Le projet BATLab112 prend une nouvelle dimension. Après une longue phase d’étude, depuis la définition des besoins jusqu’à la conception détaillée, il s’agit à présent de concrétiser la réalisation du diorama de la Batcave à l’échelle 1:12.
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Résumé :
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.
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La réalisation du prototype de la plateforme rotative du diorama de la Batcave fait suite à la réalisation du prototype de cet équipement.
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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.
Ce prototype doit tout d’abord permettre de s’assurer de la faisabilité technique du design issu de la 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.
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.
Ce prototype doit permettre de s’assurer de la fonctionnalité du design issu de la 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.
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.
Ce prototype doit permettre de contrôler la capacité de la plateforme à supporter le poids du modèle réduit de la Batmobile.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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.
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.
Le modèle sélectionné pour servir de référence au projet BATLab112 est obtenu à partir de la plateforme de partage collaborative GrabCAD.
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.
| Longueur : | 500 mm | |
| Largeur : | 333 mm | |
| Hauteur : | 125 mm |
| Longueur : | 515 mm | + 3,0% |
| Largeur : | 290 mm | – 12,9% |
| Hauteur : | 140 mm | + 12,0% |
| Longueur : | 500 mm | -% |
| Largeur : | 276 mm | – 17,1% |
| Hauteur : | 125 mm |
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ce modèle réduit n’est pas radio-commandé et ne dispose d’aucun équipement électrique.
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.
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.
| Echelle 1:1 | Echelle 1:12 | Mesure | Ecart | |
| Longueur | 6100 | 508 | 515 | + 1,4 % |
| Largeur | 3700 | 308 | 290 | – 5,8 % |
| Hauteur | 1500 | 125 | 140 | + 12 % |
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Cet article présente la conception préliminaire pont élévateur 4 colonnes du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.
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La conception préliminaire de la plateforme rotative fait suite à la phase d’étude des systèmes industriels existants.
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La conception préliminaire de la plateforme rotative est réalisée à partir des spécifications techniques et fonctionnelles du cahier des charges.
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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.
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.
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.
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.
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 |
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 |
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 |
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 |
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.
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 |
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.
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.
Résumé :
Cet article présente l’analyse détaillée du cahier des charges de l’atelier du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.
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La vidéo du cahier des charge de l’atelier de la Batcave est présenté un article dédiée. Cet article apporte des compléments d’informations dans la traduction de ce cahier des charges.
L’architecture verticale est imposée par un profil de grotte profonde et peu étalée horizontalement. Pour de pas occuper les niveaux supérieurs réservés aux accès quotidiens des personnes, l’implantation de l’atelier est donc située en profondeur, sous le niveau de l’entrée de la grotte.
Pour plus d’informations sur le profil de la grotte abritant la Batcave du diorama pédagogique du projet BATLab112, voir l’article suivant :
Pour des raisons d’encombrement et de transportabilité, comme le montre la vidéo, les dimensions hors tout souhaitées de l’atelier du diorama de la Batcave correspondent à un code de 1 mètre de côté. Ces dimensions induisent une contrainte forte sur le diamètre maximum de la plateforme de transfert verticale de la Batmobile.
Cette contrainte se traduit par une restriction sur les modèles de Batmobiles acceptables par le projet BATLab112. Dans cette vidéo, le modèle utilisé est celui du film de 2016 de Zack Snyder – Batman vs Superman, Dawn of justice.
Pour que la Batmobile puisse faire demi-tour sans manoeuvre et en temps masqué, la plateforme de stationnement doit assurer une fonction de rotation.
Si l’atelier est situé à un niveau inférieur de celui de l’entrée de la Batcave, un système doit donc assurer le transfert vertical de la Batmobile entre ces niveaux. Quelque soit la nature de ce système il apparaît évident qu’il doit être équipé d’une plateforme d’accueil de la Batmobile. Pour des raisons d’encombrement et d’optimisation de mouvement, cette plateforme doit être la même que celle de stationnement.
La vidéo du cahier des charges présente deux configurations possibles pour l’utilisation de bras robotiques dans l’atelier de la Batcave. Soit des bras robotiques posés au sol, comme on le retrouve généralement sur les chaines de production automatiques, soit des bras robotiques suspendus de type « pick and place ».
La première solution, à base de robots posés, est d’une part, plus conforme avec le type de robots d’un environnement industriel automobile, et d’autre part, les performances de ces robots sont en adéquation avec le besoin de soulever des charges lourdes. Cependant, comme le montre la vidéo, la mise en oeuvre d’une telle solution, induit un nombre de contraintes vis-à-vis des autres systèmes automatiques, trop important.
La deuxième solution à base de robots suspendus, présente moins de contraintes vis-à-vis des autres systèmes automatiques. C’est cette solution qui est retenue pour équiper l’atelier de la Batmobile.
Sur Facebook
@BATLab112
Sur la page du projet BATLab112, vous trouverez des posts illustrant de manière ludique l’avancement du projet BATLAb112.
Sur Instagram @BATLab112.project
Sur le compte Instagram du projet BATLab112, vous trouverez des photos de mise en situation ludique du diorama de la Batcave.
Sur YouTube
@BATLab112project7
Sur la chaine YouTube du projet BATLab112, vous trouverez des vidéos et des shorts de l’avancement du projet, utilisées pour illustrer les pages du site batlab112.fr.
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Sur le compte Pinterest du projet BATLab112, vous trouverez les tableaux utilisés pour illustrer les pages du site batlab112.fr.
Dans la gestion de projets technologiques, la définition des besoins constitue une étape fondamentale. Elle requiert une analyse approfondie de l’environnement dans lequel s’inscrit le projet afin d’identifier et de comprendre les contraintes spécifiques liées à ce contexte. Dans le cadre du projet BATLab112, l’environnement naturel formé par la grotte abritant la Batcave et la colonie de chauves-souris qui l’occupe revêt une importance particulière, non seulement en tant qu’élément du mythe de Batman, mais aussi en tant qu’écosystème vivant devant être pris en considération dans toute démarche de conception.… Lire la suite →
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Le développement du projet BATLab112 est l’occasion d’une première approche pédagogique de la notion de gestion de projet.
Voir l'article …À partir de 1948, la Batcave est représentée comme une cavité naturelle située sous le manoir Wayne et habitée par une colonie de chauves-souris. C’est à la suite d’un épisode survenu dans le manoir, au cours duquel l’une de ces chauves-souris pénètre dans la demeure, que Bruce Wayne interprète cet événement comme un signe et décide d’adopter la chauve-souris comme emblème de son identité de justicier.
Mais au-delà du symbole qu’elles représentent, la présence de chauves-souris dans la Batcave est d’autant plus importante pour Batman qu’elles sont aussi des alliées très utiles, mobilisables grâce à un émetteur, dans des situations difficiles. L’effet de surprise et de peur, qui suivent leurs apparitions, crée une diversion qui permet à Batman de s’éclipser furtivement.
Cet animé issu de l’univers de fiction de Batman, et diffusé en 2012, retrace les débuts de la carrière de Bruce Wayne en tant que justicier masqué, parallèlement à l’ascension de Jim Gordon au sein du commissariat de Gotham. L’intrigue met particulièrement en lumière l’évolution psychologique de Bruce Wayne, qui, après avoir tenté de rendre la justice dans les rues en tant qu’individu anonyme, se retrouve gravement blessé et remet en question la légitimité de ses actions. Plongé dans un profond désarroi, il revit le traumatisme lié à la mort de ses parents. C’est dans ce contexte de vulnérabilité émotionnelle qu’une chauve-souris fait irruption de manière inattendue dans le manoir familial, se posant face à lui et symbolisant le tournant décisif de sa vocation en tant que protecteur de Gotham.
L’irruption de la chauve-souris constitue un élément catalyseur dans la trajectoire de Bruce Wayne, agissant à la fois comme un symbole de peur et d’inspiration. Face à cette apparition, il prend conscience de la nécessité d’adopter une identité capable de canaliser sa détermination et sa colère tout en instillant la crainte parmi les criminels. Cette prise de conscience marque le point de départ de sa transformation en Batman, justicier nocturne opérant dans l’ombre. L’épisode souligne également l’articulation entre le trauma personnel et la construction de l’identité héroïque : la peur et le deuil, loin de paralyser Bruce Wayne, deviennent des moteurs de sa volonté de protéger Gotham, conférant à son futur rôle une dimension à la fois psychologique et symbolique essentielle à sa légitimité en tant que défenseur de la ville.
Dans cet arc narratif des comics consacrés à Batman, le protagoniste est confronté à une série de meurtres apparemment inexpliqués qui l’entraînent dans une enquête complexe visant à identifier un assassin énigmatique, reconnaissable à son apparence évoquant un hibou. L’investigation révèle progressivement que la prochaine victime désignée par ce meurtrier n’est autre que Bruce Wayne lui-même, plaçant ainsi Batman face à une menace directe visant son identité civile.
Au fil de ses recherches, Batman met au jour l’un des mythes urbains les plus anciens de Gotham City, longtemps considéré comme une simple légende : l’existence réelle d’une organisation secrète et influente, connue sous le nom de la Cour des Hiboux. Cette société occulte, enracinée dans l’histoire même de la ville, apparaît comme détentrice de secrets profondément inquiétants et exerce une emprise clandestine sur Gotham depuis des générations.
Parvenant dans un premier temps à déjouer les manœuvres de la Cour, Batman suscite la riposte de l’organisation, qui lance une offensive massive contre lui en déployant une armée d’assassins jusque dans la Batcave. Grâce au soutien logistique et stratégique d’Alfred, Batman réussit néanmoins à neutraliser ses assaillants. La conclusion de cet affrontement revêt une forte dimension symbolique : le retour des chauves-souris dans la Batcave marque la défaite des Hiboux et consacre la victoire de Batman sur cette menace ancestrale.
Si en 1948, les activités de Batman dans ce milieu naturel ne suscitait pas de question, dans l’approche contemporaine et plus réaliste imposée par la méthode de gestion du projet BATLab112, cet environnement est un élément déterminant. Ainsi, les impacts d’une activité humaine dans la Batcave sont à prendre en compte pour préserver la présence de ces chiroptères faisant partie intégrante du mythe de Batman. Car si les chauves-souris ne sont pas dérangées par la seule présence de l’homme, elles le sont par les conséquences de son activité.
L’intégration de l’éclairage est indispensable pour rendre un espace souterrain praticable. Cependant, l’éclairage artificiel modifie les cycles lumineux naturels, ce qui peut perturber les rythmes biologiques des chauves-souris. Des études indiquent que les chiroptères tendent à éviter les zones éclairées et que l’intensité ainsi que la nature du spectre lumineux influencent leurs réponses comportementales. Par conséquent, il est souhaitable de limiter la pollution lumineuse en orientant préférentiellement l’éclairage vers les zones nécessaires à l’activité humaine tout en évitant la diffusion large, et en privilégiant des solutions indirectes adaptées.
Les activités humaines génèrent inévitablement des émissions sonores. Dans le cas étudié, l’usage d’outils, de dispositifs mécaniques ou de moteurs peut produire des niveaux sonores élevés susceptibles d’affecter négativement la colonie de chauves-souris. Comme chez la plupart des animaux sauvages, des bruits soudains ou intenses peuvent provoquer un comportement de fuite. Ainsi, la conception spatiale doit intégrer des mesures de réduction et de confinement acoustique, de manière à limiter l’exposition des chiroptères aux nuisances sonores tout en préservant leur liberté de circulation.
L’étude des effets des technologies employées met en évidence des enjeux supplémentaires liés à l’intégration d’équipements motorisés, notamment la Batmobile. L’utilisation d’un réacteur à propulsion dans un milieu confiné soulève plusieurs problèmes : niveaux sonores élevés, émission de chaleur susceptible de déséquilibrer l’écosystème thermique de la grotte, et production de dioxyde de carbone pouvant altérer la composition de l’air. Ces facteurs exigent une réflexion approfondie afin de développer des solutions alternatives ou complémentaires, telles que des motorisations électriques permettant des déplacements silencieux et sans émissions directes, tout en répondant aux impératifs de discrétion et de sécurité.
L’analyse de l’environnement iconique du projet BATLab112 illustre l’importance de prendre en compte, dès les premières phases de conception, les interactions entre l’activité humaine et les composants naturels d’un contexte donné. Au-delà des considérations esthétiques ou symboliques, des facteurs tels que l’éclairage, l’acoustique et les impacts des technologies employées doivent être intégrés de manière systématique. Cette approche permet non seulement de répondre aux besoins fonctionnels, mais aussi de garantir la durabilité et la cohérence écologique de l’intervention, même dans un cadre fictionnel.
L’aménagement de la Batcave du projet BATLab112 doit proposer une architecture assurant la pérennité de la colonie de Chauves-souris dans la Batcave. Cette architecture doit notamment permettre de contenir les émissions sonores issues des activités de Bruce Wayne et Alfred Pennyworth et autoriser l’utilisation d’éclairage. Ces contraintes imposent donc une architecture conçues à base d’espaces clos mais sans pour autant nuire à la libre circulation des chiroptères.
L’une des caractéristiques récurrentes de la Batmobile, attestée dès 1966, réside dans l’intégration d’un grand nombre d’équipements et de dispositifs technologiques. Parmi ceux-ci, un élément s’est progressivement imposé comme une signature emblématique du véhicule : le réacteur arrière, destiné à assurer une propulsion à très grande vitesse. Cet équipement constitue un avantage déterminant dans le cadre de déplacements longue distance ou de poursuites à haute intensité, en permettant à la Batmobile d’atteindre des vitesses de pointe élevées malgré une masse importante, résultant notamment de la présence de blindages et de systèmes embarqués complexes. Toutefois, l’emploi d’un tel mode de propulsion pour les phases d’entrée et de sortie de la Batcave apparaît inadapté, tant au regard des contraintes spatiales de l’environnement souterrain que des impacts potentiels associés à ce type de motorisation.
La turbine d’un réacteur génère des émissions sonores de très forte intensité, dont le niveau peut atteindre des valeurs de l’ordre de 150 dB. L’émission de telles ondes acoustiques dans un environnement souterrain confiné, tel que la Batcave, induirait des phénomènes de réverbération et de résonance particulièrement marqués. Ces effets acoustiques seraient susceptibles de perturber gravement la colonie de chauves-souris présente, dont les comportements reposent en grande partie sur l’écholocation. Par ailleurs, la répétition de sollicitations acoustiques de forte amplitude pourrait, à plus long terme, contribuer à une fragilisation de la structure géologique de la cavité, en raison des contraintes vibratoires exercées sur le milieu rocheux.
Par ailleurs, le dégagement thermique particulièrement élevé associé au fonctionnement d’un tel dispositif de propulsion présenterait des risques significatifs au contact d’éléments organiques, qu’il s’agisse de la végétation, de la faune cavernicole, notamment les chauves-souris, ou des occupants humains de la Batcave. Au-delà de ces risques immédiats, une dissipation d’énergie thermique répétée et régulière, correspondant à la fréquence des phases d’entrée et de sortie de la Batmobile, entraînerait une élévation notable de la température moyenne de la cavité. Une telle modification des conditions thermiques pourrait alors provoquer un déséquilibre profond des équilibres physico-chimiques de l’environnement souterrain, compromettant la stabilité de l’écosystème de la grotte.
Enfin, en ce qui concerne les émissions de dioxyde de carbone, un réacteur constitue un système de conversion énergétique transformant l’énergie chimique contenue dans un carburant, généralement le kérosène, combinée à un comburant tel que l’air ambiant, en énergie cinétique destinée à produire une force de propulsion. Ce processus de combustion s’accompagne inévitablement de rejets de dioxyde de carbone (CO₂). Dans un environnement confiné tel qu’une grotte, l’accumulation de ces émissions serait susceptible de modifier significativement la composition chimique de l’atmosphère intérieure. Une telle altération pourrait, à terme, compromettre la qualité de l’air et rendre celui-ci impropre à la respiration humaine, tout en affectant plus largement l’équilibre de l’écosystème cavernicole.
La présente analyse ne remet pas en cause la pertinence de l’intégration d’un réacteur de propulsion sur la Batmobile, lequel demeure un élément central de ses capacités opérationnelles. Elle vise en revanche à mettre en évidence le fait que ce dispositif constitue, dans la majorité des représentations, l’unique mode de propulsion du véhicule, alors même qu’il présente des limitations significatives dans certains contextes d’utilisation. En particulier, les contraintes acoustiques, thermiques et atmosphériques précédemment identifiées démontrent que l’usage d’un réacteur n’est pas compatible avec les phases d’entrée et de sortie de la Batcave. Il apparaît dès lors nécessaire d’envisager un mode de propulsion complémentaire, spécifiquement adapté aux exigences de discrétion, de sécurité et d’absence d’émissions, propres à un environnement souterrain confiné.
Les limites identifiées liées à l’usage exclusif d’une propulsion par réacteur au sein d’un environnement souterrain confiné conduisent à envisager l’intégration d’un mode de propulsion alternatif pour la Batmobile, spécifiquement adapté aux phases d’entrée, de sortie et de circulation interne dans la Batcave. À cet égard, les évolutions récentes observées dans le secteur des véhicules industriels lourds apportent des éléments de réponse crédibles. Les motorisations électriques associées à des systèmes de batteries de forte capacité démontrent désormais leur aptitude à déplacer des masses supérieures à quatre tonnes, tout en offrant des autonomies dépassant 800 kilomètres à des vitesses compatibles avec les besoins opérationnels du véhicule.
L’adoption d’une propulsion électrique complémentaire permettrait ainsi de répondre simultanément aux exigences de discrétion acoustique, de maîtrise thermique et d’absence d’émissions de dioxyde de carbone, essentielles à la préservation de l’écosystème cavernicole et à la sécurité des occupants de la Batcave. Une telle configuration hybride, combinant propulsion électrique pour les environnements confinés et réacteur pour les phases de projection rapide et de poursuite à haute intensité, renforcerait la cohérence technique et environnementale de la Batmobile, tout en maintenant l’intégralité de ses capacités opérationnelles.
En conclusion, l’intégration d’une motorisation électrique au sein de la Batmobile implique une adaptation fonctionnelle de l’atelier automatisé de la Batcave. Celui-ci doit être en mesure de prendre en charge l’ensemble des opérations spécifiques associées à ce type de propulsion, notamment le remplacement rapide des batteries afin d’éviter les contraintes liées aux temps de recharge, ainsi que la recharge et la gestion de batteries de substitution. Ces exigences soulignent que l’évolution du système de propulsion de la Batmobile ne peut être envisagée indépendamment de l’infrastructure technique de la Batcave, laquelle doit être pensée comme un environnement pleinement compatible avec les technologies électriques avancées.
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