calcul de résistance à la flexion : touche de piano imprimée en 3D

[cupidonihack]

Bonjour,

Je cherche à concevoir des touches de piano imprimable.
Nul besoin d avoir une sensation proche d'un vrai piano pour moi.
je comptais faire une partie mince sur la touche pour la relier au châssis, cela me permettrai d'exploiter la "flexion" du plastique pour creer l'articulation de la piece et également apporter un peu de résistance à l'appui.



Le poid d'un doigt est de 30 grammes , la longueur des touches sont soit de 13,8 cm par 1,3 cm à l'endroit du flexible et 7,8 cm par 0,9 cm . j'ai trouvé les données suivante sur le plastique utilisé:
https://ultimaker.com/download/67587...011-fre-FR.pdf

pour simplifier mon problème je compte imprimer la pièce flexible avec un taux de remplissage à 100% .

pouvez vous m'aider à dimenssionner la piece flexible ? Comment puis je calculer la section et la longueur de la pièce "flexible" sachant que c'est du PLA?

Bonne soirée/journée.
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[Jaunin]

Bonjour cupidonihack,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Pourriez me préciser les dimensions de vos deux touches.
C'est la longueur du point d’accrochage au point d'appui du doigt ?
Quelle est la longueur du système de flexion ?
Cordialement.
Jaunin__

Pour info :

http://mathieuvenot.com/assets/venot_mathieu-r9.pdf

[cupidonihack]

Bonjour merci pour votre réponse,
je pensais prendre en compte dans le calcul la longueur entre le point de flexion et un emplacement moyen d'appuis d'un doigt ( par exemple au 3/4 de la longueur de la touche ) . quand je parle de longueur de la touche je pense a partir du point de flexion jusqu'au bout de la poutre qu'elle forme.
le petit ds que j'ai représenté sur mon schéma comme étant le déplacement du haut vers le bas de l'extremité de la touche est censé faire 0.33 cm .
j'aimerais savoir comment dimensionner la pièce flexible (longueur largeur hauteur min{au point de flexion}), pour quelle puisse retenir un peu plus que le poids d'un doigt et quelle puisse retrouver son état normal après relâchement.
Je suis vraiment pas fort en méca .... désolé si mon explication peut paraitre embrouillée...

Bonne soirée / journée

[cupidonihack]

après avoir un peu bouquiné, je compte procéder selon ces étapes :
-hypothèse de départ :
*un doigt pèse 30 g noté P
*la longueur de la pièce flexible est variable et noté Lf
*la longueur "rigide" de la touche est de 13,6cm et est noté Lt
*le doigt est posé à 75% de la longueur de la touche
* la gravité est noté g
* la force exercée par le doigt au "point de contact" est noté V
* le couple au niveau du "mur" est noté Cm
* le point "pivot" (le plus mince) de la pièce flexible est situé à la moitié de celle ci
* l'effort tranchant au niveau du point le plus mince de la piece flexible est noté Tf

- calcul du couple exercé au niveau du mur si la pièce était totalement rigide
résultat :
1) calcul de la force exercée par le doigt au "point" de contact de la touche:
conversion du poid du doigt en newton ==> V=P*g
je trouve ici V=0,3924 N/m
2) calcul du couple au niveau du mur si l'ensemble est rigide :
j'utilise ici la formule Cm=(Lf+Lt*75%)*V
Application numérique pour Lf = 5 mm:
Cm=0,0419868 N/m

- Calcul de l'effort tranchant au niveau du point pivot de la pièce flexible :
j'utilise ici la formule suivante : Tf (N/m) = Cm/(Lf/2)
application numérique : Tf = 16.79N/m
en faisant varier Lt et Lf de manière à éloigner le point de flexion de la paroie du "mur" l'effort tranchant diminu et je retrouve V si le point de flexion est situé au point d'appuis. cela me semble normal mais j'aimerais votre avis
dessus ce résultat avant de continuer.

- Calcul de la déformation (flexion) du plastique en fonction de l'effort tranchant
a venir

- Calcul du point de rupture et point de déformation sans retour à l'état initial de la forme du flexible
a venir

Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jaunin]

Bonjour,

Il faut connaître les dimensions de votre touche longueur, largeur, hauteur

Les dimensions de la partie flexible aussi.

Cordialement.
Jaunin__

[cupidonihack]

Bonjour,
pour une touche la longeur est de 13.6cm ,la largeur est de 1.2cm la hauteur est de 1.3cm.
pour le flexible, je tablais initialement sur une longueur de 0.5cm , la largeur est de 1.3cm quant à la hauteur je souhaitais la rendre variable pour analyser plusieurs cas (1mm, jusqu'a 5mm par pas de 1mm).

Bonne journée

[Jaunin]

Pour vous faire une idée :

http://fab.cba.mit.edu/classes/S62.1...fit_design.pdf


http://infocenter.3dsystems.com/best...2500/snap-fits


https://etd.ohiolink.edu/!etd.send_f...osition=inline

[cupidonihack]

wouaw merci beaucoup !!!!!

[Garion]

Un doigt pèse 30g, mais quand quelqu'un joue, il peut exercer une force bien au-delà.

[cupidonihack]

effectivement, je m'en suit rendu compte en utilisant les formules de cette page: http://infocenter.3dsystems.com/best...2500/snap-fits
j'ai réalisé un proto de première touche et ça semble fonctionner parfaitement :

j'ai encore un doute sur le déplacement horizontal (les touches se toucherons elles ?) , je compte vérifier ça par la pratique.
Merci beaucoup pour vos conseil !

[Jaunin]

Bravo. Très belle réalisation.

[Jaunin]

Caractéristiques mécanique du PLA :

http://mathieuvenot.com/assets/venot_mathieu-r9.pdf

[Jaunin]

Un premier essais.

[RomVi]

Bonjour

Attention le PLA imprimé n'a pas des caractéristiques fixes, et de plus elles ne sont pas constantes. L'humidité va la rendre cassante, et un grand nombre de sollicitations va certainement la rendre de moins en moins rigide. Il faudrait plutôt utiliser une charnière en TPU et venir fixer la touche dessus.

[Jaunin]

Bonjour RomVi,
Merci pour cette information.
Cordialement.
Jaunin__

[Jaunin]

Bonjour,
Avez vous le dessin de la pièce 3D pour le joindre zippé pour que je le reprenne.
Cordialement.
Jaunin__

[cupidonihack]

Merci beaucoup pour vos réponses ! Ayant repris le travail , j'avais laissé cela un peu de coté (enfin le coté méca je veux dire).
Je n'ai pas "l'autorisation" de madame pour travailler le bois donc je me suis contenté d'une imprimante 3D ^^.
Je considère un proto pla pour une octave. ensuite je dupliquerais en le modifiant légèrement pour le passer en un matériaux plus résistant (non défini peut être ptfe).
Je serais très intéressé de connaitre le logiciel utilisé par Jaunin. pour ce qui est de la stabilité dans le temps pour l'instant ce n'est pas mon objectif car je suis trop peu avancé dans mon prototypage.

hors sujet :
je trouve que les capteurs de forces (FSR pour détecter la vélocité) sont trop cher (1€ / touche) , j'ai vu des personnes qui utilisent un capteur de force pour plusieurs touche mais je souhaitais garder une cellule pour chaque touche. De la je me suis renseigné et j'ai vu ça : https://www.instructables.com/id/How...og-Pressure-S/
on utilise ici de la mousse conductrice antistatique en guise de résistance variable selon sa contraction donc a peut pres relatif à la force exercé dessus.

Je me demande (juste pour la beauté de la technique) si une telle fonction (FSR) peut être réalisé a partir d'un filament 3D conducteur (peut etre flexible).
En voyant les prix du marché pour de tel filaments , ma question est devenu "existe il des post traitement pour rendre les matériaux comme le PLA par exemple conducteur (meme un peu) ?")
Quoi qu'il en soit merci beaucoup pour vos messages !
Bonne journée!

[cupidonihack]

j'oubliais de dire , je joindrais le stl ce soir ^^

[cupidonihack]

voili voila ^^

[Jaunin]

Bonjour,
Avez vous la force d'appui et la distance sur la touche.
Cordialement.
Jaunin__

[cupidonihack]

Bonjour Jaunin,
excusez moi pour le délais de réponse, je ne suis pas prévenu lorsque la discussion reçois un nouveau post.
je pensais à 100 voir 120 grammes.
Bonne journée à vous !

[RomVi]

Bonjour

Le logiciel de simulation va donner une flexion, qui est fonction de la force appliquée sur la touche, mais cette information ne servira pas à grand chose étant donné que la course de la touche est bloquée. Il n'y a qu'en faisant des essais que 'on pourra connaitre la stabilité du PLA. Il faudrait par exemple frapper la touche avec un petit vérin 500 , 1000, 5000 , 10 000 fois et regarder l'évolution des caractéristiques mécaniques (avec un dynamomètre par exemple).

[cupidonihack]

je vais reprendre cela après mon déménagement, j'essairais de réaliser un prototype fonctionnel avec une touche et le socle qui l’accueillera. je vais aussi faire en sorte que le socle acceuille un accessoire (FSR, LDR , IR je n'ai pas fais encore mon choix sur le dispositif qui mesurera le déplacement et/ou la force d'appuis .