Les matériaux d`un téléphone portable

TP séquence 4
Les matériaux d’un téléphone portable
OBJECTIFS
-
Caractériser les matériaux selon un point de vue mécanique.
-
Visualiser l’impact environnemental en fonction du choix du matériau
POINTS DU PROGRAMME ABORDES
-
2.3.2 Comportement d’un matériau.
-
1.1.2 Cycle de vie d’un produit et choix techniques (économique) et
environnementaux.
SUPPORTS ET DOCUMENTATIONS UTILISES
-
Coques arrière téléphone portable
Coques de protection
Système manuel d’appui avec pointeau
Machine d’essais
Banc incliné
Rapport optique
PC avec solidworks avec sustainability
CONDITIONS DE REALISATION
- Travail en binôme
- Durée : 4h
- Compte rendu à rendre en fin de la séance
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Les matériaux d’un téléphone portable
1°) Présentation
Un téléphone portable est constitué d’une partie électronique qui véhicule les informations,
d’une batterie qui alimente cette partie électronique et une ossature composée de
différents matériaux permettant de fixer et de protéger les composants cités ci-dessus.
Dans ce TP nous étudierons la partie matériaux du téléphone portable.
2°) Recherche des différents matériaux
En vous aidant d’internet rechercher les différents matériaux existant pour les coques
arrière de téléphone portable.
http://www.explic.com/14454-telephone.htm
http://www.macgeneration.com/news/voir/160401/jonathan-ive-sur-l-iphone-4-et-lascience-des-materiaux
http://www.lesmobiles.com/telephones/benqsiemens-el71.html
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3°) Essais sur coque du téléphone.
A partir des coques arrière mises à votre disposition, effectuer l’essai de l’empreinte du
pointeau. Avec la loupe mesurer le diamètre de l’empreinte puis en déduire sa profondeur.
Pour pouvoir comparer la même personne doit effectuer les 3 essais avec la même force.
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COQUE
LOUPE
POINTEAU
SUPPORT
3°1) Compléter le tableau suivant:
MATIERE
DIAMETRE
PROFONDEUR
COQUE N°1
COQUE N°2
COQUE N°3
Pour calculer la profondeur de pénétration du pointeau aidez-vous du schéma suivant :
D/2
POINTEAU d’angle θ
DIAMETRE D
COQUE
PROFONDEUR P
P
θ/2
tanθ/2 = coté opposé/ coté adjacent
L’angle θ se mesure à l’aide d’un rapporteur optique mis à disposition
Le diamètre D est à mesurer à la loupe
3.2°) A partir des résultats précédents, citer la coque la moins dure à la plus dure
1………………………………………
2………………………………………
3……………………………………....
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3.3°) Par déduction donner la coque qui résistera la mieux aux rayures :
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4°) Essais sur machine de dureté
Nous avons donc vu que pour une même fonction « fixer et protéger » il existe des coques
avec des matériaux différents qui se rayent plus ou moins.
La dureté est une caractéristique importante lors de la conception d’un produit et
notamment dans le choix du matériau.
Il existe un essai qui permet de caractériser les matériaux à partir de leur dureté qui
reprend le principe de l’essai avec le pointeau. C’est l’essai Brinell avec une bille ou
Vickers avec un cône.
Voici quelques duretés brinell notée HB
Dureté
Matériaux
Brinell HB
Aluminium
25
Calcaire
Cuivre
50 - 90
Fer
80
Verre
En acier doux 140
granit
En acier
900
quartz
trempé
AUG4 (2017) 105
laiton
70 -120
Matériaux
Dureté
Matériaux
Brinell HB
250
Polypropylène
Polycarbonate
550
PVC
850
Epoxy
Dureté Brinell
7
14
16
45
1200
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4°1) Donner le principe de l’essai Brinell (schéma) ainsi que la formule de l’échelle de
dureté Brinell
http://fr.wikipedia.org/wiki/Dureté_Brinell
SCHEMA :
FORMULE……………………………………………………………………………………………
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4.2°) Effectuer les essais de dureté des différents échantillons de matériaux. Compléter le
tableau. Les désignations des matériaux étant données, rechercher leur composition en
vous aidant d’internet.
Désignation
éprouvette N°1
CuZn39Pb3
éprouvette N°2
AlMgSi0,5F22
éprouvette N°3
E-Cu
éprouvette N°4
9SMn28
S250
Matétiau
Composition
Dureté
HB
théorique
(tableau)
Dureté
HB
mesuré
ou
4.3°) Les valeurs données par tableau correspondent-t-elles avec vos valeurs mesurées ?
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4.4°) Peut-on retrouver un matériau à partir de sa dureté ?
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La dureté des matériaux influe donc sur les rayures dans le cas des coques de téléphone
portable.
Pour protéger les parties arrière des rayures, des coques de protection existent. Nous
allons les étudier.
5°) Recherche des différents matériaux de coque de protection
5.1° En vous aidant d’internet rechercher les différents matériaux existant pour les
coques de protection :
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5.2°) La fonction principale étant la protection du portable, rechercher une fonction
secondaire
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5.3°) Quelle caractéristique mécanique permet
secondaire d’une coque de protection ?
de réaliser cette fonction
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6°) ESSAI D’ADHERENCE / GLISSEMENT
6.1°) Vous avez pour traiter cette partie 3 protections de matériaux différents. A l’aide du
banc inclinable compléter le tableau en indiquant l’angle où l’adhérence de la coque sur le
banc laisse place au glissement.
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matériaux
Angle
coque N°1
coque N°2
coque N°3
6.2°) Par déduction donner la protection de coque qui sera le mieux adaptée à la fonction
secondaire :
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7°) SUSTAINABILITY
Sustainability est un outil complémentaire de solidworks qui permet de mesurer l’impact
environnemental d’un produit en fonction de son lieu de fabrication, de son procédé de
fabrication et de sa matière. Cela s’appelle éco-conception.
Dans cette étude il vous est proposé de comparer l’impact d’une coque de protection en
fonction de son matériau.
Matériau A : plastique ABS
Matériau B : Silicone
1°) Exécuter solidwoks.exe
2°) Ouvrir le fichier iphone 4s coque
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3°) Cliquer sur évaluer puis sur sustainability. Le menu suivant apparait
`
4°) Renseigner les menus Sustainability
Etape 1 : Remplir le matériau
Etape 2 : Pour simplifier l’étude le procédé de fabrication n’est pas pris en compte.
La fabrication se fera en Asie.
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Etape 3 : Le lieu d’utilisation de la coque sera l’Europe.
Etape 5 : Sustainability calcule puis donne les résultats sous forme graphique suivant
quatre principaux impacts de pollution. Il compare avec le calcul précédent
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Pour chaque impact, nous retrouvons la part du matériau, du transport, de la fabrication,
de l’utilisation et la fin de vie du produit. (Visible en cliquant sur la flèche)
5°) Choisir en justifiant le matériau le moins impactant :
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