Tentative de modélisation d’un bloc-yoyo


Introduction
Tout le monde le sait, les blocs-yoyos sont des pièces sensibles et moches et parfaitement inutiles pour certains (notamment les petits gars de la BAF, même si j’en connais qui font des Yofade entre deux lignes droites).

Que ce soit les APAs type 315, les cornes R-Sky ou les modèles HQ et Level One, les blocs-yoyos s’usent très vite et mal et ont une durée de vie limitée.

Voilà pour l’introduction.

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Yoyo
La figure provoque des cisaillements à répétition sur le bloc-yoyo qui peuvent bloquer la ligne dyneema et empêcher le bon déroulement du yoyo ! C’est donc une pièce d’usure qui peut être pénalisante au mauvais moment pour les compétiteurs ou qui doit être changée assez souvent (pour les freestylers addicted).

Certains pilotes mettent des rallonges de ligne plus épaisses pour en ralentir l’usure. Il me semble que ces rallonges enlèvent de la précision en vol (en mode carving) et ne font que retarder le changement.

Voilà pour les données.

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Concept
Cela fait plus d’un an que je réfléchis et travaille sur ce concept (dessins, modélisation 3D, cahier des charges et recherches technologiques...).

Depuis septembre, je travaille avec un ami designer 3D pour l’ensemble de la conception.

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Process
• On part d’un APA type 315 (bloc-yoyo pour un cerf-volant standard)
• Modélisation 3D
• Travail du shape 
• Mise à l’échelle pour l’impression
• Sortie en STL (Stéréolithographie) pour avoir un fichier compatible imprimante 3D
• Impression du prototype dans un FabLab
• Montage et test en vol

Voilà pour développement.

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Cahier des charges
Le cahier des charges était de faire un bloc-yoyo « inaltérable », dans un matériau résistant à l’abrasion et aux UVs, hydrophobe, tout en restant léger et lisse.

Je pensais au départ à l’ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène), un thermoplastique assez polyvalent et compatible avec la majorité des imprimantes 3D.

Voilà pour la technologie.

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Le cahier des charges prenait aussi en compte l’insertion du bloc-yoyo sur une barre de carbone pour que le bloc ne glisse pas (facteurs d’adhérence et de maintien).

Nous avons pensé à utiliser du caoutchouc à l’endroit de contact du bloc-yoyo avec la barre de carbone pour plus d’adhérence. Cela impliquait un shape un peu différent. La première idée a été d’insérer un joint torique. A cause des frottements pour insérer la pièce sur une barre conique, nous avons augmenté la surface pour éviter tout décollement lors de l’insertion (solution finalement écartée).

Ensuite, il fallait travailler sur la forme de la « cuvette » du bloc-yoyo, de sorte que la ligne dyneema ne se coince pas entre le bloc et la barre ni ne glisse sur la barre. Sachant qu’après l’enroulement, c’est le bloc-yoyo qui retient le cerf-volant.

Voilà pour les contraintes.

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Recherches et matériaux
En faisant des recherches de matériaux pour l’impression 3D, outre l’ABS (qui est sensible aux UVs), il y a les résines polymères liquides (plus chères) et la famille des polyamides dont le Nylon (mais qui a une très faible résistance à l’humidité). On peut aussi sur la base de l’ABS y intégrer des filaments de fibres de carbone (améliorant alors les propriétés de chacun des composants). Côté esthétique, on obtient ainsi une pièce de couleur noire.

L’évolution du projet m’a orienté vers les filaments flexibles de la famille des TPE (Thermoplastique Elastomère) qui résiste bien aux solvants mais aussi aux chocs et qui présente une très grande flexibilité : il est capable de résister aux pliures et aux déchirements. Il est disponible en plusieurs couleurs vives (dont le noir) et a un aspect brillant.

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Le FabLab où je vais imprimer le proto utilise du Nylon Polyamide 12 qui a d’excellentes propriétés mécaniques et chimiques, une excellente stabilité dimensionnelle, il est solide, flexible et résistant aux intempéries et aux UVs !

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Je vais finalement imprimer le proto en TPE noir dans un autre FabLab avant de l'éditer en Nylon PA 12.

Voilà pour les matériaux.

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Évolution du concept
Le concept de départ a évolué tant au niveau du shape que du système de fixation. Au début, le bloc-yoyo se présentait comme une déclinaison d’un APA 315. Technologie d’insertion du bloc sur la barre qui implique le démontage du bord d’attaque. Ensuite, nous avons travaillé pour une insertion en forme de clip (sans démontage du BA) avec fixation par élastique. Finalement, la forme définitive inclut un système d’attache par collier de serrage Colson, donc sans démontage du bord d'attaque !.

Pour améliorer l’adhérence sur la barre de carbone, on collera éventuellement une bande de caoutchouc dans la goulotte qui enserre la barre.

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Images (et évolution du concept)

Étape 0. APA 315 (avec bouchon de 3 mm) :




Étape 1. Modélisation du bloc-yoyo type APA 315 avec le joint torique :




Étape 2. Rajout de la cuvette :




Étape 3. Modification de la cuvette en 3D (qui a pris la forme d’ailettes) :




Étape 4. Version avec modification de la cuvette (en rouge) :




Étape 5. Version avec élastique :




Étape 6. Deuxième version avec élastique :





Étape 7. Version avec Colson :






Étape 8. Version avec Colson et modification du shape de la cuvette :




Étape 9. Version avec Colson et modification de la cuvette :




Étape 10. Version définitive avec Colson (sans l’appendice arrondi) :


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Dimensions approximatives de l’objet :
1.19 x 3.26 x 2.70 cm
Volume : 1.24 cm3
Poids : 1.56 g brut (1.64 g en infill 30%).
L’infill est le taux de remplissage en matière plastique. Plus le taux est élevé, plus la pièce est résistante et plus le poids augmente. Ici, la fourchette recommandée est entre 10 et 30%

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Objet de ce post
Avant impression 3D (avec test de différents matériaux et montage sur deux de mes kites), je joins ce billet afin d’avoir un retour d’expérience en impression 3D et/ou des avis en vu d’améliorer ce concept.


Luc HO
27-29 novembre 2019

Intéressant, par contre je te conseille un infill autour de 80-90% avec impression lente: 30% c'est faible pour une pièce sur laquelle on force beaucoup. Ensuite impression lente car sur un objet massif (avec gros infill) il faut que la pièce ait le temps de refroidir pendant l'impression sinon ça a tendance à faire de la merde (déformation).

Tu l'imprimes dans quel sens?

Professeur Schmoll a écrit:
Tu l'imprimes dans quel sens?

Pièce debout sur sa pointe et parallèle à l'axe Y de l'imprimante (avec un déplacement de l'imprimante selon ce même axe).

belle démarche de conception !

si tu en as les moyens, il serait opportun de faire un calcul par éléments finis pour identifier les zones de contraintes maximales.

selon mon ressenti je pense que le rayon de raccordement entre le cone et la base , au dessus du colson ) est trop faible .

Il existe déjà des blocs yoyo de ce type je crois. Il me semble que c'est HQ qui fait ce truc. L'intérêt du tien est que l'on peut y enfiler un collier. Mais je pense que le mieux serait de faire deux demi coque qui se clipsent comme des pinces. Des bagues de blocage simple pour carbone existent déjà comme ça.

flen42 a écrit:
belle démarche de conception  !

si tu en as les moyens, il serait opportun de faire un calcul par éléments finis pour identifier les zones de contraintes maximales.

selon mon ressenti  je pense que le rayon de raccordement entre le cone et la base , au dessus du colson )  est trop faible .

Pour les zones de contraintes, je vais imprimer la pièce en deux exemplaires lundi et tester sur un de mes kites.

Le rayon dont tu parles est ce que j'appelle la cuvette (la courbe que fait la pièce avec la barre). Si je me trompe, pourrais-tu me faire un dessin ?

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En rouge le rayon de courbure modifié...

André a écrit:Il existe déjà des blocs yoyo de ce type je crois.  Il me semble que c'est HQ qui fait ce truc. L'intérêt du tien est que l'on peut y enfiler un collier. Mais je pense que le mieux serait de faire deux demi coque qui se clipsent  comme des pinces. Des bagues de blocage simple pour carbone existent déjà comme ça.

Bonjour André,

Le BY HQ Kites, dont tu parles est-ce cette pièce ?


Je l'ai monté depuis quelques temps sur mon Prism Alien, le roi des Flic-Flac ! Car, je ne voulais pas percer le BA pour y insérer un BY... Pour le maintien, j'ai simplement mis du Tesa renforcé.


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Les deux bagues de blocages dont tu parles, ce sont des Level One ?

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Pour le proto en cours, la grosse différence est surtout l'édition dans un matériau inaltérable.

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Pour info, l'édition d'une seule pièce revient (sans usinage post impression) à 14€ TTC.
Si c'est durable, c'est un investissement à long terme (pas d'obsolescence programmée !).

Le sens d'impression me semble curieux:
-Il faudra sans doute beaucoup de support.
-Le sens des couches n'est pas le bon pour résister aux contraintes de la pièce.

Cependant commentaire à prendre avec des pincettes car il n'est pas impossible que j'ai mal compris des trucs

Sinon pourquoi avoir réduit le rayon de la cuvette? Un plus grand rayon aurait permis de moins concentrer les contraintes et certainement facilité l'impression. Mais là encore peut-être une raison technique comme bien contrôler l'endroit ou se pose la ligne?

Enfin tu l'imprimes en quelle technologie?
Si c'est dépôt de fil:
-PUTAIN C'EST CHER CE FABLAB
-Je ne suis pas persuadé que ça soit plus durable qu'une corne R-sky par exemple (mais bon je comprend bien l'intérêt de la forme).
-Il faudra retravailler la pièce pour éviter d'attaquer la ligne car c'est assez rugueux (ponçage ou lissage à l'acétone mais bon l'acétone c'est pas fou pour la santé).

Si c'est autre chose: j'ai rien dit.

Enfin, vu le tarif, pourquoi pas faire un moule et injecter un silicone? (Mais bon matériau assez rigide à trouver ou silicone chargé)

Enfin enfin, si c'est du dépot de fil et qu'on te demande 14€, envoie-moi le stl et je t'imprime un proto, ça me coutera 1€ timbre compris de te l'envoyer... au moins tu verras le rendu.

Sens d’impression selon l’axe y dans la plus grande largeur de la pièce.

Technologie FDM en flexi noir (avec finitions).

Impression today et test jeudi en dehors des horaires de télétravail (jour de grève nationale, sauf pour les kiteux à l’heure du déjeuner !).

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Et merci pour ta proposition !

[quote="Luc"]Le BY HQ Kites, dont tu parles est-ce cette pièce ?


Oui effectivement c'est cette pièce.

Par contre pour les bagues à clipser j'ait trouvé ça sur un vieux cv acheté d'occase dans un dépôt vente. je peux te mettre une photo mais je ne sais plus comment on fait... Peut-être que ça ne se trouve plus. Comme dit l'autre "ça eut existé"

ps: je peux t'envoyer une photo sur ton tel...si tu me le mets en MP c'est facile ça!!

MP envoyé !

Avec le FabLab, on a optimisé le positionnement de la pièce pour l’impression. On va le faire en PETG carbone avec un post traitement pour lisser la pièce.

Bonjour à tous,
En passant juste un petit mot rapide pour saluer le travail et la démarche de conception !
Lucanophilement,
Guy

Sens d’impression selon l’axe y dans la plus grande largeur de la pièce.

Désolé je ne comprends pas, c'est comme à gauche ou a droite? Le bas de l'image étant le plateau de l'imprimante.

(Désolé d'avoir massacré le concept mais c'est pour comprendre le positionnement)

Je suis pressé de voir le résultat!!

ça devient sensuel vos machins..
il y a des tailles adultes?

Mat le Dégueu a écrit:ça devient sensuel vos machins..
il y a des tailles adultes?

Si le BY ne fonctionnait pas, on pourrait aisément le transformer en plug ! Donc rien n’est perdu, tout se transforme.

Professeur Schmoll a écrit:

Sens d’impression selon l’axe y dans la plus grande largeur de la pièce.

Désolé je ne comprends pas, c'est comme à gauche ou a droite? Le bas de l'image étant le plateau de l'imprimante.

(Désolé d'avoir massacré le concept mais c'est pour comprendre le positionnement)

Je suis pressé de voir le résultat!!

Plutôt comme à gauche (pièce couchée) avec la plus grande largeur parallèle à l’axe y de l’imprimante. Test avec les couches empilées sur la hauteur (axe Z) ou couches empilées sur la profondeur (axe Y).

Je ferais un screen sur l’application de l’imprimante pour le positionnement de la pièce.

On attends les specs du PETG carbone (par rapport à mon cahier des charges).

Ah oui ok ça me semble plus logique merci.

Professeur Schmoll a écrit:Ah oui ok ça me semble plus logique merci.

Je reconnais que c’est un peu cher le proto (prix parisien !), mais il y a un véritable suivi et une bonne approche du produit !

Et pour finir, j’apprends...

Certes certes. Tu payes à l'heure machine?
Et oui apprendre est toujours intéressant!
Ce que je voulais dire c'est que si tu veux tester plusieurs formes, je peux te faire des impression PLA et ça ne me coûtera rien (si la machine est de bonne humeur)

@luc :  non je perla du rayon interne ,  cf trait rouge epais

et pendant que je suis là  :  une autre idée  de maintient de la pièce sur le tube  :

quand  tu pousses les 2 demi cercles l'un vers l'autre  , ils se clipsent ensemble  et le tube est fermement enserré

à réfléchir  !



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Mat le Dégueu a écrit:ça devient sensuel vos machins..
il y a des tailles adultes?

lol

flen42 a écrit:et pendant que je suis là  :  une autre idée  de maintient de la pièce sur le tube  : quand  tu pousses les 2 demi cercles l'un vers l'autre , ils se clipsent ensemble  et le tube est fermement enserré [...]

Si on doit par exemple remplacer une barre du bord d’attaque ou un bridage, on perd alors cette pièce qu'il faut cisailler, comme pour les colliers de serrage Colson ?