Projet planétarium

Planétarium à propulsion élastique

Difficulté

Expert Expert

Durée

9 day(s) jour(s)

Disciplines scientifiques

Astronomie, Mathématique, Mécanique, Physique

impression 3D, Bois, DIY, Bibidous, planète bleue, soleil, engrenages Projet_plan_tarium_IMG_5483.jpg

Introduction

Dans le cadre de nos études d'ingénieurs, nous avons du réaliser un projet dont le thème du mécanisme était "la propulsion élastique".

C'est ainsi qu'est né Nicol'astre^TM, un projet ambitieux de planétarium miniature, qui nous l'espérons, vous fera approcher les étoiles.

• Matériel et outils

Bois

Planche en bois. Image de wikipedia Cleonard1973 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Bois

Amidon. (Peut se trouver sous la forme de fécule, comme la Maïzena ou la fécule de pomme de terre)

[[File:]]

Fécule de maïs

Amidon. (Peut se trouver sous la forme de fécule, comme la Maïzena ou la fécule de pomme de terre)

Scie

Une scie est un outil à une lame dentée en acier trempé, destinée à couper des matériaux tels que le bois, la pierre, les métaux... Elle est actionnée par divers moyens tels que la force musculaire, l'électricité ou l'eau.

Scie

Tournevis Cruciforme

Perel hset20 Tournevis (Lot de 6)

Tournevis Cruciforme

Imprimante 3D

L'impression 3D ou impression tridimensionnelle est l’appellation « grand public » des procédés de fabrication de pièces en volume par ajout ou agglomération de matière.

Imprimante 3D

Vis

Vis en métal à trouver en magasin de bricolage

Une vis est une machine simple apte à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation dirigé suivant l'axe de rotation, ou vice-versa.

Les divers types de vis se caractérisent par l'utilisation de surfaces hélicoïdales. On peut distinguer :

   la vis de fixation utilisée de façon statique pour diverses sortes de liaison ;
   la vis d'Archimède utilisée pour la manutention de matériaux granulés ou pulvérulents, ainsi que pour le pompage des fluides, (exemple : vis à grain) ;
   la vis de transformation de mouvement utilisée de façon dynamique pour transformer, dans un sens ou dans l'autre, un mouvement de rotation en mouvement de translation ou un couple en effort axial ;
   la vis sans fin qui, associée à des roues dentées, permet de réaliser des engrenages ;
   la vis micrométrique, permettant de mesurer avec précision ;
   le mécanisme de vis-écrou ;

le mécanisme de vis à billes.

Vis

Fer à souder

Un fer à souder, ou plus précisément un fer à braser, est un outil chauffant permettant de réaliser une opération de brasage. L'usage courant du fer à souder se fait dans le domaine du montage de composants électroniques.

Fer à souder

Bloc de Plastique PLA

[[File:]]

Plastique utilisé notamment pour l'impression 3D

Bloc de Plastique PLA

Étape 1 - Le prototype

Afin de se donner une idée de ce que l'on aurait à concevoir, nous avons imprimé un modèle de planétarium basé sur notre première idée de mécanisme. Malheureusement, nous avons vite abandonné cette idée car la structure était trop complexe et trop lourde pour que notre propulsion élastique puisse faire tourner le tout.

Étape 2 - Elaboration du modèle final

Afin d'être sûr du modèle final, nous nous sommes réunis pour, dessiner, schématiser et découper les bases de ce que serait notre modèle final. Nous avons pu ainsi déterminer quels étaient les éléments manquants ou en trop, ainsi que toutes les dimensions du modèle final.

Étape 3 - Conception et découpe des éléments

La conception se décompose en 2 partie : le mécanisme et les plateaux. Nous avons commencé par les plateaux et avons privilégié le bois comme matériau principal pour cette partie. Nos plateaux sont en OSB et plusieurs technique de découpe on été utilisé pour les faire le plus rond possible (défonceuse, scie sauteuse, scie à chantourner, ...).

Étape 4 - L'impression 3D

Pour le mécanisme, nous tenions à avoir des pièces sur-mesure. Ainsi, nous avons opté pour l'impression. nous avons modélisé tout notre mécanisme, pièce par pièce, sur le logiciel fusion 360, et nous les avons ensuite importé sur Ultimaker Cura pour les imprimé en PLA. L'ensemble du mécanisme a pris 16h à être imprimé !

Étape 5 - La propulsion élastique

Pour notre système de propulsion, nous avons opté pour un ressort de perceuse à colonne. Le ressort est de dimension 980mm 40x-x0,7mm et viens compléter le système imprimé en 3D ci-dessous.

Étape 6 - Assemblage

Étape 7 - Projet fini

'Voir photo'

Étape 8 - Les Comptes / Bilan Carbone

Pour les comptes, nous avons fait une approximation de ce que nous aurait coûté le Nicol'astre. Mais, comme nous n'avons utilisé que des ressources dont nous disposions déjà, hormis le ressort, le coût total est uniquement de 56€ !

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Nous observons un mécanisme complexe formant un planétarium. Sur cet objet nous observons 3 planètes miniaturisées et alignées : Mercure, Vénus et la Terre (avec son satellite : la Lune) qui gravitent autour de notre étoile, le Soleil . Plus concrètement, il s'agit d'un axe posé sur une structure avec des plateaux ronds de différentes tailles qui tournent autour de cet axe de différentes hauteurs.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Plusieurs raisons pourraient faire rater notre expérience:

-le poids des plateaux (=si trop lourd, pas de rotation)

-manque de force de notre système à propulsion élastique (=ne fait pas assez tourner notre rotor)

-manque de résistance des matériaux de notre système

Explications

L'objectif de notre système était de faire tourner le planétarium à l'aide d'un mécanisme à propulsion à élastique. Pour ce faire, nous avons récupérer le mécanisme d'une horloge que nous avons, par la suite, réadapté, et auquel nous avons intégré un ressort en spirale.

Plus d'explications

Pour ce qui est des plateaux, ces derniers sont mis en rotation grâce à un système d'engrenages planétaires à deux étages. Le premier plateau tourne à 6 tours/min, le deuxième à 3 tours/min et le troisième tourne à 2.5 tours/min.

Applications : dans la vie de tous les jours

Rappeler le fonctionnement du système solaire

Servir de maquette de représentation et de fonctionnement de notre système solaire pour l'enseigner aux plus jeunes

Pour les passionnés d'astronomie.

Vous aimerez aussi

Pas les autres projets, car nous avons le meilleur projet ;)

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Mettre en pratique la découpe des matériaux

Construire une chaine d'engrenage avec une dizaine d'éléments différents

Calcul de rapports de vitesses

Utilisation d'une imprimante 3D

Pistes pour animer l'expérience

L'objet illustre parfaitement la rotation des planètes par rapport à une étoile

Les astres sont interchangeables

On peut faire varier la vitesse de rotation

Sources et ressources

https://nimax-img.de/Produktdownloads/14156_2_Anleitung-EN.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Epicyclic_gearing

https://www.youtube.com/watch?v=FElXXzynPnI

https://www.youtube.com/watch?v=TzJkD87eQNI

https://www.youtube.com/watch?v=MJAFGo5SQRE

https://www.youtube.com/watch?v=FElXXzynPnI

https://www.youtube.com/watch?v=TzJkD87eQNI

Dernière modification 2/05/2023 par user:Les Bibidous.

Draft