Art Sciences 2024/2025 E5

Bouclier de Féerie

Présentation du concept (idée, thème, objectif)

Les armes et les armures apparaissent toujours dans un contexte particulier, que cela soit  une avancée technologique ou une réponse par rapport à des équipements plus anciens, le contexte et l’équipement sont deux éléments qui ne peuvent pas être séparés. Le contexte permet de comprendre pourquoi un équipement donné a été créé. Par exemple, le fléau, outil agricole permettant de battre le grain a été utilisé comme arme paysanne. À vue de son efficacité, ce dernier a été détourné en arme, dans le but d'être plus efficace contre les armures et ce dernier permet de venir chercher la personne se cachant derrière un bouclier étant donné que la chaîne va simplement faire le tour de celui-ci.

J'ai découvert qu'une catégorie particulière d'armes existe, les armes décoratives. Elles ne sont ni tranchantes, ni solides et ne sont pas pensées pour être prises en main. Ce qui m'intéresse c'est leur contexte de création mais surtout la frontière qu'il y a entre de véritables armes et ces dernière

Présentation des besoins techniques

L'objectif principal consistait à concevoir un bouclier d'une seule pièce, transparent et dont les dimensions soient égales ou supérieures à celles d'un avant-bras moyen. La difficulté résidait dans le choix de la méthode de fabrication et du matériau approprié pour répondre aux exigences techniques et fonctionnelles de cette application. C'est dans ce contexte qu'est intervenue une élève ingénieure, dont le rôle était d'apporter son expertise pour résoudre ce défi. Sa spécialisation en Sciences des Matériaux a permis d'ajouter des compétences nécessaires, notamment dans l'étude des propriétés des matériaux, afin de garantir la transparence, la résistance et la durabilité du bouclier tout en respectant les contraintes imposées.

Journal de bord :

Jour 1 - 21/01/2025

Lors de cette première journée de travail en équipe, nous avons procédé à une analyse des différentes méthodes et matériaux répondant aux besoins du projet, tout en tenant compte des équipements disponibles.

Cette réflexion nous a conduit à envisager la fabrication du bouclier par thermoformage. Parmi les matériaux accessibles, le polycarbonate (Makrolon) s'est révélé être le choix le plus adapté. Ce matériau, disponible en plusieurs coloris, dont une version transparente, offre une résistance thermique allant jusqu'à 200 °C, ce qui le rend idéal pour le thermoformage.

L'étape suivante a donc consisté à concevoir un modèle 3D pour réaliser le moule correspondant.

Modèle 3D du bouclier

2ème vue du modèle 3D du bouclier

Jour 2 - 22/01/2025

Pour réaliser ce moule, une mousse de polyéthylène a été fraisée en suivant le modèle 3D conçu préalablement. Le résultat obtenu est présenté ci-dessous. Afin d'adapter le moule à l'appareil de thermoformage, les côtés ont été ajustés pour supprimer l'excédent et en réduire la taille.

Moule en mousse

Un premier essai a ensuite été réalisé avec l'appareil, ce qui a permis d'obtenir le résultat visible ci-dessous. Cependant, des problèmes ont été rencontrés lors du réglage de l'appareil. En suivant les indications, le temps de contact avec le polycarbonate (d'une épaisseur de 1,5 mm) avait été fixé à 60 secondes. Le temps de chauffe de la résistance a été respecté, soit environ 15 minutes, conformément au manuel d'utilisation.

1er essai de thermoformage

La principale difficulté provenait de l'incapacité à fixer une température précise. L'appareil permet uniquement de régler un pourcentage de puissance, ce qui manque de précision. Dans notre cas, une température de 180 °C était nécessaire pour permettre le thermoformage sans brûler le polycarbonate.

En réglant la puissance à 100 %, le polycarbonate a bien épousé la forme souhaitée. Cependant, la mousse de polyéthylène a fondu, rendant le démoulage difficile et le moule inutilisable pour de futurs essais.

Mousse après thermoformage

Il est donc nécessaire de fabriquer un nouveau moule avant de procéder à un second essai, en adaptant les paramètres pour éviter la répétition de ce problème.

Le bouclier lui-même n'a pas une forme entièrement conforme à celle modélisée, ayant partiellement épousé la forme de la mousse fondue. Cependant, les bords irréguliers lui confèrent une apparence plus organique et dynamique, ce qui pourrait être perçu comme un avantage esthétique ou fonctionnel dans certains contextes. Cette particularité offre également une opportunité d'explorer des modifications supplémentaires ou des adaptations potentielles pour répondre à des besoins spécifiques.

Jour 3 - 23/01/2025

Pour la suite du projet, nous avons réduit le modèle des moules, et réalisées en fraisage 2 moules supplémentaires, afin de réaliser 2 ou 3 boucliers de plus petite taille.

Jour 4 - 24/01/2025

Durant cette journée, notre but a été de préparer le matériel pour les poignée; ils nous a fallu trouver des poignets adaptées, percer les trous nécessaires et visser la poignée et la sangle.

Le but de l'après-midi est donc de finaliser les bouclier restant, en espérant avoir un résultat tout aussi satisfaisant.