fixations-pour-l'ensemble
  • Arceau-déplié-3D
  • Arceau-plié-3D

(ajouter les photos manquantes)

  • 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 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 : L(78mm) x l(36mm) x H(17mm)
  • 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 (matériel ajouter lors de l'étape 5.6.1 Temps de travail pour finaliser le prototype)
  • Colle

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

Imprimante utilisée : Bicephale

Voici les caractéristiques à utiliser lors de la conception des pièces :

  • Soft utilisé : CURA
  • Plastique pour le prototype : PLA (pour le projet final : ABS)
  • Température extrusion : 200°C
  • Température plateau : 60°C
  • Type du plateau : Verre (juste propre, sans aide d'accroche)
  • Largeur de ligne : 0.3mm
  • Taux de remplissage : 20%
  • Épaisseur de la paroi : 1mm
  • Épaisseur dessus/dessous : 0.6mm
  • Motif d'impression : Zig-Zag
  • Vitesse d'impression : 60mm/s
  • Vitesse de remplissage : 100mm/s
  • Vitesse couche initiale : 30mm/s
  • Adhérence du plateau : Bordure
  • Supports : Activités
  • Angle de supports : 65°

Temps de travail : conception et réalisation

  • Temps de travail avant assemblage :
    • Conception 3D sur le logiciel "Onshape" > environ 15 heures
    • Fabrication supports ou pièces 3D : 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 rectangulaires (par la suite 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 juste pour être assemblées facilement en un temps plus court.

Temps total de travail : environ 50 heures

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 positif. Seuls 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 seront fabriquées avec des formes "trapézoïdales" plutôt que "rectangulaires"
  • 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 gênantes : la barrière frotte plus ou moins fort selon le sens de l'arceau sur celui-ci. Au moment de le retirer il est possible qu'il touche la personne si 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 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.

Renforcement de l'aide technique, afin d'éviter que cela bouge, 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
  • Retouche sur la partie conception 3D > environ ?????

A noté 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 concluant. Il est apte à la fabrication définitive ! :-D

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

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

Arceau en aluminium - dimensions globales : Longueur 47,9cm ; Largeur 28,5cm ; Épaisseur 5,5cm et Longueur totalement déplié 106cm et Poids : environ 520gr

Achat du matériel nécessaire à la réalisation du projet final (voir 5.4.1 Caractéristiques et matériel de fabrication). La couleur choisie pour les supports 3D du projet final est le noir.

Paramétrage de l'imprimante 3D (voir 5.4.2 Paramètres nécessaire à l'impression des supports 3D pour la fabrication). Ne pas oublier de remplacer le type de plastique PLA par de l'ABS car ce dernier est plus robuste.

  • Imprimante Bicephale
  • Bobine-de-filament-noir-ABS
  • Arceau-plié-3D

Fabrication de l'Arceau de Voyage (voir 5.4.3 Temps de travail : conception et réalisation et 5.6.1 Temps de travail pour finaliser le prototype).

  • Paramétrage de l'imprimante > ???
  • Création avec une imprimante pour tous les supports 3D > 32 heures
  • Préparation des supports (ponçage), assemblage, perçage, visserie, collage > ???
  • Finitions > ???

Matériel et Budget global

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

20,74 euros - hors colle ! :-)

  • 4 Tubes en aluminium de 1 mètre chacun - Diamètre 10mm : 10,60€ le tout (2,65€ l'unité)
  • 16 Supports en plastique fabriqués avec une imprimante 3D environ 256gr : 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 1000gr
    • La "demi-rotule" fait approximativement 16g donc on fait 62 pièces avec une bobine de 1000gr
    • Le "T" fait approximativement 14g donc on fait 71 pièces avec une bobine de 1000gr
  • 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

Visualisation du projet final en situation

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

Liens utiles à la fabrication de l'Arceau de voyage

  • 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

Remarques

Lien vers la page du tutoriel finalisé