Cet article présente la réalisation du modèle opérationnel de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.
La réalisation du modèle opérationnel de la plateforme rotative du diorama de la Batcave fait suite à la réalisation du prototype de cet équipement. Voir l’article …
L’intégration du modèle opérationnel de la plateforme rotative du diorama de la Batcave fait suite à la l’intégration du pont élévateur. Voir l’article …
Ce modèle opérationnel de la plateforme rotative de la Batmobile est réalisé à partir du prototype. Le plateau de la plateforme est repris et peint. La transmission mécanique de la rotation est modifiée pour s’adapter sur le pont élévateur.
La structure en bois de la première version de la plateforme rotative a été reprise et poncée pour présenter deux surfaces parfaitement planes et être ensuite peintes (Photo N°1). Un nouveau plateau de la plateforme a été réalisé puis peint aussi de couleur gris métallique pour un rendu plus réaliste. L’assemblage de ce plateau sur le roulement à bille de transmission de la rotation est réalisé par quatre pions de positionnements (Photo N°2). Les ouïes du plateau ont été équipées de grilles collées par dessous (Photos N°3 & 4).
La motorisation et la transmission ont été particulièrement améliorées. Le design de la pièce de fixation du moteur a été modifié. Une armoire de câblage électrique permet de brancher ou débrancher l’alimentation électrique du moteur, en respect avec un principe de câblage réaliste. La courroie crantée a été fixée définitivement sur le roulement à bille de type Lazy-Susan (Photo N°1). Un nouveau test des commandes électroniques a été réalisé avec succès (Photo N°2). L’ensemble du moteur et l’armoire de câblage présentent un rendu réaliste satisfaisant (Photo N°3 & 4).
Validation fonctionnelle
Les vidéos suivantes montrent le bon fonctionnement de la plateforme rotative. La première vidéo est un test fonctionnel réalisé avec le prototypage de l’électronique de commande. La deuxième vidéo est un test fonctionnel réalisé avec le prototype du pupitre de commande V1.
Conclusion
Le design de ce modèle opérationnel de la plateforme rotative est satisfaisant. Les principes d’assemblages des différents sous-ensembles restent sommaires et seront améliorés ultérieurement pour présenter un niveau de réalisme plus en adéquation avec les objectifs pédagogiques du projet. L’électronique de commande ainsi que la gestion de l’affichage des commandes et leur l’horodatage par les carte Arduino sont opérationnels. Il reste à réaliser et valider la programmation des commandes automatiques.
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.
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
Dimensionnement
Compte tenu des objectifs du projet en terme de dimensions finales du diorama pédagogique à l’échelle 1/12, le diamètre de la plateforme est fixé à 600mm. Cette dimension correspond à la valeur minimum compatible avec le modèle de la Batmobile définit pour le projet BATLab112.
Vues de détails
Design du plateau
Le design du plateau de la plateforme rotative du diorama du projet BATLab112 est directement inspirée de la plateforme présente dans la Batcave des films – Batman vs Superman – de 2016 et – Justice League – de 2021. Mais au-delà de la simple référence, ce design est aussi parfaitement fonctionnel.
La plateforme rotative du diorama du projet BATLab112 représente une plateforme de 6 mètres de diamètre, en mouvement vertical pendant sa rotation. Même à faible vitesse, la portance du système aurait des conséquences néfastes sur le reste de la structure. Ainsi, les ouïes présentes sur le plateau réduisent la portance de la plateforme. De plus, en prenant en compte l’ambiance plutôt très humide de la grotte de la Batcave, ces ouïes permettent un écoulements de l’eau qui pourrait s’accumuler sur la plateforme.
Design de la structure
Le design de la structure de la plateforme est directement inspirée de structures de plateformes rotatives industrielles, relevées lors de l’étude de systèmes existants. Cette structure repose sur 4 poutres de section rectangulaire, elles-mêmes fixées sur un roulement à billes de type Lazy Susan.
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.
Transmission de la rotation
Le système de transmission de la rotation est conçu à partir d’un roulement de type Lazy Susan, d’une courroie et d’une poulie utilisées dans la transmission des imprimantes 3D, ainsi qu’un moteur 6V DC.
Modélisation 3D
FreeCAD
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.
Même si l’intégration d’une plateforme rotative est directement liée à la présence de cet équipement dans l’univers cinématographique et comics de Batman, sa conception dans le diorama du projet BATLab112 est inspirée de systèmes industriels existants.
Systèmes industriels existants
Quelques exemples inspirants
La position excentrée du moteur couplé à un entraînement par pignon et chaîne de transmission semble être la configuration la plus répandue pour des plateformes destinées à supporter des lourdes charges.
Le design de la structure porteuse de la plateforme, basé sur des formes polygonales concentriques et des rayons, assure une bonne répartition de la charge sur la surface de la plateforme.
Le montage de la structure modulaire, en forme de portion triangulaire, est adapté au design de la structure porteuse précédente.
BATLab112 