OBJECTIFS - Caractériser les matériaux selon un point de vue mécanique. - Visualiser l impact environnemental en fonction du choix du matériau POINTS DU PROGRAMME ABORDES - 2.3.2 Comportement d un matériau. - 1.1.2 Cycle de vie d un produit et choix techniques (économique) et environnementaux. SUPPORTS ET DOCUMENTATIONS UTILISES - Coques arrière téléphone portable - Coques de protection - Système manuel d appui avec pointeau - Machine d essais - Banc incliné - Rapport optique - PC avec solidworks avec sustainability CONDITIONS DE REALISATION - Travail en binôme - Durée : 4h - Compte rendu à rendre en fin de la séance Page 1 sur 11
1 ) Présentation Un téléphone portable est constitué d une partie électronique qui véhicule les informations, d une batterie qui alimente cette partie électronique et une ossature composée de différents matériaux permettant de fixer et de protéger les composants cités ci-dessus. Dans ce TP nous étudierons la partie matériaux du téléphone portable. 2 ) Recherche des différents matériaux En vous aidant d internet rechercher les différents matériaux existant pour les coques arrière de téléphone portable. http://www.explic.com/14454-telephone.htm http://www.macgeneration.com/news/voir/160401/jonathan-ive-sur-l-iphone-4-et-lascience-des-materiaux http://www.lesmobiles.com/telephones/benqsiemens-el71.html.. 3 ) Essais sur coque du téléphone. A partir des coques arrière mises à votre disposition, effectuer l essai de l empreinte du pointeau. Avec la loupe mesurer le diamètre de l empreinte puis en déduire sa profondeur. Pour pouvoir comparer la même personne doit effectuer les 3 essais avec la même force. Page 2 sur 11
TP séquence 4 COQUE LOUPE POINTEAU SUPPORT 3 1) Compléter le tableau suivant: MATIERE DIAMETRE PROFONDEUR COQUE N 1 COQUE N 2 COQUE N 3 Pour calculer la profondeur de pénétration du pointeau aidez-vous du schéma suivant : D/2 POINTEAU d angle θ DIAMETRE D COQUE PROFONDEUR P P θ/2 tanθ/2 = coté opposé/ coté adjacent L angle θ se mesure à l aide d un rapporteur optique mis à disposition Le diamètre D est à mesurer à la loupe 3.2 ) A partir des résultats précédents, citer la coque la moins dure à la plus dure 1 2 3... Page 3 sur 11
TP séquence 4 3.3 ) Par déduction donner la coque qui résistera la mieux aux rayures : 4 ) Essais sur machine de dureté Nous avons donc vu que pour une même fonction «fixer et protéger» il existe des coques avec des matériaux différents qui se rayent plus ou moins. La dureté est une caractéristique importante lors de la conception d un produit et notamment dans le choix du matériau. Il existe un essai qui permet de caractériser les matériaux à partir de leur dureté qui reprend le principe de l essai avec le pointeau. C est l essai Brinell avec une bille ou Vickers avec un cône. Voici quelques duretés brinell notée HB Dureté Matériaux Brinell HB Aluminium 25 Calcaire Cuivre 50-90 Fer 80 Verre En acier doux 140 granit En acier 900 quartz trempé AUG4 (2017) 105 laiton 70-120 Matériaux Dureté Matériaux Brinell HB 250 Polypropylène Polycarbonate 550 PVC 850 Epoxy Dureté Brinell 7 14 16 45 1200 Page 4 sur 11
4 1) Donner le principe de l essai Brinell (schéma) ainsi que la formule de l échelle de dureté Brinell http://fr.wikipedia.org/wiki/dureté_brinell SCHEMA : FORMULE. 4.2 ) Effectuer les essais de dureté des différents échantillons de matériaux. Compléter le tableau. Les désignations des matériaux étant données, rechercher leur composition en vous aidant d internet. éprouvette N 1 Désignation Matétiau Composition Dureté HB théorique (tableau) CuZn39Pb3 Dureté HB mesuré éprouvette N 2 AlMgSi0,5F22 éprouvette N 3 E-Cu éprouvette N 4 9SMn28 ou S250 4.3 ) Les valeurs données par tableau correspondent-t-elles avec vos valeurs mesurées? 4.4 ) Peut-on retrouver un matériau à partir de sa dureté?.. Page 5 sur 11
TP séquence 4 La dureté des matériaux influe donc sur les rayures dans le cas des coques de téléphone portable. Pour protéger les parties arrière des rayures, des coques de protection existent. Nous allons les étudier. 5 ) Recherche des différents matériaux de coque de protection 5.1 En vous aidant d internet rechercher les différents matériaux existant pour les coques de protection : 5.2 ) La fonction principale étant la protection du portable, rechercher une fonction secondaire... 5.3 ) Quelle caractéristique mécanique permet secondaire d une coque de protection? de réaliser cette fonction 6 ) ESSAI D ADHERENCE / GLISSEMENT 6.1 ) Vous avez pour traiter cette partie 3 protections de matériaux différents. A l aide du banc inclinable compléter le tableau en indiquant l angle où l adhérence de la coque sur le banc laisse place au glissement. Page 6 sur 11
coque N 1 matériaux Angle coque N 2 coque N 3 6.2 ) Par déduction donner la protection de coque qui sera le mieux adaptée à la fonction secondaire : Page 7 sur 11
7 ) SUSTAINABILITY Sustainability est un outil complémentaire de solidworks qui permet de mesurer l impact environnemental d un produit en fonction de son lieu de fabrication, de son procédé de fabrication et de sa matière. Cela s appelle éco-conception. Dans cette étude il vous est proposé de comparer l impact d une coque de protection en fonction de son matériau. Matériau A : plastique ABS Matériau B : Silicone 1 ) Exécuter solidwoks.exe 2 ) Ouvrir le fichier iphone 4s coque Page 8 sur 11
3 ) Cliquer sur évaluer puis sur sustainability. Le menu suivant apparait ` 4 ) Renseigner les menus Sustainability Etape 1 : Remplir le matériau Etape 2 : Pour simplifier l étude le procédé de fabrication n est pas pris en compte. La fabrication se fera en Asie. Page 9 sur 11
Etape 3 : Le lieu d utilisation de la coque sera l Europe. Etape 5 : Sustainability calcule puis donne les résultats sous forme graphique suivant quatre principaux impacts de pollution. Il compare avec le calcul précédent Page 10 sur 11
Pour chaque impact, nous retrouvons la part du matériau, du transport, de la fabrication, de l utilisation et la fin de vie du produit. (Visible en cliquant sur la flèche) 5 ) Choisir en justifiant le matériau le moins impactant :.. Page 11 sur 11