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Fête de la Science 2009Lycée LIVET – Nantes

Microtechniques

Projet « Eco-conception d’une voiture radiocommandée »

Année 2009 – 2010

Lycée LIVET – Nantes, 1ère STI Microtechniques http://livet.bacmicrotech.free.fr/

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Programme Présentation du projet « Éco-conception Voiture RC » : 10 ’

Démarche ACV (analyse du cycle de vie) : 20 ‘

Analyse fonctionnelle, cahier des charges du produit : 20 ‘

Instrumentation et mesures : 10 ‘

Procédés de fabrication : injection plastique … : 10 ‘

Conclusion : 10 ‘

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Le projet Réalisé par les élèves de 1ère STI Microtechniques. Cours : TP Construction mécanique & TP Microtechniques. Formation : Technologie, conception de produits, instrumentation. Début du projet : septembre 2008.

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Problème technique Que devient la conception de cette voiture si on place le critère

environnemental au premier plan ?

Analyse de l'impact d'une voiture radio-commandée sur l'environnement tout au long de son cycle de vie.

Instrumentation du produit pour mesurer ses caractéristiques (vitesse, consommation, ...). Etude et re-conception afin d'améliorer ses performances environnementales : matériaux,

conception mécanique, motorisation.

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Pourquoi ce projet ? Pourquoi mener un projet d’éco-conception ?

Cela devient incontournable dans la formation technologique. Les concepteurs et fabricants de produits sont tous confrontés à la

prise en compte environnementale (ISO 14000, …). Cela permet d’aborder toutes les étapes du cycle de vie du produit. Il y a encore beaucoup à faire … c’est motivant !

Pourquoi travailler sur une voiture radio-commandée ? C’est un produit pluri-technique : mécanique, motorisation,

électronique, énergie … La partie mécanique est précise et composée de petites pièces. Le support est attractif pour les jeunes. C’est un produit de grande série, de conception très aboutie, donc

intéressant à étudier !

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Matériel 3 voitures radio-commandées à moteur thermique 1/10 piste :

Modèle : Thunder Tiger TS-4N V3 PLUS Réf. 6168-F. Masse : 1500 g Moteur PRO12 : 2,11 cm3 – alés. 13,85 mm – course 14 mm – plage 3000

à 30.000 tr/mn – puissance 0,6 ch à 29.000 tr/mn. (1 ch = 736 W) Transmission : 4 roues motrices, différentiels AV, AR. Carrosseries : Megane Trophy, Skyline GT, Lancer EVO. Radiocommande : JAGUAR T2D à 2 voies. Carburant : mélange 20% lubrifiant + 70% méthanol + 10% nitrométhane.

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Banc d’essai Banc réalisé sur mesure Permet de recevoir des

appareils de mesure

Roulements à billes

4 rouleaux PVC

Support de tachymètre

Positionnement AV et AR du châssis

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Instrumentation du banc Actuelle :

Tachymètre numérique avec visée laser Voltcraft DT1-L (Conrad).

Balance de précision

Evolution : Débitmètre FCH-mini-PP. Intégration de la mesure de vitesse par

codeur. Gestion des données par composant

programmable (PIC) et affichage des résultats.

Mesure de CO2 , du bruit …

Analyseur de gaz d’échappement

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Mesures sur banc d’essai Caractéristiques de la voiture actuelle : vitesse, consommation,

autonomie, coût d’utilisation en carburant.

Recherche du meilleur rendement : courbe consommation – vitesse, influence du réglage de carburation (richesse), influence du mélange

Étude de modification : refroidissement moteur …

Étude d’instrumentation : mesure de débit, de vitesse, gestion électronique …

4689 tr/min, Ø roue = 65 mm.Quelle est la vitesse de déplacement ?

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Déroulement du projet

1. Recherches documentaires : Développement durable,

éco-conception, ACV …

2. Ecriture du cahier des charges du produit existant.

3. Rencontre avec un Designer, spécialiste de l’éco-

conception (Sté FALTAZI) : expérience, conseils.

4. Premières idées (brainstorming).

5. Essais sur banc.

6. Cahier des charges du nouveau produit.

7. Solutions modificatives du produit.?

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Eco-conception

Un nouveau critère de conception pour les produits : minimiser l’impact environnemental.

Démarche de Développement durable : « Un développement qui répond aux besoins des générations du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs » (Rapport Brundtland – Commission mondiale sur le développement, 1987).

Produire différemment, de façon plus économe en matériaux et en énergie éco-conception.

Prendre en compte toutes les étapes de la vie du produit : de l’extraction des matières premières à son traitement en fin de vie ACV.

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Analyse du cycle de vie (ACV)

Établir un bilan chiffré des impacts environnementaux à chaque étape de la vie du produit :

Trouver des solutions plus favorables à l’environnement.

Attention à ce que les solutions choisies pour améliorer une étape du cycle n’entraînent pas d’impact défavorable sur les autres étapes !

Ou :

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Le choix des matériaux Réduction de la masse et du volume de matière

Choix de matériaux pas ou peu toxiques

Choix de matériaux peu consommateurs d’énergie

Utilisation de matériaux recyclés

Utilisation de matériaux recyclables

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La production Réduction des rejets vers l’environnement (eau, sol,

air)

Techniques de fabrication peu gourmandes en énergie

Réduction du volume de déchets (usinage, découpe, moulage …)

Réduction du nombre d’étapes de production

Utilisation de techniques de production « propres ».

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La distribution Réduction du volume d’emballages

Emballages plus propres (peu de métaux lourds)

Emballages réutilisables / recyclables

Choix de transports moins consommateurs d’énergie

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L’utilisation Consommation d’énergie minimum

Pas ou peu de fuites, de rejets, de bruit

Durabilité des produits

Maintenance et réparations facilités

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La fin de vie Produit facile à désassembler

Réparation / remise à neuf

Recyclage des matériaux

Matériaux non toxiques (incinération)

Notice de fin de vie

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Recherche de solutions

Projet « Eco-conception d’une voiture radiocommandée »

Année 2008 – 2009

Lycée LIVET – Nantes, 1ère STI Microtechniques http://livet.bacmicrotech.free.fr/

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Cahier des charges du produit existantDiagramme pieuvre :

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Recherche de solutions Schéma à main levée

Explication de la solution, gain envisagé

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Pistes étudiées : Motorisation

Amélioration du rendement du moteur

Changement de moteur

…

Moteur 2,11 cm3 PRO12-BXS TS-4E : 3340 g

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Pistes étudiées : Énergie Récupération d’énergie Utilisation d’énergie renouvelable …

Kit générateur d’hydrogène (Conrad)Voiture à hydrogène FCJJ-20

KIT MOTORISE FORMULA E-CAR

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Pistes étudiées : Modifications mécaniques Boîte de vitesses Réduction du nombre de

pièces Fiabilisation Amélioration du démontage …

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Pistes étudiées : Matériaux Identification

Utilisation de matériaux facilement recyclables

Réduction du nombre de matières

…

TS-4N PRO

Chassis carbone, autre modèle de voiture

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Pistes étudiées : Instrumentation Affichage de la consommation, de la pollution

Gestion électronique

…

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Pistes étudiées : captage polluants Filtrage des fumées

Récupération du lubrifiant

Réduction du bruit

…

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Conclusion Le projet est ambitieux mais passionnant !

Il faut avancer de façon progressive

Mener de front recherche de solutions et essais / mesures

Mettre en place une amélioration continue