Développement de la catapulte

 

Présentation du projet KM et formation des groupes de travail.

Le Projet KM est une activité réalisée par les étudiants du Master MIDI de l’Université de Lorraine.

 

 

Processus de fabrication

 

Lors de l’étape de conception, nous avons défini le design final que pocèdera la catapulte, les matériaux utilisés ainsi que les techniques employées (la découpe laser et l’impression 3D). C’est à partir de ces informations que nous somme passés à la phase de fabrication.

 

- 1er Étape : Nous avons défini que les pièces de la catapulte devraient principalement être fabriquées grâce à la découpe laser. Pour cela nous avons sauvegardé le design 3D dans un format compatible avec le logiciel de la découpe laser. Nos formes géométriques ont été créées avec l’aide du logiciel CATIA (module Part Design), qui sauvegarde par défaut les fichiers avec l’extension « .CAT ». À partir de la 3D, nous avons obtenu les tracés et les plans avec le module Drafting, et nous l’avons par la suite exporté en « .DXF », format utilisé par la découpe laser.

 

- 2ème Étape : Une fois les pièces sauvegardées sous le bon format, nous avons commencé à découper les formes de la catapulte. Pendant la phase de conception nous avons défini que le matériau utilisé pour la fabrication des formes du prototype serait des planches de bois MDF de 3 mm d’épaisseur.

La découpe au laser des formes se passe de la manière suivante:

• Après ouverture du logiciel utilisé par la découpe laser il faut importer le fichier « .DXF » puis répartir la découpe sur le plan de manière à être économe sur le matériel. Il faut ensuite définir l’ordre des opérations et régler les paramètres de la découpe (rapidité 8 et puissance 40) ou la gravure (rapidité 25 et puissance 17). L’information sera par la suite envoyée à la machine.

• Il faut ouvrir la machine et positionner les planches qui vont être découpées.

• Ensuite, il faut allumer la machine et réaliser deux tests. Le premier pour vérifier si la hauteur de la tête du laser est optimale, en se servant d’une pièce de réglage puis le second pour vérifier si la taille de la planche est suffisante pour découper l’ensemble des pièces. Ce second essai est automatiquement fait par la machine en appuyant sur le bouton « test » du display. Il s’agit d’une simulation qui montre la surface des pièces à découper.

• Une fois les tests précédents réalisés , la découpe peut commencer. Pour cela il faut allumer la ventilation qui est situé à côté de la machine puis il faut appuyer sur le bouton « start » du display pour que le travail de découpe débute.

• Une fois l’alarme sonore retentit (signe que la découpe est terminée), il faut éteindre la ventilation ainsi que la découpe laser.

• Il faut enlever les pièces déjà découpées et jeter les chutes. Puis vérifier que la découpe laser a été optimale. Si une erreur s’est produite, il faut répéter le procédé.

 

- 3ème Étape : Il faut refaire l’étape précédente mais cette fois avec le carton-pierre de 2 mm d’épaisseur qui servira à fermer les côtés de la mallette. Il faut considérer que si le matériau utilisé change, il faut modifier la configuration de la machine à découper. Dans le cas présent il faut configurer les réglages à rapidité 10 et puissance 30. Tout cela en prenant en compte les recommandations de la personne en charge du Fab Lab.

 

- 4ème Étape : Dans le design de notre catapulte, il existe des pièces qui doivent avoir une épaisseur plus large à cause de l’effort qu’elles vont exercer, notamment le bras et la base de la catapulte. Ayant en notre possession des planches de MDF de 3 mm d’épaisseur, nous avons collé deux planches similaires pour avoir une double épaisseur. Nous avons assemblé et collé ces planches avec l’aide d’une colle spéciale pour bois.

Dans le procédé ci-dessus, il faut que les pièces soient placées l’une sur l’autre de manière optimale et que leur position ne change pas pendant que la cole séche. Un décalage entre les pièces après le séchage ne pourra plus être modifié par la suite.

 

- 5ème Étape : Pendant que les planches sèchent, il faut commencer la fabrication des pièces qui doivent être imprimées en 3D, notamment le support de l’élastique et les supports des couvercles.

Le procédé est le suivant :

• Il faut ouvrir le logiciel SLIC3R et ajouter le fichier. À partir de l’information donnée, nous pouvons exporter le fichier « Code G ». Ce fichier contient les instructions que l’imprimante Rep Rap doit suivre pour la réalisation de la pièce.

• Il faut connecter l’imprimante au courant électrique et à l’ordinateur avec un port USB puis allumer l’imprimante.

• Il faut ouvrir le logiciel Proterface et importer le code G obtenu. Ce logiciel gouverne les actions menées par la machine. De plus, il nous donne l’information sur le temps estimé d’impression, la quantité de matériel et le coût approximatif.

• Avec l’aide du logiciel, il faut règler la température de la tête de l’imprimante à 192°C et de la base à 60°C.

• Il faut choisir la couleur du filament à utiliser et changer le rouleau de la machine. Après l’installation et, une fois que la machine a bien réchauffée, il faut faire couler le filament de matière par la tête jusqu’a ce que celui-ci ne soit plus visible. Comme cela, il est possible de vérifier que la tête n’est pas obstrue. Si le filament coule d’une manère fluide, cela signifie que la machine est prête pour commencer.

• Ensuite, il faut cliquer « imprimer » sur le logiciel pour que la machine commence son travail. Il faut accorder une attention particulière à ce que la base soit propre et que la tête soit réglée à la bonne hauteur afin d’obtenir une impression de qualité.

• Pendant l’impression, il faut rester en alerte à tout éventuel problème. Si cela se produit, il faudra arrêter la machine immédiatement, vérifier la pièce, changer les réglages et recommencer.

• Lorsque que la tête part sur le côté (position d’attente), cela signifie que l’impression est terminée et que nous pouvons extraire notre pièce après avoir attendu son refroidissement.

 

- 6ème Étape : Nous avons conçu la catapulte avec cinq charnières, quatre pour joindre les couvercles à la base (deux de 20 x 17 mm et deux de 50 x 30 mm) et une pour joindre le bras à la base. Il faut d’abord coller les charnières à la base en utilisant la colle pour bois.

 

- 7ème Étape : Il faut continuer avec l’assemblage et le collage des pièces qui contiendront le mètre. Cela grâce à la colle pour bois et aux encoches conçues pendant la phase du design.

 

- 8ème Étape : Pour la fermeture de la malette, il faut utiliser le carton-pierre déjà coupé dans la 3ème étape. Il faut coller ces planches de carton aux couvercles avec la colle pour bois en suivant les encoches du design. Il faut faire attention pour coller ces pièces avec les surfaces courbées.

 

- 9ème Étape : Après le collage des planches en carton, il faut continuer avec le collage des parties imprimées de la 5ème étape, pièces qui sert à renforcer le carton et la buté quand on ferme la mallette. Pendant le séchage il faut exercer une  pression sur les pièces pour assurer un bon résultat et préserver la forme.

 

- 10ème Étape : Quand les couvercles sont prêts et la base avec les charnières installées, il faut assembler ces pièces en collant les charnières à la partie inférieure des couvercles et en ajustant bien les extrêmités de la catapulte.

 

- 11ème Étape : Maintenant, il faut coller les parties latérales principales de la catapulte, où l’élastique sera placé. Pour cela, on met la catapulte à plat, on applique l’adhésif sur la base et on place la nouvelle pièce en exercant de la pression.

 

- 12ème Étape : Puis, il faut attendre un certain temps pour permettre un séchage des pièces optimal afin que celle-ci soient bien fixées. Par la suite, il faut vérifier que la catapulte ferme correctement et qu’il n’y a pas de décalage. Si cela se produit, il faut corriger ce problème, soit en détachant et en collant à nouveau, ou en limant les bords. Il faut prendre soin de ne pas trop limer pour ne pas générer un nouveau problème.

 

- 13ème Étape : Dans cette étape il faut coller le mètre à la base de la catapulte afin de rajouter ultérieurement la petite boîte qui le cache. Une fois que celui-ci est collé, il faut installer les murs du couvercle qui étaient déjà collés depuis la 7ème étape. Cette petite boîte renforcera également les parties latérales de la catapulte. Afin de coller la boîte, on doit d’abord tourner le mètre pour tendre le ressort interne pour qu’il puisse s’enrouler automatiquement après usage. Puis, on doit passer la pointe du mètre par la rainure de la boîte et le coller à la base de la catapulte.

 

- 14ème Étape : Une des parties les plus importantes de la catapulte est le bras. Il est placé avec un angle de 90° par rapport à la base. La fixation doit être de très bonne qualité lors d’un usage intense. Il ne faut pas hésiter à mettre beaucoup de colle.

 

- 15ème Étape : Il faut couper le bâton en bois qui permettra le réglage de l’angle du lancement. Celui-ci se coupe à l’aide d’un cutter sur une surface de protection. Il faut faire attention lors de l’usage de ce genre d’ustensiles.

 

- 16ème Étape : Il faut découper l’élastique qui permettra la propulsion du bras. Ensuite, il faut le faire passer par le trou de la partie latéral gauche de la catapulte et faire un nœud. Puis, il faut  le faire passer par l’intérieur de la pièce imprimée qui est collée au bras et faire trois nœuds qui permettront le réglage.

 

- 17ème Étape : Après, il faut faire des points sur la base et les couvercles de la catapulte avec un produit antidérapant pour permettre une bonne stabilité de la catapulte lors de son usage.

 

- 18ème Étape : Enfin, il faut placer les accessoires (porte-munitions et post-its).