Miniloop : Un système modulaire et évolutif
La version actuelle de miniloop est composée de plusieurs modules. Ce tutoriel d’apprendra donc à fabriquer un à un chacun des modules. Le but est de faire en sorte que, à la fin, tu sois en mesure d’apporter les modifications que tu souhaites à Miniloop.
Un train composé de sections
A la manière des trains électriques, Miniloop est composé de sections de circuit de base qui peuvent être assemblées pour fabriquer un circuit complexe. On distingue ainsi 3 sections de base :
- La ligne droite
- La courbe
- L’aiguillage
Des sections composées de sous-ensembles
Dans le langage ingénieur, on dit qu’une section est un ensemble. Un ensemble est alors constitué de plusieurs sous-ensembles. Enfin, un sous-ensemble est constitué d’une ou plusieurs pièces.
Ainsi, une section de miniloop est composée de 5 sous-ensembles principaux :
- Le wagon ou wagon : il s’agit de la partie qui lévite au-dessus des rails
- Les rails : Permettent de faire voler le wagon. Ils sont constitués d’aimants et d’un caisson de protection
- Les traverses : Permettent l’assemblage et le maintiens des autres sous-ensembles
- Les murs : Maintiennent le wagon en position au-dessus des rails
- La jonction : Permet de joindre et maintenir deux sections ensemble
Avec de nombreuses possibilités d’améliorations
Le tutoriel suivant t’apprendra donc à fabriquer un wagon avec une section de droite. Dont toutes les fonctionnalités ont été validées par les membres du projet miniloop. En cas de problème nous t’invitons à aller faire un tour sur le forum afin que nous puissions t’aider.
Ainsi, la section de miniloop que nous te proposons de construire a les fonctionnalités principales suivantes :
- Facilement reproductible : En faisant intervenir un nombre réduit de matériaux et d’outil
- Facilement modifiable : Parce que c’est un système modulaire
- Facilement transportable : Grâce au système d’encoche qui permet de faire en sorte que chaque élément puisse s’emboiter.
- Joli : Si le design n’est pas à ton goût, tu es libre d’apporter les modifications que tu souhaites. Nous avons choisis des matériaux transparents car cela prouit toujours son petit effet.
- Pédagogique : Que tu sois débutant ou maker aguerris nous sommes sûrs que tu arriveras à reproduire cette maquette
Note importante : Miniloop évolue rapidement et nous devrions rajouter d’autres fonctions sur cette page d'ici peu. N’hésite pas à revenir dessus régulièrement.
Fabricable avec un matériel réduit
Afin de faciliter la reproduction et le montage de miniloop, un nombre réduit de matériaux et d’outils est nécessaires. Ainsi il suffit de:
- Une découpeuse laser : Tu en trouveras forcément une dans le fablab ou le hackerspace le plus proche de chez toi
- Une scie à métaux
- 2 plaques de plexiglas (ou PMMA) d’épaisseur 3mm de dimension 400x600mm.
- 1m de profilé acier 15x2mm laminé à froid
- 30 aimants Q-40-10-05-N de chez supermagnete
- De la colle liquide : type « colle-tout »
- Du scotch transparent
Pour ta sécurité
Fabriquer miniloop n’est pas dangereux mais c’est quand même mieux si tu respectes les règles suivantes :
- Respecter les consignes de sécurité propre à la découpeuse laser. Notamment te former à son utilisation ou faire découper les pièces par quelqu’un de formé
- Manipuler les aimants avec gants de manutention et lunettes de sécurité. Cela évitera que tu te pinces ou que tu te prennes un éclat dans les yeux si jamais deux aimants sont attirés violement l’un contre l’autre.
- Respecter les consignes de sécurité liées à la colle. Attention à ce qui concerne les contacts sur la peau et/ou avec les yeux.
Maintenant que tout est dit, prêt à fabriquer ton premier train qui vole ?
1 : Prise en main : Fabrication du wagon
Le wagon que nous te proposons de fabriquer est relativement simple : il s’agit de deux plaques de PMMA collées l’une à l’autre sur lesquels sont positionnés 4 aimants.
1-1 : Découper la pièce du wagon
A cette étape, les consignes de sécurité de la découpeuse laser doivent être suivies
Les fichier sont nommé 1-Wagon1.svg et 1-Wagon2.svg, la difficulté réside dans la prise en main et la manipulation de la découpeuse laser.
- Découper les deux pièces du wagon
1-2 : Coller les plaques l’une sur l’autre
A cette étape, les consignes de sécurité de la colle doivent être suivies
- Sur la pièce avec les encoches, positionner de la colle à environ 5mm des bords. Ainsi le centre restera totalement transparent et ce sera plus joli.
Si tu lis cette ligne, alors réclames que l'on mette une photo du wagon avec les trait de colle à la place
- Coller alors les deux plaques en les positionnant « bord à bord ».
- Attendre que la colle sèche
1-3 : Coller les aimants
A cette étape, gants de manutention et lunettes de sécurité doivent être portés pour éviter tout accident avec les aimants
Sens de collage des aimants
Attention : le sens du collage de l’aimant est déterminant pour la suite, si tu reprends/poursuis un chantier de miniloop déjà existant, tu dois t’assurer que ceux-ci seront orientés (pôle nord et pôle sud) de la même manière que la réalisation précédente. Pour faire cela :
- Prends un aimant dans ta main
- Approche-le du haut d’un rail existant : Il va tourner tout seul pour être attiré par le rail
- Voici donc comment :
- Face attirée : Face à encller
- Face repussée : Face à placer vers le bas du wagon
Avec un wagon existant, approcher l’aimant d’un aimant de la face située en-dessous du wagon. L’orientation est alors exactement la même.
Coller les aimants
- Nettoyer les encoches des résidus de colle
- Vérifier l’orientation du premier aimant comme décris dans le paragraphe précédent
- Coller un aimant dans une des encoches prévu.
- Coller les trois autres aimants dans les autres encoches en respectant toujours la même orientation.
Tu veux améliorer ce que tu as construit ?
Description technique du wagon
Le wagon que tu as construit a deux fonctions principales :
- « Voler » au-dessus des rails : c’est assuré par la position et l’orientation des aimants.
- Etre « calé » par les murs : c’est assuré par l’emplacement des 4 coins du wagon.
Quel que soit les modifications que tu souhaites faire, ne touche pas à ces deux fonctions principales, sans quoi le wagon risque de ne plus fonctionner comme tu le souhaites.
Améliorations simples
Voici une liste non-exhaustive des améliorations que tu peux apporter au wagon
- Pour épater tes copains : En rajoutant une structure au-dessus du wagon. En forme de locomotive, d’avion ou de vaisseau spatial, envoies-nous la photo et nous la publierons sur internet !
- Voler encore plus haut : En allégeant le wagon : ne découper que la plaque avec les encoches (moins de matière), utiliser du bois (matériaux plus léger) et coller les aimants uniquement à l’aide de scotch (petite astuce).
- Pouvoir apporter les futures modifications que tu veux : En le construisant en bois, matériaux beaucoup plus malléable que le plexiglas.
2 : Fabriquer un rail
Maintenant que tu as pu commencer à manipuler les aimants et voir les effets que cela fait, passons à l’étape supérieure : Fabriquer les rails.
Tu l’auras compris, il faudra fabriquer non pas un mais deux rails pour que tu aies ton miniloop complet.
2-1 : Découper le caisson
A cette étape, les consignes de sécurité de la découpeuse laser doivent être suivies
Avec le fichier 2-Caisson.svg :
- Découper le caisson
- Retirer tous les interstices entre les dents
2-2 : Assembler le caisson
A cette étape, les consignes de sécurité de la colle doivent être suivies
Afin de prévenir des erreurs de montage, il est recommandé de prépositionner les pièces avant et de vérifier leur bonne orientation.
- Positionner les pièces de manière à bien orienter les côtés celons la photo suivante :
- Faire un trait de colle le long des dents de la pièce « bas »
- Placer les côtés sur la pièce « bas » afin de les coller
- Mettre la pièce « haut » en place afin de maintenir l’ensemble en place
- Attendre que la colle sèche
- Faire un trait de colle le long des dents des cotés
- Placer les côtés sur la pièce « haut » afin de la coller
- Attendre que la colle sèche
- Enlever la colle séchée des 20 encoches du caisson
2-3 : Fabriquer un rail magnétique
2-3-1 Ajuster la longueur du profilé d’acier
A cette étape, lunettes de sécurité et gants de manutentions sont de rigueur. Ils préviendront d’éclat ou de coupure suite à l’utilisation de la scie à métaux.
- Avec la scie à métaux, couper un tronçons de longueur 48cm
2-3-2 Placer les aimants en les orientant tous dans le même sens
A cette étape, gants de manutention et lunettes de sécurité doivent être portés pour éviter tout accident avec les aimants
- Vérifier la bonne orientation des aimants par rapport au wagon précédemment fabriqué :
- Face attirée : Face à placer vers l’acier
- Face repussée : Face à placer vers le « haut » du rail
- Placer 12 aimants sur le tronçon d’acier en plaçant les aimants afin qu’ils soient collés
- Vérifier que les 12 aimants sont orientés de la même manière en faisant circuler un autre aimant au-dessus du rail et que celui-ci est attiré de partout.
2-4 : Placer le rail magnétique dans le caisson
A cette étape, gants de manutention et lunettes de sécurité doivent être portés pour éviter tout accident avec les aimants
- Orienter le caisson de manière à positionner les petites encoches (3mm) vers le bas
- Glisser le rail magnétique dans le caisson, le profilé d’acier vers les bas
- Faire ressortir le rail magnétique au niveau de l’extrémité où les côtés dépassent.
- Fixer le rail magnétique au caisson en l’entourant de scotch à l’extrémité où il dépasse.
- A l’autre extrémité, placer un bout de scotch afin qu’il ne puisse pas sortir
Vous êtes à présent prêt à faire le deuxième rail
Pour améliorer les rails
Description de ce que tu as construit
Tu l’auras certainement remarqué, les rails sont le fruit d’une longue réflexion et présentent de très nombreuses fonctionnalités :
- Jonction rapide de manière linéaire : Les rails sont prévus pour pouvoir s’assembler rapidement les uns aux autres lorsque l’on assemble plusieurs sections.
- Sécurité : Evite la casse suite à une mauvaise utilisation des aimants.
- Emboitement avec traverse de 3mm et 5mm : Car on prévoit de faire évoluer miniloop.
Face à ces nombreuses fonctions quasiment toutes les surfaces des rails sont des surfaces fonctionnelles (= qui ont un intérêt technique). La modification des rails nécessite donc un niveau et une expérience relativement avancée.
Amélioration simple : Remplacer le scotch
Nous aimerions bien utiliser un système de fixation autre que du scotch ou de la colle. Donc, si tu as une idée pour mieux fixer le rail métallique dans le caisson, fais-en pars.
3 : Fabriquer les traverses
Les traverses sont les pièces centrales qui permettent de maintenir tous les autres sous-ensembles.
Il t’en faudra 5 pour fabriquer une section complète.
3-1 : Découper les traverses
A cette étape, les consignes de sécurité de la découpeuse laser doivent être suivies
Si tu veux apprendre et savoir faire : optimise la découpe 5 traverses
Avec le fichier 3-Traverse.svg, tu auras les plans d’une seule traverse. A toi de voir comment optimiser au mieux la découpe de 5 traverses. Tu peux utiliser le logiciel Inskape (gratuit) ou le logiciel de ta découpe laser préférée.
- Prépare la découpe des 5 traverses
- Découpe 5 traverses
Si tu veux aller vite
Avec le fichier 3-Traverse x5.svg :
- Découpe 5 traverses
Améliorer les traverses
Si tu es confiant : Modifier le design
En tant qu’élément central, les traverses présentent de nombreuses surfaces fonctionnelles. Ainsi tu peux créer les traverses que tu souhaites à condition de faire attention à :
Si tu as vraiment envie de progresser : Faire des traverses d’épaisseur 5mm
Moyennant quelques modifications, les rails sont déjà prévus pour pouvoir s’adapter à des traverses de 5mm d’épaisseur. Mais ce n’est pas le cas des autres pièces. A toi donc de revoir leur dessin pour les adapter à la nouvelle épaisseur.
4 : Fabriquer les murs
Découper les murs
A cette étape, les consignes de sécurité de la découpeuse laser doivent être suivies
Avec le fichier 4-Murs.svg :
- Découper deux murs au laser
- Retirer les interstices dans les encoches
Améliorer les murs, c’est une zone d’expression libre !
Tu as l’âme d’un artiste ? Libère ta créativité !
Les plus avertis l’auront remarqué : un mur est constitué d’un rectangle et des encoches destinés à s’enficher dans les traverses. On peut imaginer faire le design que l’on veut à condition de :
- Ne pas toucher aux encoches : leur taille et leur position sont calculés précisément
- Faire un motif qui aille jusqu’en haut du rectangle : Comme ça tu es sûr que le wagon sera toujours tenu.
- Faire un motif qui se répète entre les encoches : C’est un conseil, tu es libre de ne pas respecter cette règle… à tes risques et périls.
Maintenant libère ta créativité et envoies des photos de tes créations !
Tu veux continuer à apprendre ? La notion de jeu
Tu l’auras certainement remarqué, les traits les encoches ont une largeur supérieure à 3mm. Or, celle-ci sont prévues pour s’emboiter dans les traverses d’épaisseur 3mm. La largeur que nous avons mise en plus est ce que l’on appelle du jeu : on découpe plus large que prévu pour que les pièces s’emboitent plus facilement entre elles.
Dans un monde idéal peuplé de bisounours : les surfaces sont parfaites
Ainsi, idéalement les surfaces en plexiglas de la traverse sont totalement droites et son épaisseur est d’exactement 3mm.
Dans la réalité : Surfaces imparfaites et épaisseurs pouvant varier
Ainsi, dans la réalité, des imperfections peuvent survenir en fonction de :
- La qualité du plexiglas
- Les procédés industriels utilisés pour produire le plexiglas
- La température qu’à subit le plexiglas de la traverse
Cette liste est non exhaustive et les imperfections qui surviennent sont de deux types :
- L’épaisseur de la traverse peut varier (être plus grosse/moins grosse)
- La surface n’est pas plane et présente des aspérités : c’est ce que l’on appelle la rugosité
Tu ne vois pas ces défauts ? C’est normal, ce sont des défauts qui apparaissent au niveau microscopique. Mais comme la découpeuse laser est très précise, ces défauts peuvent poser problème.
La solution ? Découper un peu plus de matière que prévu
En découpant plus « large » que ce qui est prévu de façon nominal, on vient compenser ces défauts : le montage est beaucoup plus facile.
C’est ça que l’on appelle « rajouter du jeu »
En pratique, sur les murs de miniloop
Ainsi nous avons rajouté du jeu sur les murs et le système d’encoche de miniloop. Sur le schéma suivant, tu peux voir comment nous avons dû modifier la pièce pour qu’elle s’emboite au mieux dans les traverses :
5 : Fabriquer des jonctions
A cette étape, les consignes de sécurité de la découpeuse laser doivent être suivies
Avec le fichier 5-Jonctions.svg :
- Découper quatres jonctions au laser
Tu l’auras remarqué, la jonction est une pièce extrêmement simple et ne présente pas d’intérêt majeur si ce n’est que de pouvoir relier deux sections entre elles.
Lorsque tu auras plusieurs sections de miniloop, libre à toi d’améliorer la pièce de jonction comme tu le souhaites.
6 : Assembler la section
6-1 : Emboiter les différents sous-ensembles
Tu as maintenant toutes les pièces pour fabriquer ta section de droite de miniloop. Voici donc le protocole de montage :
- Avec un mur, placer les 5 traverses à l’aide des encoches
- Enficher ensuite le deuxième mur de l’autre côté dans les 5 traverses
- Attentin : Il y a un sens, si les deux murs sont décalés de 3mm, en retourner un.
- Placer à présent un rail sur les traverses en utilisant les encoches
- Placer le deuxième rail en utilisant les encoches aussi
- Fixer la nouvelle section
Tu as réussis à produire ça ? Toutes nos félicitations
Pour améliorer Miniloop
Tu l’auras compris, Miniloop est un projet ouvert et accessible à tous et surtout à toi, tu en as la preuve entre tes mains. Tu peux dès à présent nous contacter pour nous rejoindre et nous proposer d’améliorer ton miniloop comme tu le souhaites. Cela peut être de plusieurs manières :
- En améliorant le design : Avoir une forme de locomotive, de vaisseau spatial…
- En étudiant des nouvelles sections : La courbe, l’aiguillage…
- En étudiant des nouvelles fonctions : Le moteur, la stabilisation, la mise sous vide…
N’hésite pas à lire les pages dédiées aux sous-projets, elles sont là pour ça.