Cet article présente la réalisation du prototype de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.
La réalisation du prototype de la plateforme rotative du diorama de la Batcave fait suite à la réalisation du prototype de cet équipement. Voir l’article …
La structure de la plateforme a été fabriquée en bois pour des raisons économiques mais aussi de facilité et rapidité de mise en oeuvre, le montage ayant pu être réalisé par simple collage. La plaque de couverture a été fabriquée en carton. La liaison pivot est assurée par un roulement à bille de type Lazy Susan, généralement utilisé pour des plateaux tournant de table.
La réalisation de ce premier prototype de la plateforme rotative de la Batcave du projet BATLab112 poursuit plusieurs objectifs. Il s’agit dans un premier temps de valider le design issu de la conception préliminaire et dans un deuxième temps de tester la motorisation de ce système.
Valider le design technique
Valider le design fonctionnel
Valider le design mécanique
Tester la motorisation du système
Vues de détails
Design technique
Ce prototype doit tout d’abord permettre de s’assurer de la faisabilité technique du design issu de la conception préliminaire.
Conception préliminaire
Même si la plateforme rotative a fait l’objet d’une phase de conception préliminaire en 3D avec le logiciel FreeCad, ce prototype permet de faire des ajustements nécessaires suite à des différences de côtes rencontrées lors de la réception de pièces manufacturées.
Prototype n°1
Les différents éléments ont été assemblés par collage. La fabrication de la structure en bois est plutôt satisfaisante. Même si les imperfections des pièces de bois utilisées ne permettent pas une précision au millimètre, cette structure présente une surface d’appui pour le plateau suffisamment plane. Elle est plutôt solide et peut être manipulée avec un minimum de soin. La faisabilité technique de la structure est donc validée.
Pour améliorer la précision de fabrication, une solution consisterait à rectifier toutes les pièces de bois avant assemblage ou d’opter pour des profilés aluminium.
Design fonctionnel
Ce prototype doit permettre de s’assurer de la fonctionnalité du design issu de la conception préliminaire.
Conception préliminaire
Le poids total, de la plateforme et du modèle réduit de la Batmobile, doit être le plus faible possible, pour autoriser l’utilisation d’un micro-moteur pour la rotation, afin d’être conforme avec les exigences d’échelle 1/12 du projet. Il s’agit donc ici de contrôler particulièrement si l’utilisation de matériaux légers est compatible avec l’assemblage du roulement à bille plus lourd.
Prototype n°1
L’assemblage de la structure en bois sur le roulement à billes de type Lazy Susan est réalisé grâce à 1 cercle de carton. Ce cercle est collé sur la structure. Les pions (en blancs sur la photo) fixent l’ensemble sur le roulement à billes. Cet assemblage est satisfaisant pour solidariser la structure en bois avec la couronne extérieure du roulement à billes. Il autorise la rotation de l’ensemble par rapport à la couronne intérieure. Le design fonctionnel est donc validé.
Une amélioration consisterait à réaliser le cercle d’assemblage entre la structure en bois et le roulement à billes dans un matériau plus rigide que du simple carton d’emballage ce qui éviterait les éventuelles déformations.
Résistance mécanique
Ce prototype doit permettre de contrôler la capacité de la plateforme à supporter le poids du modèle réduit de la Batmobile.
Conception préliminaire
Le plateau de la plateforme doit être d’une épaisseur très mince (inférieure à 2mm), pour des raisons de cohérence avec l’échelle 1/12 du projet. Il est nécessaire de s’assurer d’une part que sa réalisation puisse se faire dans un matériau suffisamment léger (ici du carton) pour ne pas rendre l’ensemble trop lourd pour la capacité des moteurs du pont élévateur et de la plateforme. D’autre part, il est aussi nécessaire de s’assurer que ce plateau ne se déforme pas sous le poids du modèle réduit de la Batmobile.
Prototype n°1
Le plateau de la structure est découpé dans une plaque de carton d’emballage d’épaisseur 1mm. Dans un premier temps, ce plateau est simplement posé sur la structure en bois. L’ensemble structure et plateau supporte tout à fait le poids du modèle réduit de la Batmobile. Le plateau ne se déforme pas sous le poids de la Batmobile. L’architecture de la structure de la plateforme associé à un plateau de faible épaisseur est donc validée.
Une amélioration consisterait à réaliser le plateau par découpe laser pour obtenir une découpe plus précise.
Motorisation
Ce prototype est aussi l’occasion de mettre en oeuvre la motorisation et la transmission du mouvement de rotation pour valider leurs dimensionnements issus de la conception préliminaire.
Transmission mécanique
L’engrenage de transmission est réalisé avec une poulie montée sur l’axe du moteur et une courroie GT2 5mm entourée autour du diamètre extérieur du roulement à billes. La courroie n’a pas été collée mais juste maintenue par du ruban adhésif. Le moteur est lui aussi simplement maintenu par du ruban adhésif contre un des supports provisoires de la plateforme. Le test est concluant malgré un montage sommaire. Cependant, ce montage ne permet pas de réaliser une rotation complète de la plateforme à cause de la présence du ruban adhésif.
La prochaine version de cette transmission devra intégrer le collage définitif de la courroie ainsi qu’une fixation plus appropriée du moteur.
Moteur
Ce test de motorisation a été réalisé avec un micro-moteur 6V à courant continu et un variateur de tension. Ce variateur est utilisé pour contrôler la tension d’alimentation du moteur et ainsi ajuster la vitesse de rotation de la plateforme. Le couple du moteur associé au rapport de réduction de l’engrenage suffit pour entrainer l’ensemble ; plateforme et modèle réduit de la Batmobile. Le test de motorisation est donc validé.
Validation fonctionnelle
Conclusion
Ce premier prototype de la plateforme rotative de la Batmobile équipant l’atelier de la Batcave du projet BATLab112 permet de valider la conception préliminaire de cet équipement. Les points d’amélioration identifiés seront pris en compte dans la prochaine version de ce prototype.
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Cet article contient des références à des marques commerciales. Ceci n’est en aucun cas un placement de produit ou de la publicité. Ces produits sont cités au titre de la référence qu’ils représentent dans la recherche de solutions techniques dans le contexte du projet BATLab112.
Introduction
Dans les articles précédents, le type de la Batmobile du projet BATLab112 et le modèle miniature qui sera utilisé dans le diorama de la Batcave ont été définis. Ce choix s’est porté sur la Batmobile des films de Zack Snyder ; Batman V Superman de 2016 et Justice League de 2021. Le modèle miniature à l’échelle 1/12 est produit par Mattel : DC Comics™ Justice League Multiverse Batmobile.
Disposer du modèle numérique de la Batmobile, permet tout d’abord une meilleure visualisation des proportions lors de la phase de conception de l’atelier et des systèmes automatisés. Mais ce modèle permet surtout de garantir une conception du design de chaque équipement, conforme aux dimensions de la Batmobile et ainsi de garantir les libertés de mouvements nécessaires pour ces équipements.
Modèle numérique de la Batmobile
Pour des raisons d’efficacité et de rendu final, le modèle numérique de la Batmobile n’a pas été crée par le projet BATLab112, même si cette opération représentait un exercice intéressant. Obtenir un résultat esthétiquement satisfaisant aurait était très chronophage, préjudiciable à l’avancé du projet. De nombreux modèles de cette Batmobile sont présents sur internet. Cependant, même pour les modèles payants, la très grande majorité d’entre eux présentent plusieurs défauts.
Certains fichiers sont corrompus ou le modèle est inutilisable.
Le rendu esthétique n’est pas très satisfaisant car souvent le modèle est trop peu détaillé.
Les proportions du modèles ne sont pas conformes à une représentation à l’échelle.
Le format des fichiers proposés au téléchargement ne sont pas compatibles avec le format des fichiers du logiciel FreeCAD, utilisé pour concevoir le design du diorama du projet BATLab112.
Le modèle sélectionné pour servir de référence au projet BATLab112 est obtenu à partir de la plateforme de partage collaborative GrabCAD.
Le rendu esthétique est très satisfaisant
Les proportions du modèle sont conformes avec une représentation à l’échelle
Le format du fichier de ce modèle numérique est compatible avec le logiciel FreeCAD, utilisé pour concevoir le design du diorama du projet BATLab112.
La modélisation numérique du diorama pédagogique de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.21.2
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire du diorama pédagogique de la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
Comme déjà évoqué, la taille de ce modèle réduit de Batmobile est déterminante en terme de dimensionnement générale du projet. Dans la phase de conception préliminaire une modélisation 3D à l’échelle 1/12 de la Batmobile a été utilisée. Dans la phase de conception détaillée et de prototypage, il est nécessaire à présent de valider l’intégration dimensionnelle de ce véhicule.
Plateforme rotative
Le premier système du projet BATLab112, directement impacté par l’intégration du modèle réduit de la Batmobile, est la plateforme rotative. La longueur du modèle réduit de la Batmobile, impose une dimension minimale du diamètre de la plateforme. Par contre, le diamètre de cette plateforme est une contrainte déterminante pour le dimensionnement d’autres systèmes et au final, sur les dimensions hors tout de la maquette. Par conséquent, de la longueur de ce modèle réduit, dépend le respect des objectifs de transportabilité du diorama pédagogique.
Pont élévateur
Le deuxième système du projet BATLab112 visé par l’intégration du modèle réduit de la Batmobile est le pont roulant. La hauteur sous poutres de ce pont, destinée à l’espace de manoeuvre des bras robotiques, cumulée à la hauteur des poutres, ainsi que la hauteur de la Batmobile, influe directement sur la hauteur finale de la maquette. Par conséquent, la hauteur du modèle réduit est une contrante déterminante dans le dimensionnement général du diorama de la Batcave.
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Cet article contient des références à des marques commerciales. Ceci n’est en aucun cas un placement de produit ou de la publicité. Ces produits sont cités au titre de la référence qu’ils représentent dans la recherche de solutions techniques dans le contexte du projet BATLab112.
Introduction
Il est important de souligner que si cette article est publié alors que le projet entre dans sa phase de conception détaillée, cette analyse du « prototype » de la Batmobile du projet BATLab112 date des tous premiers instants du projet. En effets, le choix du modèle et de la taille de la Batmobile sont des éléments déterminants nécessitant d’être pris en compte dès le début du projet.
La phase de définition des besoins à souligner l’importance de la Batmobile, une icône indissociable du personnage de Batman et de la Batcave. Le modèle de la Batmobile, pris en référence pour la réalisation du projet BATLab112, a été défini dans un précédent article, pour dimensionner les équipements de la Batcave du projet. Le modèle de la Batmobile du projet Batlab112 est celle des films de Zack Snyder ; Batman vs Superman, Dawn of Justice de 2016, et Justice League de 2017-2021.
Il existe de nombreux modèles réduits de la Batmobile des films de Zack Snyder, mais seulement deux sont présentés comme compatibles à l’échelle 1/12. Ce sont des modèles réduits relativement onéreux à l’achat et plutôt destinés à des collectionneurs.
Ultimate Justice League Batmobile
Présentation générale
Ce modèle réduit est commercialisé par Mattel™. Ce modèle est aujourd’hui officiellement présenté comme un modèle réduit à l’échelle 1/10. Il faut préciser que lors de sa sortie commerciale, il était alors présenté comme un modèle compatible à l’échelle 1/12, comme l’attestait la figurine livrée avec. La taille de cette figurine était similaire à celle de figurines de marques célèbres à l’échelle 1/12.
Avantages de ce modèle
En terme de perspectives d’intégration dans le projet BATLab112, ce modèle réduit de Batmobile est très intéressant. Il dispose d’une qualité de fabrication très soignée, offrant un niveau de réalisme tout à fait satisfaisant avec les ambitions d’un diorama pédagogique. De plus, ce modèle radio-commandé très abouti, permet d’envisager son intégration dans les automatismes du projet BATLab112 de manière relativement directe et rapide.
Inconvénients de ce modèle
Même si à l’heure où cet article est publié, le prix de ce modèle réduit est en général inférieur, il était initialement d’un montant de l’ordre de 400€ pour un modèle neuf et de 200€ pour un modèle d’occasion. Ce montant représentait un inconvénient important pour le projet. En effet, ce modèle réduit devait être intégré très tôt, dès la phase de conception préliminaire, sans certitude sur la faisabilité du projet à cette échelle.
Comme évoqué lors de la présentation générale de ce modèle réduit, son échelle ne respecte pas le ratio 1/12. Sa capacité à être compatible avec des figurines à l’échelle 1/12, n’est pas un critère suffisant pour le projet BATLab112. Ses dimensions plus importantes que l’échelle 1/10 lui confère, est une source de difficultés d’intégration dans le projet.
DC Comics™ Justice League Multiverse Batmobile
Présentation générale
Ce modèle réduit est commercialisé par Mattel™. Ce modèle réduit est présenté comme respectant le ratio 1/12 et compatible avec des figurines à cette échelle. Ce modèle réduit est plutôt rare sur le marché français. Il est très apprécié par les collectionneurs comme modèle d’exposition pour sa conformité avec l’échelle 1/12.
Avantages de ce modèle
Ce modèle réduit dispose d’une qualité de fabrication soignée offrant un niveau de réalisme tout à fait satisfaisant avec les ambitions d’un diorama pédagogique. Le prix de ce modèle réduit est d’environ 80$ pour un modèle neuf et peut s’élever jusqu’à plus de 150$ pour un modèle d’occasion du fait de sa rareté.
Inconvénients de ce modèle
Ce modèle réduit n’est pas radio-commandé et ne dispose d’aucun équipement électrique.
Conclusion
Le choix de l’échelle de réalisation du projet BATLab112 étant fixé pour respecter des contraintes de dimensions finales du diorama, il n’est donc pas envisageable d’opter pour une échelle 1/10. Intégrer un modèle réduit au ratio 1/10 aurait donc soit des conséquences en terme d’esthétique sur le rendu réaliste, soit en terme de contrainte d’intégration pour respecter les objectifs de transportabilité du diorama. Par conséquent, le modèle réduit – Ultimate Justice League Batmobile, n’est pas retenu pour le projet.
Le modèle réduit – Multiverse Justice League Batmobile, est celui retenu pour la réalisation du diorama pédagogique du projet BATLab112. Même si ce dernier est dépourvu de commande électrique, sa conception est compatible avec une intégration à postériori de système de commande à distance, permettant de l’intégrer dans les automatismes du diorama.
Revue de détail
Le tableau suivant, compare les côtes attendues de ce modèle réduit de Batmobile avec celles du véhicule utilisé dans les films de Zack Snyder. Nous pouvons constater que les proportions ont été parfaitement respectées pour la longueur et la largeur. Il semble que la hauteur du modèle réduit soit légèrement plus grande que celle du véhicule réel.
Cet article présente l’intégration, la dernière étape de la conception préliminaire de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.
La simulation de l’intégration des équipements industriels, consiste à rassembler tous les équipements industriels conçus séparément, dans une modélisation globale de l’atelier de la Batcave du projet BATLab112. Le premier objectif est de contrôler la cohérence du dimensionnement respectif de ces équipements, ainsi que la conformité de leurs interactions fonctionnelles. Le deuxième objectif est de définir la structure de l’architecture générale de l’atelier.
Les quatre équipements industriels sont intégrés ici dans leurs dernières versions issues de la conception préliminaire. La structure générale du diorama supportant ces équipements est symbolisée par les deux plans horizontaux. Cette mise en situation permet de contrôler si les dimensions du diorama prévues dans le cahier des charges sont respectées.
Vues de détails
Situation n°1
Situation n°2
Cette simulation de l’intégration des équipements permet de contrôler l’implantation verticale des équipements.
La situation n°1 représente le pont roulant positionné au dessus de la plateforme de la Batmobile en position basse. Les bras robotiques en position initiale, passent au dessus de la Batmobile.
La situation n°2 représente la plateforme de la Batmobile en position haute. Les dimensions du pont élévateur assure le bon positionnement verticale de la plateforme par rapport au sol du niveau supérieur. Le dégagement du pont roulant permet l’élévation de la plateforme.
Simulation fonctionnelle 3D
L’intérêt de la simulation fonctionnelle en 3D, autrement dit visualiser à ce stade de la conception du projet, la mise en mouvement coordonné des équipements industriels composants l’atelier robotique de la Batcave du projet BATLab112, est double. Si la conception 3D permet une mise en situation statique des objets, la simulation 3D permet une appréhension plus fine des comportements dynamiques de ces objets. Cette approche a permis notamment d’expérimenter différents types d’organisation de l’atelier sans avoir besoin de réaliser de prototypes.
Modélisation 3D
FreeCAD
La modélisation de l’atelier de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.
La simulation fonctionnelle 3D de la version présentée de la configuration de l’atelier est satisfaisante, notamment la cinématique de la Batmobile et de l’ensemble ; pont roulant et bras robotiques. La conception préliminaire de chacun des quatre équipements est donc validée.
La conception préliminaire de la plateforme rotative fait suite à la phase d’étude des systèmes industriels existants. Voir l’article …
La conception préliminaire de la plateforme rotative est réalisée à partir des spécifications techniques et fonctionnelles du cahier des charges. Voir l’article …
Vue générale
Le concept du pont élévateur bipoutre 4 colonnes est l’association de deux concepts industriels, le pont élévateur 4 colonnes et le pont suspendu bipoutre. Les deux poutres se déplacent selon un axe vertical grâce aux actions synchronisées des 4 colonnes de levage. Chaque poutre est entrainée par 2 colonnes en vis-à-vis.
Dimensionnement
Le pont élévateur doit être en capacité de soulever la Batmobile dont la masse du modèle le plus lourd est de 3000 kg, ainsi que la plateforme rotative. dont la masse reste inférieure à 2000 kg. En prenant en compte un coefficient de sécurité et compte-tenu des normes en terme de capacité de levage constatée, le pont élévateur pris en référence pour le projet BATLab112 aura donc une capacité de levage d’environ 5 tonnes.
Design
Pour satisfaire aux objectifs de réalisme d’un diorama pédagogique, les designs des systèmes industriels de l’atelier du projet BATLab112 sont inspirés de designs de systèmes existants. Celui des poutres du pont élévateur 4 colonnes est inspiré de système tel que celui présenté dans la photo ci-contre.
Vues de détails
Modélisation 3D
FreeCAD
La modélisation du pont élévateur de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire du pont élévateur équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
Après une phase de fabrication des principaux sous-ensembles, voici une première implantation générale du diorama de la Batcave du projet BATlab112.
Trois équipements industriels sont déjà visibles sur ce premier aperçu. Le pont roulant suspendu est le système dont la réalisation est la plus avancée. Les 4 poteaux à chaque angle du plateau, supportant les rails du pont roulant, donnent une idée du volume général du diorama. La plateforme rotative réalisée en carton est pour l’instant simplement posée sur le pont élévateur. Le pont élévateur est le système le moins avancé dans sa réalisation.
Cet article présente la conception préliminaire de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.… Lire la suite →
Enjeux de la conception préliminaire de la plateforme rotative : influence du modèle de la Batmobile
La conception préliminaire s’inscrit dans la continuité du cahier des charges défini par la méthode de gestion de projet du projet BATLab112. Cette phase a pour objectif de formaliser le design général de la plateforme rotative destinée à accueillir la Batmobile au sein du diorama pédagogique de la Batcave à l’échelle 1/12.
Parmi l’ensemble des équipements industriels miniatures intégrés au diorama du projet BATLab112, la plateforme rotative constitue un élément central dont les choix de conception conditionnent largement les étapes ultérieures du développement. Plusieurs articles antérieurs ont mis en évidence l’importance stratégique du choix du modèle de Batmobile retenu. En effet, les dimensions de ce véhicule influencent l’ensemble de la chaîne de conception en déterminant le dimensionnement des différents systèmes industriels du diorama.
Au sein de ces systèmes, la plateforme rotative occupe une position singulière, en raison de son interaction directe avec la Batmobile. Elle assure à la fois la fonction de zone de stationnement et les fonctions mécaniques de rotation et de translation verticale. À ce titre, les dimensions hors tout du véhicule constituent un paramètre déterminant, impactant directement le dimensionnement et les caractéristiques fonctionnelles de la plateforme rotative.
Les articles dédiés à la définition de la Batmobile du projet BATLab112
Principes de conception mécanique de la plateforme rotative
La structure mécanique de la plateforme rotative s’appuie sur les enseignements issus de la phase de parangonnage, au cours de laquelle une analyse comparative de plateformes rotatives industrielles existantes a été menée. Cette démarche a permis d’identifier des principes de conception éprouvés, transposables au diorama du projet BATLab112.
Architecture structurelle du plateau de la plateforme rotative
La structure portante de la plateforme est constituée de quatre longerons, définis comme des poutres parallèles orientées selon le sens de circulation de la Batmobile. Ces longerons supportent une structure alvéolaire formant un hexagone régulier, sur laquelle viennent se fixer l’ensemble des éléments constitutifs du plateau. L’ensemble de cette structure est solidaire de la bague extérieure d’un roulement à billes, assurant la fonction de rotation du système.
Dans cette phase de conception préliminaire, seul le design général de la structure mécanique de la plateforme est modélisé. L’assemblage des différentes pièces n’est pas pris en compte ici.
Références esthétiques et cohérence avec le modèle de Batmobile
L’apparence générale du plateau de la plateforme rotative du diorama du projet BATLab112 s’inspire directement des dispositifs visibles dans la Batcave des films Batman v Superman: Dawn of Justice (2016) et Justice League (2021). Ce choix est motivé, d’une part, par une logique de cohérence esthétique avec le modèle de Batmobile retenu pour le projet, lui-même issu de ces productions cinématographiques, et, d’autre part, par le degré de réalisme et de niveau de détail particulièrement élevé de cette plateforme au regard des différentes représentations fictionnelles de la Batcave. Parmi l’ensemble des plateformes rotatives observables dans les œuvres consacrées à Batman, celle de ces films se distingue en effet comme l’une des plus abouties sur les plans visuel, mécanique et fonctionnel, ce qui en fait une référence pertinente pour un projet à vocation à la fois pédagogique et technique.
Fonctionnalité du design et contraintes mécaniques
À l’échelle réelle, la plateforme rotative représentée correspond à un dispositif de six mètres de diamètre, animé d’un mouvement de rotation combiné à une translation verticale. Même à faible vitesse de rotation, le déplacement d’un plateau de cette dimension génère des phénomènes aérodynamiques susceptibles de créer une portance non négligeable. Cette portance entraîne des forces verticales pouvant provoquer des vibrations ou des sollicitations excessives sur la structure portante et sur les éléments fixés au plateau, compromettant la stabilité et la précision du système. Pour limiter ces effets, des ouïes ont été intégrées au plateau afin de favoriser le passage de l’air à travers la structure. En permettant à l’air de s’échapper plus facilement, ces ouvertures réduisent la pression exercée sur la face inférieure du plateau et atténuent ainsi les perturbations induites par la portance. Cette disposition contribue à maintenir la plateforme dans un état de fonctionnement stable, en minimisant les contraintes mécaniques et en optimisant la sécurité et la durabilité de l’ensemble du système.
Intégration environnementale : gestion de l’humidité et des écoulements
Par ailleurs, l’intégration de ces ouïes répond à des contraintes environnementales spécifiques liées à la localisation supposée de la Batcave. L’environnement cavernicole, caractérisé par une hygrométrie élevée et des phénomènes possibles de ruissellement, impose en effet une prise en compte des conditions d’exploitation du dispositif. Les ouvertures ménagées dans le plateau facilitent l’évacuation des eaux susceptibles de s’accumuler à sa surface, limitant ainsi les risques de stagnation, de corrosion prématurée des composants mécaniques et de dégradation fonctionnelle du système. Cette approche contribue à renforcer la crédibilité technique du dispositif tout en assurant une cohérence accrue entre le design de la plateforme et le contexte environnemental dans lequel elle est intégrée.
Dimensions de la plateforme rotative du projet BATLab112
L’analyse croisée des articles consacrés au parangonnage des plateformes rotatives industrielles, au cahier des charges de l’atelier automatique de la Batcave, ainsi qu’aux différentes étapes de définition et de conception de la Batmobile du projet BATLab112, permet de définir les dimensions, et plus particulièrement le diamètre, de la plateforme rotative intégrée au diorama pédagogique à l’échelle 1/12.
Apports du parangonnage industriel dans le dimensionnement d’une plateforme rotative à l’échelle 1/12
Les études de parangonnage ont mis en évidence que, dans un contexte industriel réel, les plateformes rotatives dédiées à la manutention ou à l’orientation de véhicules sont systématiquement dimensionnées à partir de l’encombrement maximal de l’objet transporté, auquel s’ajoutent des marges fonctionnelles garantissant la sécurité, la fluidité des mouvements et la compatibilité avec les systèmes périphériques. Cette logique a été transposée au projet BATLab112 afin de garantir un haut niveau de réalisme pédagogique.
Contraintes du cahier des charges de l’atelier automatique de la Batcave
Le cahier des charges de l’atelier automatique et son analyse détaillée ont ensuite permis d’identifier plusieurs contraintes structurantes : l’enveloppe globale du diorama, limitée à environ un mètre de côté, la nécessité d’autoriser une rotation complète de la Batmobile sans déplacement longitudinal, ainsi que l’intégration de la plateforme dans un système plus large comprenant un dispositif de levage et des équipements d’atelier. Ces contraintes fixent un cadre dimensionnel strict au sein duquel la plateforme rotative doit s’inscrire.
Influence du modèle de Batmobile sur le diamètre de la plateforme rotative
La définition du modèle de Batmobile retenu pour le diorama constitue un élément déterminant du dimensionnement. À l’échelle 1/12, la longueur théorique maximale de la Batmobile de référence est estimée à environ 600 mm. Sur cette base, le diamètre de la plateforme rotative a été fixé à 600 mm, valeur correspondant au minimum nécessaire pour permettre la rotation complète du véhicule dans des conditions réalistes et fonctionnelles, tout en respectant les contraintes d’encombrement du diorama.
Toutefois, la phase de conception détaillée de la Batmobile apporte un élément complémentaire renforçant la pertinence de ce choix. En effet, le modèle physique effectivement utilisé dans le diorama présente une longueur réelle inférieure à 600 mm à l’échelle 1/12. Ce constat introduit une marge dimensionnelle supplémentaire entre l’encombrement du véhicule et le diamètre de la plateforme. Cette marge contribue à sécuriser le fonctionnement du système rotatif, à faciliter les tolérances d’assemblage et à préserver la liberté de mouvement lors des phases de rotation et de levage, sans remettre en cause la cohérence globale du design.
Validation finale du diamètre pour la plateforme rotative du diorama BATLab112
Ainsi, le diamètre de 600 mm retenu pour la plateforme rotative apparaît non seulement comme une réponse directe aux contraintes issues du cahier des charges et du modèle théorique de Batmobile, mais également comme un choix robuste et conservatif, renforcé par le fait que le véhicule réel intégré au diorama est légèrement plus compact que la valeur maximale initialement considérée.
En conclusion, la plateforme rotative du projet BATLab112, dimensionnée à 600 mm de diamètre à l’échelle 1/12, constitue un compromis optimal entre réalisme industriel, contraintes d’intégration spatiale, exigences fonctionnelles et objectifs pédagogiques. La longueur effective inférieure à 600 mm du modèle physique de Batmobile confirme a posteriori la validité de ce dimensionnement et garantit une exploitation fiable et cohérente du système au sein du diorama de la Batcave.
Conception du système de transmission de la rotation
L’objectif est d’obtenir un mouvement de rotation fluide, précis et suffisamment coupleux, tout en respectant les contraintes d’encombrement propres à l’échelle 1/12.
Définition des composants mécaniques
La conception du système de transmission de la rotation nécessite, dès les premières étapes, l’identification du type de moteur, du pignon d’entraînement et de la couronne dentée à utiliser. Ces choix conditionnent la faisabilité mécanique de l’ensemble, en déterminant le rapport de réduction, le couple transmissible et l’intégration à l’échelle 1/12. Sans cette définition préalable, le dimensionnement de la transmission ne pourrait être validé de manière réaliste.
La solution retenue associe un roulement à billes de type Lazy Susan assurant le support mécanique du plateau, et un système poulie–courroie crantée utilisé comme mécanisme de transmission circulaire. La courroie, collée sur la périphérie du roulement, joue le rôle de couronne dentée, tandis qu’une poulie montée sur l’axe du moteur agit comme pignon menant. Ce choix permet de détourner des composants standards issus de l’impression 3D pour un usage en rotation continue.
Poulies
Nombre de dents : 20
Diamètre de l’axe : 5mm
Diamètre total : 15mm
Hauteur totale : 15mm
Courroie
Longueur : 2000mm
Largeur : 6 mm
Roulement à billes Lazy Susan 12″
Corps en aluminium
Billes en acier
Diamètre extérieur : 12″ – 300mm
Hauteur : 3/4″ – 19mm
Poids : 0,62 kg
Calcul du nombre de dents de la couronne
Diamètre primitif de la couronne
Dans une première approximation, compte tenu de la faible épaisseur de la courroie, nous allons considérer que le diamètre primitif est identique au diamètre intérieur du roulement Lazy Susan.
Diamètre primitif = 254 mm
Calcul du module de la couronne
La couronne utilisée est de type GT2 donc ayant un pas de 2mm. D’après la théorie des engrenages, le module est le résultat du quotient du pas, exprimé en millimètre, par le nombre π.
Module = 2 / π Module = 0,64
Calcul du nombre de dents
D’après la théorie des engrenages, la valeur du diamètre primitif est le résultat de la multiplication du module par le nombre de dents. N : Nombre de dents M : Module D : Diamètre primitif si D = M * N donc N = D / M
Nombre de dents = D / M Nombre de dents = 300 / 0,64 Nombre de dents = 469 Le nombre de dents sera arrondi à 470
Calcul du rapport de réduction
D’après la théorie des engrenages, le rapport des vitesses et égale au rapport inverse des nombres de dents. R : Rapport de réduction NP : Nombre de dents du pignon (poulie) NR : Nombre de dents de la roue (Couronne) VR : Vitesse de la Roue VP : Vitesse du pignon
Rapport de réduction = NP / NR Rapport de réduction = 20 / 470 Rapport de réduction = 0,042
Motorisation
Le dimensionnement de l’engrenage de transmission de la plateforme rotative permet de définir précisément le rapport nécessaire entre le moteur d’entraînement et la rotation du plateau.
Définition des composants mécaniques
Le choix du moteur d’entraînement du système de transmission de la rotation s’est porté sur un micro-motoréducteur à couple élevé, présentant un rapport de réduction de 1:1000. Ce type de motorisation offre un compromis adapté entre compacité, couple disponible et facilité d’intégration, en cohérence avec les contraintes mécaniques et spatiales imposées par l’échelle 1/12.
Ce motoréducteur est décliné en plusieurs versions de vitesse de rotation nominale, permettant d’ajuster précisément la vitesse angulaire du plateau rotatif en fonction du rapport de transmission retenu. Cette modularité facilite la validation de la faisabilité du système et garantit une rotation lente, maîtrisée et compatible avec l’objectif pédagogique du diorama.
La vitesse de rotation du moteur est celle du pignon dans la transmission par engrenage. Le calcul montre que la vitesse du moteur doit donc être environ 24 fois plus grand que la vitesse souhaitée de la plateforme.
R = VR / VP VP = VR * (1 / R) Vitesse Pignon = Vitesse Roue * (1/0,042) Vitesse Pignon = Vitesse Roue * 23,8
Définition de la vitesse de rotation nominale du moteur
Pour une vitesse cible de rotation de la plateforme fixée à 1 tr/min, et compte tenu d’un rapport de réduction de 24, la vitesse nominale requise du moteur est de 24 tr/min. Le motoréducteur retenu étant disponible dans une version standard à 20 tr/min, la vitesse effective de rotation de la plateforme est légèrement inférieure à l’objectif initial. Dans cette configuration, un tour complet de la plateforme est réalisé en 1 minute et 12 secondes, valeur jugée compatible avec les contraintes fonctionnelles et pédagogiques du projet.
Modélisation 3D de la plateforme rotative de la Batmobile du projet BATLab112
La modélisation de la plateforme rotative de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire de la plateforme rotative équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
L’article présente la conception détaillée et la réalisation du premier prototype fonctionnel du poste électrique HT/BT à l’échelle 1/12 pour le diorama pédagogique de la Batcave du projet BATLab112. Il s’inscrit dans la phase de conception détaillée visant à reproduire avec fidélité les fonctions d’un poste électrique industriel.… Lire la suite →
Cet article contient des références à des marques commerciales. Ceci n’est en aucun cas un placement de produit ou de la publicité. Ces produits sont cités au titre de la référence qu’ils représentent dans la recherche de solutions techniques dans le contexte du projet BATLab112.
Contexte et objectifs du projet BATLab112
Ce premier prototype fonctionnel du poste électrique de la Batcave du projet BATLab112, a été réalisé suite à sa conception préliminaire, essentiellement destinée à modéliser les enveloppes mécaniques des différents éléments le composant.
La conception détaillée du poste électrique de la Batcave s’inscrit dans l’objectif de réalisme poursuivi par le projet BATLab112 à des fins pédagogiques. À ce titre, les choix de conception opérés visent à reproduire avec la plus grande fidélité possible le fonctionnement de chacun des éléments constitutifs de ce poste électrique, tant sur le plan fonctionnel que didactique.
Les photographies présentées dans cet article illustrent le prototype du poste HT/BT dans son état initial, antérieur à la phase de reprise du design extérieur, engagée en vue d’améliorer le rendu visuel et la cohérence esthétique de l’ensemble.
Présentation Générale du Poste Électrique à l’Échelle 1/12
L’architecture du poste électrique du diorama de la Batcave, dans le cadre du projet BATLab112, s’inspire directement de l’organisation conventionnelle d’un poste électrique industriel réel, identifiée lors de la phase de parangonnage des systèmes existants.
L’armoire de raccordement électrique constitue l’interface entre l’alimentation fournie par le réseau — représentée, dans le cadre du diorama, par une prise 230 VAC 50 Hz — et le réseau électrique interne du diorama. Cette armoire intègre un sectionneur interne permettant d’isoler complètement le réseau du diorama, assurant ainsi une sécurité fonctionnelle et opérationnelle.
Le convertisseur de puissance, ou transformateur, est l’équipement chargé de la transformation de la tension alternative du secteur en tensions continues de basses valeurs, adaptées à l’alimentation des différents équipements du diorama. Quatre niveaux de basses tensions ont été définis en fonction des besoins spécifiques :
5 V DC : alimentation des composants électroniques tels que LED, boutons poussoirs et relais.
6 V DC : alimentation des petits moteurs du pont roulant et de la plateforme rotative.
12 V DC : alimentation des quatre moteurs du pont élévateur.
12 V DC secondaire : alimentation des équipements annexes du diorama, notamment l’éclairage.
L’armoire de commande des basses tensions est dotée d’un panneau de commande permettant de contrôler la mise en marche et l’arrêt de la distribution de ces tensions à l’ensemble du diorama. Sa conception reproduit fidèlement le fonctionnement d’un équipement industriel réel, y compris le principe de câblage basé sur des relais électromécaniques, offrant ainsi une expérience pédagogique complète et réaliste.
Conception et réalisation du convertisseur de puissance
Choix techniques et matériaux de fabrication
La structure interne de ce prototype de convertisseur de puissance est réalisée à partir de carton d’emballage de récupération, constituant une solution simple et fonctionnelle pour le support des composants. La structure externe, dédiée à la finition esthétique du convertisseur, est quant à elle conçue à partir de briques d’emballage alimentaire de jus de fruit, dont la face interne en aluminium contribue à la rigidité et à l’aspect visuel de l’ensemble.
Intégration des convertisseurs DC/DC
Ce premier prototype intègre deux convertisseurs DC/DC permettant de fournir des tensions de 5 VDC et de 6 VDC, répondant aux besoins actuels du projet. La réserve d’espace disponible au sein du boîtier autorise l’intégration ultérieure d’un convertisseur DC/DC supplémentaire, en fonction de l’évolution des exigences fonctionnelles du projet BATLab112.
Panneau basse tension : conception et fonctionnalités
Choix techniques et matériaux de fabrication
La structure interne du convertisseur de ce prototype du convertisseur de puissance est réalisé en carton. La structure externe, assurant la finition esthétique du convertisseur, est réalisée avec des briques d’emballage alimentaire (intérieur en aluminium).
Interface de commande et de signalisation
Le panneau de commande des basses tensions est conçu selon une organisation comparable à celle d’un panneau de commande industriel réel. Il est équipé de quatre boutons poussoirs permettant le pilotage des quatre niveaux de tension requis pour l’alimentation électrique des équipements industriels miniaturisés du diorama à l’échelle 1/12, à savoir le pont roulant, le pont élévateur, la plateforme tournante et les bras robotiques. Des voyants lumineux associés assurent la visualisation de l’état des commandes correspondantes, selon un fonctionnement binaire de type ON/OFF.
À l’instar des installations industrielles réelles, un bouton poussoir d’arrêt d’urgence est intégré au dispositif. Celui-ci permet l’interruption immédiate de l’alimentation électrique des quatre tensions, garantissant l’arrêt simultané de l’ensemble des équipements électriques du diorama.
Carte électronique support des boutons et voyants
La carte électronique intégrée à l’armoire de commande des basses tensions est équipée de quatre relais électromécaniques, permettant de reproduire fidèlement le fonctionnement d’un panneau de commande industriel réel. Le choix d’une commande par boutons poussoirs, fidèle à la réalité, nécessite la mise en œuvre d’un dispositif reposant sur des relais électromécaniques à double contact, assurant une fonction d’auto-maintien.
Chaque action sur un bouton poussoir alimente la bobine du relais correspondant, entraînant la fermeture d’un contact et le maintien de l’état de commande sans action continue de l’utilisateur. L’activation du bouton poussoir d’arrêt d’urgence provoque quant à elle la coupure de l’alimentation électrique des bobines de l’ensemble des relais, entraînant la désactivation simultanée de tous les dispositifs d’auto-maintien et l’arrêt immédiat des équipements commandés.
Sourcing
Schéma électrique de commande des relais avec auto-maintien
Optimisation du nombre de contact de commande
La recherche de composants, présentée dans le paragraphe précédent, met en évidence des relais dont la tension d’alimentation de la bobine est compatible avec la tension 12VDC de sortie du bloc d’alimentation de puissance, mais dont le nombre de contacts est limité à deux. Or, la mise en œuvre des fonctions d’auto-maintien, de commande de la tension de sortie et de pilotage d’une diode électroluminescente utilisée comme voyant de signalisation requiert la disponibilité de trois contacts distincts. Afin de satisfaire cette contrainte fonctionnelle, le schéma électrique proposé repose sur une architecture utilisant deux relais à deux contacts chacun, permettant d’atteindre le nombre de contacts de commande nécessaire.
Schéma électrique d’une commande à relais par auto-maintien
Les structures interne et externe de cette armoire de raccordement sont réalisées avec des briques d’emballage alimentaire de jus de fruit (intérieur en aluminium). Le module interne du sectionneur est réalisé en carton et en brique alimentaire.
Conception du sectionneur électrique
Le sectionneur est constitué de deux interrupteurs capables de supporter des tensions de 230 VAC, intégrés dans une enveloppe assurant à la fois une fonction de support mécanique et un rôle de sécurité, en empêchant l’accès direct aux contacts électriques sous tension. Le raccordement des tensions d’entrée et de sortie en 230 VAC est réalisé, dans ce prototype, à l’aide de dominos électriques. Bien que cette solution ne réponde pas pleinement aux exigences de sécurité relatives à la manipulation, elle présente l’avantage, dans le cadre du développement du prototype, de faciliter la réalisation de relevés de mesure des tensions.
Sourcing
Schéma électrique du sectionneur de l’armoire de raccordement
Principe de fonctionnement du sectionneur électrique du diorama
Le principe de fonctionnement du sectionneur repose sur l’établissement ou la rupture mécanique d’un chemin conducteur entre l’alimentation électrique et le circuit aval. Lorsque le sectionneur est en position fermée, ses contacts fixes et mobiles sont solidarisés, assurant la continuité électrique de l’ensemble des pôles et permettant l’acheminement de l’énergie vers les équipements raccordés.
En position ouverte, l’actionnement du mécanisme provoque l’écartement physique des contacts, créant une coupure visible et garantissant l’isolement électrique du circuit. Cette séparation, réalisée simultanément sur tous les pôles, empêche toute circulation de courant et autorise les opérations de maintenance en conditions de sécurité. Le sectionneur est conçu pour être manœuvré hors charge et pour maintenir de manière stable chacune de ses positions, conformément aux exigences de fiabilité et de sécurité imposées aux dispositifs d’isolement des installations électriques.
Schéma de câblage électrique du sectionneur principal du diorama
Les schémas électriques et électroniques du diorama de la Batcave, développé dans le cadre du projet BATLab112, sont réalisés à l’aide de la suite logicielle open source KiCad. Le recours à cet outil permet d’assurer une représentation rigoureuse et normalisée des schémas, en conformité avec les normes techniques en vigueur.
Si le revêtement réalisé à partir de briques d’emballage alimentaire permet d’envisager un rendu esthétique globalement satisfaisant, l’emploi de carton pour la structure interne s’est révélé inadapté. En effet, une fois l’ensemble des composants intégrés, la masse du convertisseur excède les capacités mécaniques du carton, entraînant des déformations lors des manipulations nécessaires au câblage interne. Au regard des dimensions de l’équipement, la réalisation de la structure interne en bois apparaît plus appropriée pour les versions ultérieures de ce convertisseur.
Par ailleurs, ce prototype est doté d’une grille d’aération en face avant. Néanmoins, la dissipation thermique liée à la chaleur dégagée par l’alimentation interne 230 VAC / 12 VDC devra faire l’objet d’une analyse plus approfondie, notamment lorsque celle-ci sera sollicitée pour alimenter l’ensemble des équipements électriques du diorama.
Armoire de raccordement
La réalisation des structures interne et externe à partir de briques d’emballage alimentaire ne permet pas d’assurer une rigidité suffisante de l’armoire lorsque celle-ci doit être raccordée à des câbles d’entrée et de sortie de type 3G2,5 afin d’être intégrée au diorama. Compte tenu des dimensions de l’équipement et des contraintes mécaniques associées, le recours à une impression 3D pour la fabrication de la structure interne de la prochaine version de cette armoire apparaît comme une solution plus adaptée.
Par ailleurs, la conception mécanique des charnières de la porte ne s’avère pas satisfaisante, tant du point de vue de la faisabilité technique que de la robustesse. L’intégration de dispositifs de fermeture, tels que des poignées assurant le maintien de la porte en position fermée, devra être prise en compte lors de la conception du prochain modèle de cette armoire.
Panneau Basse tension
Les observations formulées sont identiques à celles précédemment établies pour l’armoire de raccordement. En outre, la conception de la carte électronique supportant les boutons de commande et les voyants lumineux nécessite une révision approfondie, dans l’objectif d’en simplifier l’architecture, d’en améliorer la lisibilité fonctionnelle et d’en faciliter la mise en œuvre.
Voir aussi
Des articles sur l’avancement du réseau électrique du diorama
L’article présente la conception préliminaire du poste électrique HT/BT du diorama BATLab112, détaillant l’architecture, la modélisation des structures mécaniques et le dimensionnement des composants. Il décrit la conversion de la tension secteur 230 V AC en tensions continues adaptées, ainsi que l’intégration des dispositifs de raccordement, de protection et de distribution au sein du réseau électrique…
Armoire de raccordement électrique : interface secteur du réseau de la Batcave
Le poste HT/BT est l’élément amont du réseau de distribution électrique du diorama de la Batcave du projet BATLab112. Ce poste HT/BT intègre les fonctions suivantes :
Le raccordement du diorama au secteur 230V 50Hz
Le convertisseur de tension AC/DC
La commande des tensions de sorties du convertisseur
Raccordement électrique du diorama au réseau domestique 230 VAC
Module de raccordement électrique du diorama : Transposition à l’échelle 1/12 du diorama
À l’échelle réelle (1:1), le module de raccordement, implanté en amont du poste HT/BT, assure l’interface entre un réseau de distribution électrique basse tension (BT) et un réseau haute tension (HT).
À l’échelle du diorama, cette fonction est transposée au sein d’une armoire de raccordement dédiée, dont le rôle est d’assurer la connexion du réseau électrique de la Batcave au réseau électrique domestique 230 V – 50 Hz. L’entrée de cette armoire autorise un raccordement direct à une prise secteur standard, au moyen d’un câble électrique de type 3G 1,5 mm².
Architecture interne de l’armoire de raccordement du diorama
L’architecture de l’armoire de raccordement au réseau électrique domestique 230VAC repose sur un ensemble de dispositifs mécaniques et électroniques assurant à la fois le raccordement des câbles et la fonction de sectionneur.
Deux passe-câbles
Deux borniers de raccordement
Un sectionneur
Les passe-câbles
Les deux passe-câbles assurent la fixation mécanique et la protection des câbles, tant à l’entrée, en provenance de la prise secteur, qu’à la sortie, vers le convertisseur. Ces dispositifs permettent de maintenir les câbles en position, d’éviter toute traction ou flexion excessive et de prévenir l’usure ou les dommages mécaniques au niveau des points de passage. En garantissant un cheminement contrôlé et sécurisé des câbles, les passe-câbles contribuent à la fiabilité et à la sécurité de l’ensemble du système électrique du diorama.
Les borniers de raccordement
Les deux borniers de raccordement assurent la connexion électrique sécurisée des câbles en entrée et en sortie du système. Ces borniers constituent des points de jonction essentiels, permettant de relier de manière fiable le câble provenant de la source d’alimentation et celui dirigé vers le convertisseur ou les sous-systèmes. Outre leur rôle de connexion, ils facilitent les opérations de contrôle, de maintenance et de remplacement des câbles, tout en garantissant la continuité du circuit électrique et la sécurité des utilisateurs.
Le sectionneur
L’interrupteur-sectionneur joue un rôle essentiel dans la sécurité et la gestion de l’alimentation électrique du diorama. Il permet d’isoler complètement le système vis-à-vis du réseau électrique, interrompant le flux de courant de manière sûre et contrôlée. Cette fonction d’isolement est indispensable lors des opérations de maintenance, de modification du câblage ou en cas de défaillance électrique, afin de protéger à la fois les utilisateurs et les équipements. En outre, le sectionneur garantit que le diorama peut être mis hors tension rapidement et de manière fiable, sans risque d’arc électrique ni de dommage aux composants connectés.
Principe de fonctionnement de l’armoire de raccordement électrique
Une fois le raccordement au réseau secteur réalisé par l’intermédiaire du bornier d’entrée, le basculement de l’interrupteur-sectionneur en position fermée permet l’alimentation en énergie électrique du convertisseur de puissance du diorama.
À l’inverse, le positionnement de l’interrupteur-sectionneur en position ouverte assure l’isolement complet du diorama vis-à-vis du réseau électrique domestique. Cette armoire constitue l’unique point de raccordement au secteur, afin de garantir un niveau élevé de sécurité pour les utilisateurs et de maîtriser l’ensemble des flux énergétiques alimentant le diorama.
Modélisation 3D des composants électriques de l’armoire de raccordement
Modèle 3D du presse étoupe, passe câble, utilisé dans les 3 modules du poste HT/BT.
Modèle 3D du bloc de jonction, 230VAC, utilisé comme bornier de raccordement.
Modèle 3D de support de Led, utilisé comme passe câble du module sectionneur.
Modèle 3D des interrupteurs 230VAC utilisés comme sectionneur général du poste HT/BT.
Le convertisseur de puissance du poste électrique du diorama
Convertisseur de puissance : Transposition à l’échelle 1/12 du diorama
A l’échelle 1:1, le transformateur est l’équipement central du poste HT/BT. Il assure la transformation de la Haute Tension alternative du réseau de distribution électrique régional, en Basse Tension alternative 230V 50Hz.
A l’échelle du diorama, le transformateur est remplacé par un module – convertisseur de puissance -, qui assure la conversion de la tension secteur alternative 230V 50Hz en basses tensions continues compatibles avec les composants électroniques et actionneurs du projet ; électronique, moteurs…
Architecture du convertisseur de puissance
L’architecture du convertisseur de puissance du diorama repose sur un ensemble de dispositifs mécaniques et électroniques assurant à la fois la conversion des niveaux de tension et la distribution sécurisée de l’énergie électrique vers les différents sous-systèmes.
Des passes câbles d’entrées et de sorties
Un convertisseur 230VAC / 12VDC
Des convertisseurs DC/DC
Une carte électronique à base de relais électromagnétiques
Une infrastructure mécanique
Les passe-câbles d’entrée
Les câbles d’entrée du convertisseur sont maintenus mécaniquement par trois passe-câbles distincts. Ceux-ci concernent le câble d’alimentation secteur en 230VAC provenant de l’armoire de raccordement, le câble de sortie en 12VDC à destination du tableau basse tension, ainsi que le câble de commande issu de ce même tableau. Ces éléments garantissent la tenue mécanique, la protection et le cheminement contrôlé des liaisons électriques.
Les passe-câbles de sortie
En sortie, quatre passe-câbles assurent le maintien mécanique et l’acheminement des câbles correspondant aux différentes tensions continues distribuées, notamment les tensions de 5 V DC, 6 V DC et 12 V DC, destinées à l’alimentation des composants électroniques et des actionneurs du diorama.
Chaîne de conversion électrique AC/DC et DC/DC du diorama
Sur le plan fonctionnel, un convertisseur AC/DC assure la transformation de la tension secteur 230V – 50 Hz en une tension continue de 12VDC. Cette tension intermédiaire est ensuite traitée par des convertisseurs DC/DC, dont le rôle est d’abaisser et de réguler la tension afin de fournir des niveaux adaptés, tels que 5VDC et 6VDC, compatibles avec les exigences électriques des sous-systèmes du diorama.
Carte électronique de commutation à base de relais électromagnétiques
Enfin, une carte électronique dédiée, intégrant des relais de puissance, assure la commutation et la distribution contrôlée des différentes tensions continues de sortie, contribuant à la gestion fonctionnelle et à la sécurisation de l’alimentation électrique globale du diorama.
Principe de fonctionnement du convertisseur de puissance
Lorsque l’interrupteur sectionneur de l’armoire de raccordement est basculé en position haute, le convertisseur 230VAC/12VDC du convertisseur de puissance, est alors alimenté en énergie électrique. Il fournit une tension de 12V continue en sortie. Cette tension alimente alors le panneau basse tension pour contrôler l’alimentation électrique des convertisseurs DC/DC.
Lorsque le convertisseur 230VAC/12VDC est sous tension, et que le bouton d’arrêt d’urgence du panneau basse tension est relâché, un appui sur un des boutons poussoirs du panneau de commande, déclenche la commande d’un relais. Ce relais commute la tension du convertisseur DC/DC correspondant, en sortie du convertisseur de puissance.
Modélisation 3D des composants électriques du convertisseur de puissance
Modèle 3D de l’alimentation utilisée comme convertisseur 230VAC/12VDC.
Modèle 3D des convertisseurs de tensions 12VDC/6VDC et 12VDC/5VDC.
Modèle 3D des borniers utilisés sur la carte des relais de.commutation des tensions de sortie.
Modèle 3D des relais utilisés pour commuter les tensions de sorties du convertisseur.
L’armoire de commande des basses tensions du diorama
Armoire de commande des basses tensions : Transposition à l’échelle 1/12
A l’échelle 1:1, le tableau BT permet de répartir l’énergie électrique sur les différents départs issus du poste de transformation. A l’échelle du diorama, cette armoire centralise les commandes des tensions continues en sortie du convertisseur.
Architecture de l’armoire de commande des basses tensions
L’architecture de l’armoire de commande des basses tensions du diorama repose sur un ensemble de dispositifs mécaniques et électroniques assurant à la fois le raccordement des câbles de distribution des basses tensions et la commutation de ces tensions vers les différents sous-systèmes.
Des passe-câbles d’entrées et de sorties
Un Bernier de raccordement des câbles
Une carte électronique à base de relais électromagnétiques
Une carte électronique des commandes manuelles
Une structure matérielle
Les passe-câbles d’entrée et de sortie
Les deux passe-câbles assurent le maintien mécanique du câble en entrée (depuis la sortie du convertisseur 230VAC/12VDC) et en sortie (vers la carte électronique des relais).
Le Bornier de raccordement
Le bornier de raccordement assure la connexion électriques des câbles.
La carte électronique des commandes manuelles
La carte électronique – PCB des commandes -, centralise tous les circuits de commande des tensions de sortie du convertisseur de puissance.
La carte électronique des relais de commutation des basses tensions
La carte électronique – PCB des relais -, assure la commutation des différentes tensions de sortie du convertisseur de puissance, sous le contrôle des commandes.
Les cartes électroniques sont réalisées en logique câblée, à partir de relais électromagnétiques, de boutons poussoirs et de voyants de visualisation réalisés à partir de LEDs.
Principe de fonctionnement de l’armoire de commande des basses tensions
Lorsque le convertisseur 230VAC / 12VDC est raccordé au réseau électrique domestique lors du basculement de l’interrupteur sectionneur de l’armoire de raccordement en position haute, il délivre en sortie une tension de 12V DC. Cette tension est alors utilisée pour alimenter en énergie électrique, une carte électronique de commande et une carte de relais qui contrôlent les tensions de sortie du convertisseur de puissance.
Modélisation 3D des composants électriques de l’armoire de commande des basses tensions
Modélisation 3D avec FreeCAD du poste électrique du diorama à l’échelle 1/12
La modélisation 3D du poste électrique du diorama de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCAD.
Le projet BATLab112 utilise la version 0.21.2 du modeleur 3D FreeCAD pour la conception du diorama de la Batcave à l’échelle 1/12. FreeCAD permet de structurer la conception du diorama en amont de sa fabrication, de visualiser des volumes, vérifier des proportions et anticiper des contraintes techniques. L’utilisation de FreeCAD constitue un support méthodologique rigoureux pour la réalisation précise et cohérente de l’ensemble.
Dans le cadre de cette phase de conception préliminaire, seule la géométrie générale de la structure mécanique de la console de commande est modélisée. L’assemblage détaillé des différentes sous-parties n’est pas abordé à ce stade. L’objectif principal consiste à valider la faisabilité technique du concept retenu, ainsi que son intégration fonctionnelle et dimensionnelle à l’échelle 1/12. La définition précise des modalités d’assemblage des sous-ensembles sera réalisée ultérieurement, lors de la conception détaillée et de la fabrication du premier prototype.
GrabCAD
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire du poste HT/BT équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
Bien que l’échelle de réalisation du diorama soit déjà fixée, les variations dimensionnelles observées d’un modèle de Batmobile à l’autre imposent de définir des critères de sélection rigoureux. Le choix du modèle ne peut se limiter à des considérations esthétiques… Lire la suite →
Si le projet BATLab112 se concentre principalement sur la Batcave, repère emblématique de Batman, l’intégration de la Batmobile dans le diorama constitue néanmoins un élément fondamental. Sa présence ne relève pas seulement de considérations esthétiques : elle conditionne la cohérence fonctionnelle de l’ensemble. En effet, les équipements industriels représentés — dispositifs d’entretien, de diagnostic ou de réparation — n’acquièrent pleinement leur sens qu’en relation directe avec le véhicule auquel ils sont destinés. Les caractéristiques dimensionnelles de la Batmobile deviennent ainsi un paramètre déterminant, guidant la conception, l’implantation et la mise à l’échelle de ces équipements au sein du diorama.
Définition des critères de sélection
Bien que l’échelle de réalisation du diorama soit déjà fixée, les variations dimensionnelles observées d’un modèle de Batmobile à l’autre imposent de définir des critères de sélection rigoureux. Le choix du modèle ne peut se limiter à des considérations esthétiques : il doit garantir une compatibilité précise entre les dimensions du véhicule et les trajectoires, dégagements et rayons de manœuvre des équipements industriels qui l’entourent.
Par ailleurs, ce choix doit s’appuyer sur la disponibilité de miniatures commercialisées à l’échelle retenue, dont la qualité de fabrication soit conforme aux exigences de réalisme du projet BATLab112. La possibilité d’accéder à un modèle numérique 3D constitue également un critère déterminant, dans la mesure où elle permet d’accélérer la phase initiale de conception et d’intégrer rapidement le véhicule dans les études de volumes.
Enfin, afin d’assurer un niveau de réalisme élevé, le modèle sélectionné doit être issu d’une œuvre en live-action — films ou séries — garantissant l’existence de données techniques fiables et de nombreuses références visuelles. Ce choix facilite non seulement la vérification des proportions, mais contribue également à renforcer la cohérence esthétique et narrative du diorama, en l’ancrant dans une représentation authentifiée de l’univers de Batman.
Dimensions réelles des Batmobiles
Les 6 modèles de Batmobile retenus sont tous issus des films en live-action les plus populaires.
Batman – 1966
Batmobile fabriquée à partir d’un concept-car Lincoln Futura unique de 1955 de Ford Motor Company
La carrosserie sculptée en mousse et fibre de verre est posée sur un châssis de Chevrolet Impala. Deux voitures au total ont été construites pour le film.
Le modèle de la Batmobile du film ‘ Batman & Robin ‘ de 1995 est de très loin le modèle le plus long puisque sa longueur de 10m est très supérieur à la moyenne, inférieure à 7m, soit un écart de plus de 47%.
La longueur du modèle de la Batmobile est le critère déterminant pour dimensionner le diamètre de la plateforme de stationnement. Cette plateforme ne doit pas être de dimension trop importante à l’échelle 1:12 pour respecter les objectifs de transportabilité du diorama final du projet BATLab112. Même si il semble difficile à atteindre, un objectif d’encombrement de 1000x1000mm est envisagé pour le diorama final. Ces côtes restent une référence dans la définition du modèle de la Batmobile du projet BATLab112.
La moyenne des longueurs est inférieure à 7m, qui correspond à l’échelle 1:12, à une longueur de 600mm. Un diamètre de la plateforme de stationnement de 600mm apparaît conforme avec les objectifs du projet même si cette côte est déjà supérieure à celle initialement prévue.
La longueur maximale est de 10m, qui correspond à l’échelle 1:12 à une longueur supérieure à 800mm. Envisager un modèle de batmobile de longueur supérieure à 800mm implique un diamètre du spot de stationnement de près de 1000mm, ce qui n’est pas conforme avec les objectifs de dimensions du diorama à l’échelle 1:12.
Détail série statistique : Largeur
Le modèle de la Batmobile du film Batman v Superman de 2016, est le modèle plus large, avec une largeur de 3,70m par rapport à une moyenne de 2,72m, soit un écart de 36%.
Une largeur moyenne de 2,72m, soit 227mm à l’échelle 1:12 et une largeur maximale de 3,70m soit 308mm sont des dimensions conformes avec les objectifs du projet.
Détail série statistique : Hauteur
Le modèle de la Batmobile du film ‘ Batman Begins ‘ de 2005, est le modèle le plus haut, avec une hauteur de 1,50m par rapport à une moyenne de 1,35m, soit un écart de 11%
Une hauteur moyenne de 1,35m, soit 112mm à l’échelle 1:12 et une hauteur maximale de 1,50m soit 125mm sont des dimensions conformes avec les objectifs du projet.
Détail Série statistique : Masse
Le modèle de la Batmobile du film Batman v Superman de 2016, est le modèle le plus lourd, avec une masse de 3200kg par rapport à une moyenne de 2500kg, soit un écart de 28%.
La masse du modèle de la Batmobile est le critère déterminant pour dimensionner les équipements de levage de la Batmobile. A ce stade de conception préliminaire du projet, le parangonnage des systèmes industriels existants montrent qu’il existe différentes solutions techniques de systèmes de levage d’une capacité maximale de 5000 kg. Cette valeur nous sert de référence dans la définition du modèle de la Batmobile du projet.
La moyenne des masses de la série est de 2500 kg avec une valeur maximale de 3200 kg. Ces valeurs sont tout à fait compatible avec la référence fixée.
Conclusion
Dimensionnement de la Batmobile
L’analyse des données statistiques des dimensions de différents modèles de Batmobile nous permet d’identifier les paramètres suivants pour le modèle de la Batmobile du projet BATLab112 :
Echelle 1:1
Echelle 1:12
Longueur
Environ 6m
500mm
Largeur
Inférieure à 4m
333mm
Hauteur
Inférieure à 1,50m
125mm
Masse
Inférieure à 4000kg
/
La Batmobile du projet BATLab112
Le modèle de la Batmobile du film Batman v Superman de 2016, est le modèle dont les dimensions sont globalement les plus proches des dimensions retenues.
Le diamètre de la plateforme rotative de la Batcave du projet BATLab112 à l’échelle 1:1 de 7m, défini à partir de ce choix de Batmobile, autorise la présence des autres Batmobiles de 1966, 1989 et 2005.
Disponibilité du modèle numérique 3D
Le modèle 3D de la Batmobile utilisée a été réalisé par Vyom de la communauté du site https://GrabCAD.com
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire du poste HT/BT équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
Des modèles miniatures à l’échelle 1/12 de ce modèle de Batmobile existent, plutôt dans la version très similaire du film de 2021 ‘ Justice League’.
Ces modèles ne semblent plus proposés à la vente, du moins en France, mais sont apparemment disponibles sur le marché de l’occasion.
Mise à jour : La Batmobile du Film The Batman de 2022
Le modèle de la Batmobile du film The Batman de 2022 n’a pas été pris en compte lors de la première édition de cet article en 2020.
Malgré toutes les vidéos sur le making-off de la Batmobile il est très difficile de trouver les dimensions officielles de ce modèle.
Longueur
Largeur
Hauteur
Masse
4,30 m 2,20 m *** m *** kg
Compte tenu des dimensions estimées de la Batmobile du film The Batman de 2022, ce modèle est compatible, à l’échelle 1/12, avec le diorama de la Batcave du projet BATLab112.
BATLab112 