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.
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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.
Marge dimensionnelle et robustesse du choix de conception liée au modèle physique de la Batmobile
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.
Cet article analyse la phase de parangonnage appliquée aux plateformes rotatives industrielles existantes. Les enseignements issus de cette étude comparative constituent une source d’inspiration pour la conception et la mise en scène du diorama de la Batcave dans le cadre du projet BATLab112.… Lire la suite →
Principe de fonctionnement et finalités des plateformes rotatives pour véhicules
Une plateforme rotative pour véhicules est un dispositif mécanique destiné à permettre la rotation contrôlée d’un véhicule autour d’un axe vertical, généralement sur 180° ou 360°, sans nécessiter de manœuvres longitudinales. Elle est principalement employée dans des environnements contraints, tels que les parkings à espace réduit, les ateliers industriels, les musées automobiles ou les infrastructures logistiques.
Le fonctionnement repose sur une structure circulaire encastrée ou posée au sol, intégrant un plateau motorisé monté sur un système de roulements ou de galets. La rotation est assurée par un moteur électrique, couplé à un réducteur, garantissant un mouvement progressif, précis et sécurisé. Des dispositifs de contrôle, tels que des capteurs de position, des systèmes de verrouillage et des commandes automatisées ou manuelles, assurent la stabilité du véhicule et la sécurité des usagers pendant l’opération.
L’utilisation d’une plateforme rotative optimise la gestion de l’espace et améliore l’ergonomie des flux de circulation. Elle permet notamment le repositionnement rapide des véhicules, l’orientation précise pour des opérations de maintenance ou de présentation, ainsi que la réduction des risques liés aux manœuvres complexes. À ce titre, la plateforme rotative constitue une solution technique efficiente, conciliant contraintes spatiales, sécurité opérationnelle et performance fonctionnelle.
Revues des typologies de plateformes rotatives existantes
Quelques de détails de fabrication des plateformes rotatives
Voir la suite des articles sur l’étape de parangonnage de la gestion du projet BATLab112
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