TRAVAUX PERSONNELS ENCADRES Maxime COHENDET Gautier LENGLET Mathieu DEGRES 1ère S3 Année scolaire 2010/2011

Problématique: ? Quelle méthode choisir pour une implantation efficace des capteurs lumineux ?

Tout d’abords, nous allons regarder les méthodes d’usinage ainsi que les dates importantes dans le temps en commençant par la préhistoire : La principale période de la préhistoire est l’âge de pierre : Période durant laquelle l’homme usine principalement la pierre à l’aide d’outils peu efficaces et peu précis. On note aussi pendant cette période la domestication du feu.

Puis progressivement nous arrivons a la protohistoire où l’on retient principalement deux grandes périodes : L’âge de bronze : Les sociétés préhistoriques sont en phase de développement: élevage, céramique, agriculture … Il y a aussi la diffusion de la métallurgie du bronze : - bronze, alliage de cuivre et d'étain, fabrication d'outils, d'armes, de bijoux et d'objets divers.

- L’âge du fer : La métallurgie du fer se généralise avec : La fabrication d’armes, d’outils et d’objets variés. Le développement de la sidérurgie . L’âge du fer peut être séparé en deux périodes : - La première qui apparaît vers 800 avant J.C. où l’on commence la fabrication des armes et où les objets de parure et de la vie quotidienne continuent d’être produits en bronze. - La seconde qui se situe vers 500 avant J.C. où les armes et les objets de la vie quotidienne sont fabriqués en fer.

Vient ensuite, l’Histoire avec quatre périodes majeures : L’Antiquité avec plusieurs inventions aidant les populations à améliorer leur mode de vie : Le ciment, De nouveaux outils agricoles, La grue.

Le moyen-âge adopte une matière dite « chaste » a cette époque : -On note une forte utilisation du bois contrairement au métal et à l’acier. Le moyen-âge se marque par des progrès techniques : -Le moulin hydraulique se répand dans l'Occident médiéval dès l'époque carolingienne. -Les rendements s'améliorent à partir de l'an 1000 grâce à la diffusion d'outils en fer et à l'essor de la charrue. -La technique d'attelage : le collier d'épaules remplace le « collier de cou » et permet de tirer des charges plus lourdes. -Des progrès en optique avec l’apparition des premières lunettes appelées besicles. -La naissance des industries : Les techniques de travail des métaux furent ainsi renouvelées, grâce aux quantités d'énergie supplémentaires fournies par les moulins. Les activités métallurgiques connurent alors un véritable essor.

-L’époque moderne intervient avec de nouvelles techniques et de nouveaux matériaux : - Découverte du polychlorure de vinyle (PVC) en 1835. -Henry Cort invente le procédé du puddlage pour obtenir du fer à partir de la fonte. -nouvel acier plus résistant grâce à la cémentation. -Premier pont métallique construit en 1807.

Pendant l’époque contemporaine les ateliers deviennent peu a peu des manufactures et les façons de travailler évoluent considérablement. L'invention du centre d'usinage et de la machine-outil à commande numérique modifient les usines.

Connaître les matériaux et leur histoire ainsi que les différentes façons d’usiner nous a permis de mieux appréhender la méthode à choisir pour construire le prototype qui répond aux capacités demandées. Cependant, malgré les recherches effectuées, il était encore difficile pour nous de savoir quelle méthode choisir. C’est la raison pour laquelle nous avons construit le tableau de fonctions, le diagramme pieuvre, la bête à cornes ainsi que l’actigramme des capteurs. Cette analyse nous a permis de mieux cerner l’étude du projet et sa réalisation.

Le plexiglas, une matière première intéressante : nous nous sommes intéressés au plexiglas en raison de ses caractéristiques qui répondaient à notre attente : - Rigidité et résistance mécaniques appropriées. - Résistance a une température moyenne de 100°C. - Grande résistance à certains liquides corrosifs. - Transparence de la matière qui rend l’objet design. - Très faible conductivité thermique et électrique. .

Néanmoins, pour des raisons budgétaires, nous avons dû renoncer à ce matériau et effectuer d’autres recherches. C’est alors que nous avons décidé d’utiliser du polychlorure de vinyle, plus connu sous le sigle de PVC. Il présentait sensiblement les mêmes caractéristiques que le plexiglas : - Résistance et Flexibilité mécaniques intéressantes. - Résistance à une température moyenne de 50°C. - Résistance chimique convenable. - Très faible conductivité thermique et électrique. - Coût abordable. - Relativement simple d’usinage. Nous avons donc décidé que le PVC serait notre matière première.

Une fois en possession des plaques de PVC , nous avons pu y retranscrire les mesures dont nous avions besoin. La découpe des plaques à la scie sauteuse a donc pu commencer.

Pour finir la découpe des plaques avec précision, nous nous sommes ensuite servis de la fraiseuse. Lorsque celle-ci était indisponible, nous en profitions pour réfléchir au problème des capteurs. L’usinage des plaques a ainsi été effectué en plusieurs étapes.

En recherchant une solution sur internet, nous avons pensé aux rotules avec des vis de fixation, qui assureraient l’inclinaison d’un axe de rotation du capteur. Malheureusement, il n’existe que des rotules avec des vis de fixation ¼ de pouces. Nous ne pouvions pas utiliser ce filetage car il nous aurait fallu réaliser un taraudage de même dimension dans le capteur. Or, nous ne possédions pas le matériel requis. Nous avons donc abandonné l’idée de la rotule.

Ayant opté pour le PVC, nous avons donc décidé de conserver ce matériau pour la réalisation des capteurs. Nous avons construit des cylindres que nous avons percés au centre pour le passage des fils électriques. Ensuite, nous avons réalisé un Parallélépipède à la scie sauteuse avant de le découpé soigneusement à la fraiseuse. A l’aide de cette même fraiseuse, nous l’avons profilé en U avant de le percer pour qu’il s’encastre dans le cylindre. Pour finir, nous l’avons percé des deux cotés dans la partie supérieure pour y placer le futur parallélépipède.

Pour faciliter le vissage et le dévissage, l’étape suivante a consisté à souder à des vis normales de même filetage, des écrous vis papillons que nous avions préalablement commandés. Nous avons également construit d’autres parallélépipèdes qui servent de liaison de pincement avec les premiers profilés en U.

Nous avons percé les plaques sur les cotés pour pouvoir y introduire les cylindres. Ensuite, nous avons collé les plaques entre elles, puis les cylindres aux plaques.

Pour terminer l’ensemble, nous avons taraudé à la verticale, vers le bas, les plaques grises afin de visser la plaque rouge au-dessus pour protéger l’intérieur de l’environnement extérieur.

Cette méthode présente les avantages suivants: - Protection intégrale du système électrique, - Capacité à supporter une charge importante, - Remplacement simple et efficace des capteurs, - Résistance à l’environnement extérieur, - Protection mécanique de la partie supérieure du panneau. Pour seul inconvénient , il est noté un socle peu esthétique.

Au cours de ces travaux personnels encadrés, nous avons usiné sur différentes machines-outils. Lors de la découpe des plaques de PVC, nous avons utilisé la scie sauteuse pour enlever un maximum de matière dont nous n’avions pas besoin. Elle était la machine outil idéale pour ce travail malgré son manque de précision.

Une fois les découpes effectuées à l’aide de la scie sauteuse, il a fallu retravailler les côtés des plaques qui présentaient des irrégularités. C’est la raison pour laquelle une marge de matière doit être généralement conservée. Nous avons donc utilisé la fraiseuse dans le but de couper soigneusement le bord de ces plaques; cette machine-outil offrant une plus grande précision que la scie sauteuse.

A plusieurs reprises, nous avons dû utiliser la perceuse à colonne pour faire des trous dans du PVC. Cette machine-outil, nous a permis de percer avec précision des diamètres plus ou moins importants.

A l’aide d’une colle spéciale PVC, nous avons pu assembler efficacement les plaques PVC entre elles et relier les cylindres aux plaques. Nous avons également soudé les écrous vis papillons à des vis normales pour constituer un appui lors du vissage et du dévissage.

Nous avons taraudé manuellement, à l’aide d’un taraud, les vis qui nous ont permis de bloquer la plaque rouge sur les plaques grises.

Et enfin, nous avons eu recours à la machine la plus performante de la salle pour le nettoyage : L’aspirateur qui aspire tout partout.