Amélioration de la machine de recyclage de matériaux pour impression 3D

Bonjour à toutes et à tous !

    Nous sommes deux étudiants en deuxième année de cycle préparatoire d’école d’ingénieur, Alan et Romane. Nous avions pour projet d’améliorer la machine de recyclage de matériaux pour impression 3D.

Contexte

    La machine de recyclage de matériaux pour impression 3D existait déjà au début de notre projet. En effet, il y a trois ans, deux élèves espagnols se sont lancés dans la création de cette machine composée de plusieurs éléments :
    • l’extrudeuse : permettant de chauffer les granulés et de faire sortir du fil
    • le système de refroidissement : constitué d’un ventilateur qui refroidit le fil dès sa sortie
    • le système de tirage : tire sur le fil
    • le système de bobinage : permettant d’obtenir une bobine de fil pour tout types d’imprimante 3D
    • le système d’alimentation : permettant de mettre en fonctionnement les deux moteurs
    • le système de mesure : permettant de mesurer le diamètre du fil instantanément

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Photo de la machine de recyclage de matériaux pour impression 3D

Objectifs :

    Nous avions pour objectif de vérifier le fonctionnement de la machine et de faire les réparations nécessaires dans un premier temps. Ensuite nous devions refaire le support du capteur pour avoir une meilleure précision sur les valeurs affichées. Pour finir, nous devions faire des modifications sur le code de la carte Arduino Uno afin d’obtenir un affichage plus précis et lisible.

Réparations :

    La machine n’ayant pas fonctionné pendant trois ans, nous avons dû faire quelques réparations dès la première mise en route. Nous avons branché plusieurs fils ainsi que fait quelques raccordements. Nous devions coller différentes pièces qui s’étaient désolidarisées avec le temps ou encore serrer des vis. Nous avons donc dû faire attention à chaque élément de la machine dès la mise en route pour ne pas passer à côté d’une modifications ou réparations à faire.

Support Capteur :

    La création d’un support pour le capteur est la partie la plus importante de notre projet. En effet, il fallait absolument créer un nouveau support car l’ancien, que nous avions en notre possession, laissait entrer beaucoup de lumières.
    Il faut savoir que notre capteur fonctionne avec une LED de couleur rouge. Dès que le fil passe entre la lumière rouge et le capteur, il y a une ombre qui se forme sur le capteur. c’est grâce à cette ombre que le capteur peut récupérer une mesure.
    Cependant, si le capteur est sujet à des perturbations telles que la lumière, il ne pourra pas fonctionner correctement et donner des résultats précis.

    Nous nous sommes documentés sur les différentes formes que peut avoir un support capteur. Nous sommes tombés sur le site suivant :

    Il nous a permis de concevoir un support de capteur qui réduit considérablement l’exposition de celui-ci à la lumière.

    Nous avons décidé de réaliser notre support de capteur en trois parties :

    • 4 pieds
    • pièce du dessous avec la place du capteur
    • pièce du dessus avec la place de la LED rouge

vu pièce

Ensemble des pièces qui constituent notre support Capteur

    Après plusieurs impressions et réglages nous avons obtenu le support de Capteur que nous voulions.

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Photo du support de Capteur final

Carte Arduino Uno :

    Nous avons fini notre projet en nous occupant de la carte Arduino Uno. Notre but était d’afficher la valeur du diamètre mesuré de façon plus claire. Pour cela nous avons étudié le code de la carte Arduino Uno. Après plusieurs recherches sur le site internet Arduino et à partir de vidéos, nous avons trouvé le problème. Il fallait enlever cette ligne du code pour que l’affichage soit directement plus clair :

ligne de trop arduino

Conclusion :

    Pour conclure nous avons réussi à refaire fonctionner cette machine de recyclage de matériaux pour impression 3D ainsi qu’à l’améliorer grâce au nouveau support de capteur et une modification du code existant afin d’obtenir un affichage du diamètre plus clair et lisible.

Conception d’une mini éolienne

Bonjour à tous, nous sommes 4 étudiants en seconde année de cycle préparatoire à Polytech Angers et allons vous présenter le projet réalisé pendant ces 6 derniers mois pour clôturer notre année.

Le sujet que nous avons choisi est la construction d’une mini-éolienne. Le but de ce projet est donc d’imaginer une conception d’une éolienne en respectant les conditions du cahier des charges et différentes contraintes. Parmi celle-ci se trouvent :

  • l’éolienne doit être facilement transportable et autonome
  • une conception CAO doit être réalisée
  • les choix des éléments mécaniques doivent être justifiés
  • le budget accordé pour la réalisation de cette mini éolienne est de 100€
  • une puissance de sortie (à l’alternateur): 900 W

    Tout d’abord nous avons dû choisir quel type d’éolienne nous correspondrait le mieux. En effet, il existe différentes formes d’éoliennes telles que les éoliennes à axe horizontal ou vertical. Nous avons donc décidé de nous focaliser sur les éoliennes à axe horizontal (modèle classique). En effet, étant le modèle éolien le plus utilisé dans le monde aussi bien au niveau domestique qu’à grande échelle, les données et les études en accès libre au sujet de ce type d’éolienne étaient bien plus nombreuses.

    Après recherches, il nous est impossible de réussir à proposer une éolienne avec une puissance de sortie de 900 W ne dépassant pas les 100€ comme demandé dans le cahier des charges. En effet, nous nous sommes renseignés à plusieurs professeurs de Polytech spécialisés dans ce domaine et dans tous les cas, un moteur avec cette puissance de sortie coûte dans tous les cas une centaine d’euros et il est difficile de trouver des alternatives moins chères.

    Nous avons donc choisi de faire un compromis et donc de proposer 2 éoliennes différentes afin que l’entreprise ait le choix. La grosse différence entre ces 2 éoliennes se trouve au niveau du prix et de la puissance de sortie, l’une est plus chère mais respecte la puissance demandée dans le cahier des charges, tandis que l’autre respecte le prix de 100€ mais a une puissance de sortie nettement inférieure. Au niveau des pales, moyeu et couvre moyeu, nous avons gardé les mêmes pièces pour les 2 éoliennes.

    Notre travail :

    La première étape de notre projet a été de réaliser une étude dimensionnelle d’une mini-éolienne.
    Voici les différents éléments de notre étude :

    Les pales (idem pour les 2 éoliennes)

    pale

    Nombre : 3 car nombre impair pour assurer la stabilité
    Longueur : 50cm car Angers puissance de vent faible + contrainte du mat respectée
    Profil : profil traditionnel des pales d’éoliennes : courbées sur un côté et plates de l’autre.
    Matériau : plastique car inertie faible + peu cher à réaliser (impression 3D)

    Le moyeu et le couvre moyeu (idem pour les 2 éoliennes)

    moyeu

    Dimensions : 12 cm de diamètre et 3 cm de profondeur
    Matériau : plastique car peu cher et facile de réalisation sur mesure (impression 3D)

    Le mât (idem pour les 2 éoliennes)

    mât

    Structure : en treillis car travaille à la compression donc les gros poids ne posent pas de soucis (donc marche pour les 2 éoliennes) et très économique

    Composants :

  • barres métalliques en L car économique
  • barres métalliques plates en bas pour assurer une stabilité.

    Matériau : acier car résistant

    Dimensions :

  • longueur totale : 1m car choisis en fonction des pales
  • barres métalliques en L mesurent 20x20x1,5mmx1m de hauteur (choisies en fonction des prix les moins chers disponibles)
  • barres métalliques plates mesure L.1m x l.3cm x H.0,2cm (choisies en fonction des prix les moins chers disponibles)

    La nacelle

    nacelle

    Matériau : plastique car sur mesure (impression 3D) et résistant (extérieur)
    Dimensions mini éolienne 1 : 30x25x20 cm de hauteur (pour abriter moteur, multiplicateur ainsi qu’une partie de l’arbre)
    Dimensions mini éolienne 2 : 600x30x25 cm de hauteur

    Les vis

    vis

    Matériau : acier zingué car nous devons les utiliser sur du PVC ou pour fixer des huisseries.
    Dimensions : Longueur 40 mm/ Diamètre 4 mm (têtes cylindriques)

    La deuxième étape a été de choisir les différents éléments mécaniques en fonction de notre étude. Ainsi, les différents éléments que nous avons choisi sont :

    Le moteur

    Moteur mini-éolienne n°1 (contrainte prix respectée)

  • Type de courant : continu
  • Puissance de sortie : 800W
  • Tension nominale : 36 V
  • Prix : 42€
  • Dimensions : ⌀13 cm x 20 cm
  • Vitesse nominale : 2800 tr/min
  • Couple : 2,73 Nm

    Moteur mini-éolienne n°2 (contrainte puissance respectée)

  • Type de courant : alternatif
  • Puissance de sortie : 1000W
  • Tension nominale : 220 V
  • Prix : 115€
  • Dimensions : inconnues mais très grosse par rapport au moteur n°1
  • Vitesse nominale : 1500 tr/min
  • Couple : 6,36 Nm

    Le système poulie-courroie

    Le système poulie-courroie est composé successivement d’une poulie de 125mm de diamètre primitif, une de 20mm, une de 100mm et une dernière de 20. Il permet d’atteindre un rapport de transmission de 14. On utilisera deux courroies trapézoïdales, ce qui permettra d’éviter les pertes de couples liées aux courroies plates.

    Enfin, la dernière étape a été la conception CAO de notre projet des ces 2 mini-éoliennes :

    Mini éolienne n°1 :

    Mini éolienne n°1

    Mini éolienne n°2 :

    Capture2

    Conclusion

    Ce travail d’équipe nous a apporté énormément de connaissances et de nouvelles compétences (aérodynamique, conception assistée par ordinateur, mécanique des fluides…). Ces compétences ne sont pas négligeables car ces dernières pourront être très utiles pour nos années à venir. De plus, le fait de travailler entre élèves et équipe, et de notre propre gré est beaucoup plus motivant pour l’avancement de notre travail. Ainsi ce fut une expérience captivante et enrichissante.

    Projet réalisé par une équipe de PEIP2 : Emma Le Franc, Julian Ledaim, Capucine Sauve et Camille Jean