TP ITEC: choix du matériau des bras de portail

TP ITEC: choix du matériau des bras de portailTP ITEC: choix du matériau des bras de portail

modifications 1° version (2007) 2° version (2009) 3° version (2011)

La commande du moteurAmélioration de la sécurité grâce à une

approche à vitesse réduite

Commande en tout-ou-rien

Commande en MLI (vitesse divisée par 2 en approche)

Le chargeur de batterieMeilleure maîtrise de la tension de sortie

Régulateur à circuit intégré

LM317

Régulateur de tension à transistors => plus précis

La capacité de la batteriePassage de 20Ah à 10Ah

Réduction de coût et de poids tout en conservant une autonomie suffisante

20Ah 10Ah

Jeu_ de photocellulesConformité à la norme si le portail

donne sur la voie publiqueLivré en option Livré en standard

Le système manivelle-bielleUne forme plus esthétique de la bielle et un montage en chape de la liaison

bielle-manivelle.

Evolutions de l’ouvre-portailEvolutions de l’ouvre-portail


Modèle des versions 1 et 2 (Acier)

Modèle de la version 3

(Alliage d’aluminium)Problématique :Quelles contraintes ont poussé le fabricant à choisir un matériau tel que l’aluminium pour ses nouveaux bras de portail ?


Environnement

Matériel

Ouvre-portail

Ordinateur

Documentaire Dossier technique du système

LogicielsSolidWorks et le module de simulation

CES edupack

Connaissances visées

1.2. Dimension design d’un produit

2.1. Influence du principe de réalisation et du matériau choisi

2.2. Simulation mécanique

3.1. Principes de transformation de la matière

Prérequis

Comportement du solide indéformable (statique) et du solide déformable (r.d.m.)

Matériaux et procédés de mise en œuvre

Prise en main de SW Simulation et CES edupack


Démarche de reconception : relation produit-procédé-matériau

Produit

Evolution du design : nécessité de s’aligner sur la concurrence, qui gagne des parts de marché.

Choix de formes plus techniques et plus douces en réponse au besoin (implicite) des utilisateurs.

Procédé

L’évolution des formes impose le procédé de moulage.

Matériau

Les critères de choix que nous retiendrons sont :

•Résistance mécanique du bras aux efforts

•Utilisation en extérieur

•Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre•Coût•Choix d’un matériau recyclable

Matériau

Les critères de choix que nous retiendrons sont :

•Résistance mécanique du bras aux efforts

•Utilisation en extérieur

•Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre•Coût•Choix d’un matériau recyclable


Déroulement de l’étude

A – Limite élastique requise du matériau

• Effort maxi sur le bras grâce au capteur d’effort

• Etude des contraintes avec SW

B – Choix du matériau en fonction de tous les critères

• logiciel CES Edupack

C - Conclusion



• Effort maxi sur le bras grâce au capteur d’effort

L’effort maxi est trouvé en phase de verrouillage ;

sur l’oscilloscope on obtient 4 divisions de 100mV (1mV1 N), ce qui correspond à un effort de 400N



•Etude des contraintes avec SW

FA

FB

B

AL’étude de l’équilibre du bras montre qu’il est soumis à deux forces, ces deux forces sont donc portées par la même droite support (AB)

Les paramètres de simulation ont déjà été partiellement renseignés.Compléter le chargement externe, autrement dit la force de 400N, appliquée en B, de direction (BA).


Contrainte maxiElle se situe autour de 30 MPa (dans des zones de concentration de contraintes).

Limite élastique du matériau retenu pour fabriquer le bras, avec un coefficient de sécurité de 3 ?3 * 30 = 90 MPa.


•Etude des contraintes avec SW


B – Choix du matériau en fonction de tous les critères

• logiciel CES EdupackCritères retenus pour le choix du matériau du bras :

Résistance mécanique du bras aux efforts : limite élastique minimum : 90 MPa

Résistance à une utilisation en extérieur :Résistance à l’eau : excellenteRésistance au sel : acceptableRésistance aux radiations UV : excellente

Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre : moulage

Coût : idéalement minimal

Environnement : choix d’un matériau recyclable

Critères retenus pour le choix du matériau du bras :

Résistance mécanique du bras aux efforts : limite élastique minimum : 90 MPa

Résistance à une utilisation en extérieur :Résistance à l’eau : excellenteRésistance au sel : acceptableRésistance aux radiations UV : excellente

Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre : moulage

Coût : idéalement minimal

Environnement : choix d’un matériau recyclable


Première étape : choix du type de graphique souhaité

Les familles de matériaux,

en fonction du prix

et de la limite élastique1


Deuxième étape : choix du procédé : moulage (casting)

Sont éliminés des résultats tous les matériaux incompatibles avec le procédé

2


Troisième étape : autres restrictions ou contraintes

Sont éliminés des résultats tous les matériaux incompatibles avec les contraintes imposées

3


Résultats de la requête : étain, alliages d’aluminium ou de zinc

90 MPa

Limite de prix

Tin (étain)

Aluminium

Zinc

Contrainte supplémentaire: matériau issu d’une filière de recyclage


90 MPa

Limite de prix

Alliages possibles : ALUMINIUM


Conclusion

Comment choisir un alliage d’aluminium parmi ceux proposés?S’adresser directement au fondeur, qui est un spécialiste.

Pour résumer, quels sont d’après vous les principaux critères justifiant l’utilisation d’un alliage d’aluminium ?•La facilité de mise en forme par moulage, pour obtenir le design souhaité.•La résistance au milieu extérieur (oxydation) (aluminium très utilisé pour les fenêtres, volets…)•L’image favorable auprès du public, due à sa réputation de matériau recyclable.

Des arguments qui vont pousser le concepteur à accepter un léger surcoût…


FIN

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Documents

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