Projets:Tutoriel Arceau de voyage

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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

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