Quarante porte-revues : choisir le procédé et régler le jeu d'assemblage
La médiathèque du quartier commande 40 porte-revues pour son secteur jeunesse : budget 2 400 €, livraison en 5 semaines, atelier du lycée accessible 10 h par semaine. Trois pistes sont étudiées. Découpe laser de contreplaqué 5 mm : plaque de 2440 × 1220 à 38 €, 12 pièces par plaque après nesting, 11 min de découpe par pièce. Impression 3D : 4 h par pièce, deux imprimantes. Pliage de tôle sous-traité : 62 € par pièce. Contraintes du cahier des charges : aucun collage apparent, objet démontable, résistance à 15 kg. Le contreplaqué annoncé à 5 mm varie de ±0,3 mm ; la découpe laser enlève 0,15 mm, si bien que la largeur réelle d'une fente égale la largeur dessinée plus 0,15 mm. Le prototype à tenons est déjà dessiné avec des fentes de 5,00 mm.
1. Éliminer deux procédés en produisant les calculs, et justifier le choix du troisième.
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Impression 3D - éliminée par le temps machine. 40 pièces × 4 h = 160 h de fabrication ; réparties sur 2 imprimantes, 80 h par machine. La capacité réelle est de 10 h/semaine × 5 semaines = 50 h par machine. 80 > 50 : le délai est intenable, et l'hypothèse d'une impression continue 24 h/24 n'est pas réaliste dans un atelier scolaire. On note aussi qu'aucun des deux autres procédés n'a besoin d'être arbitré sur ce critère.
Tôle pliée - éliminée par le coût. 40 × 62 = 2 480 € pour un budget de 2 400 €, soit un dépassement de 80 € avant même les délais de sous-traitance et le transport.
Découpe laser - retenue. Temps : 40 × 11 min = 440 min ≈ 7 h 20, très en dessous des 50 h disponibles. Matière : 40 / 12 = 3,33, donc 4 plaques × 38 = 152 €. Le procédé satisfait aussi les contraintes de conception : assemblages à tenons et fentes, démontables, sans collage apparent.
2. Dimensionner la fente du tenon. Détaillez le raisonnement, pas seulement le résultat.
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Données. Épaisseur réelle du contreplaqué : 4,70 à 5,30 mm. Fente réelle = largeur dessinée + 0,15 mm (enlèvement de matière). Fente dessinée actuelle : 5,00 mm, soit 5,15 mm réels.
Conséquence du dessin actuel. Un panneau à 5,30 mm ne rentre pas dans une fente de 5,15 mm : l'assemblage est impossible sur une partie du lot. C'est le point critique, car la dispersion d'épaisseur est subie, pas choisie.
Redimensionnement. On dimensionne sur l'épaisseur maximale, jamais sur la valeur nominale. Épaisseur max 5,30 + jeu de 0,15 = fente réelle cible 5,45 mm, donc largeur dessinée = 5,45 − 0,15 = 5,30 mm. Il faut corriger le plan de 5,00 à 5,30 mm.
Vérification du jeu minimal. Avec un panneau à 4,70 mm, le jeu atteint 5,45 − 4,70 = 0,75 mm : le tenon flotte et l'assemblage bascule. Solutions à chiffrer : tenon à épaulement (le serrage se fait sur l'épaulement, pas sur la fente), clavette de blocage, ou calibrage des panneaux par tri d'épaisseur avant découpe.
3. Rédiger le protocole de validation du prototype avant lancement de la série.
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Protocole en cinq points, à réaliser sur un prototype découpé dans la plaque la plus épaisse et un autre dans la plus fine :
- Mesure de dispersion : relever l'épaisseur de 20 panneaux au pied à coulisse, vérifier que l'amplitude réelle reste dans l'hypothèse ±0,3 mm ; sinon, revoir le dimensionnement.
- Test d'assemblage : 10 montages/démontages successifs, contrôle du jeu et de l'usure des chants ; l'objet doit rester démontable (exigence du cahier des charges).
- Test de charge : 15 kg pendant 24 h, mesure de la flèche du plateau et absence de fissuration au droit des fentes ; critère de réussite à fixer (par exemple flèche inférieure à 1/200 de la portée).
- Contrôle de stabilité : essai de basculement latéral, cohérence avec un usage par des enfants.
- Fiche de réglage : consigner les paramètres retenus (largeur de fente, puissance/vitesse de découpe, sens du fil du bois) pour que la série soit reproductible à l'identique.