Épreuve U11 - Bac PRO EDPI - juin 2021

Présentation

Mise en situation

Dans les années 1900, Marseille voit ses savonneries fermer les unes après les autres en raison de l’arrivée massive des lessives.

La Savonnerie le Sérail fut créé en 1949 afin de perpétuer le savoir-faire et la tradition du véritable savon de Marseille.

Elle installe l’équipement nécessaire à la fabrication du cube de savon traditionnel de Marseille, et notamment les chaudrons dans lesquels est fabriquée la pâte à savon. Aujourd’hui l’entreprise exporte beaucoup dans le monde.

Du cube classique à la savonnette en passant par le savon à la coupe, le Sérail propose un savon extra pur avec 72% d'huile et de nombreux parfums naturels.

Les savonnettes 250 gr à base de savon de Marseille.

La Savonnerie Le Sérail a sélectionné une cinquantaine de parfums différents afin de proposer une gamme étendue à l’ensemble de sa clientèle.

Ces savons de toilette contenant des éléments broyés tels que le pétale de rose ou bien la fleur de lavande,sont découpés en cube avec la même machine

Dans les cuves de la savonnerie du Sérail, le maître savonnier élabore deux types de savons : le blanc et le vert.

Le premier est composé d'huile de coprah (noix de coco). La même huile entre dans la composition du second, mais en quantités réduites pour laisser la place à 50% d'huile d'olive.

La cuisson consiste à faire porter à ébullition la pâte pendant quatre heures à une température d'environ cent degrés tout en soutirant régulièrement un dépôt composé de soude extrait des plantes composant le savon provoqué par la chauffe nommé l'alcali.

Problématique

Étant une entreprise de savonnerie traditionnelle, l’entreprise le Sérail utilise des procédés de découpe et des machines qui ont su montrer une bonne rentabilité mais qui n’ont pas été modernisées. C’est le cas de la machine de découpe savon actuellement utilisée par en moyenne 2 opérateurs.

Par son ancienneté, cette machine présente des problèmes non négligeables :

• Problème de mise aux normes de sécurité (zone de découpe totalement à découvert pour les opérateurs).
• Utilisation d’un poussoir par type de savon (6 poussoirs, perte de temps).
• Rupture des fils de coupe présentant un défaut de résistance.

Le bloc de savon brut est poussé à travers un cadre grillagé équipé de fils de coupe (corde à piano) afin de découper le savon sur 2 formes avec 2 processus, la découpe partielle et la découpe en cube (accessoirement la mise en forme en rouleau grâce à une lame mise en hauteur sur le premier cadre).

L’objectif est de vérifier la conception d’une machine semi-automatisée présentant un système de découpe qui assure la fonction principale de la découpe de savon et qui répond aussi aux normes de sécurité (réduire au maximum les interventions humaines).

Le produit

La nouvelle machine se présentera sous cette forme : remplacement des deux systèmes crémaillère par deux vérins exerçant chacun à leur tour une poussée sur le bloc de savon.

Caractéristiques mécaniques

Le processus de découpage du bloc de savon se fera toujours en 2 étapes à la différence que :

• Le système de poussée n’est plus équipé d’un système pignon-crémaillère mais de vérins pneumatiques.
• Les poussoirs sont limités à 2 pour les 6 tailles de savon (cette partie ne sera pas étudiée).
• Le diamètre des fils est de 1,5 mm,on augmente sa résistance par un choix de matériau et on double les cadres de manière à ne pas arrêter la production en cas de casse d’un fil.
• L’énergie pneumatique sera utilisée par l’atelier de découpe.
• La nouvelle machine sera alimentée par une pression de 6 bars soit 0,6 MPa
• Lamasse des blocs de savon est de 80kg. Les dimensions maximales sont 500 mm x400 mm x 350 mm.
• La coupe du bloc de savon doit se faire dans une zone àvitesse constantepour éviter des irrégularités d’état de surface lors de l’accélération du vérin.

Questionnement

Le sujet comporte 5 parties.

Partie 1 : Étude géométrique

1.1 Recherche de la course utile du vérin 1   
1.2 Recherche de la course utile du vérin 2   

Partie 2 : Étude cinématique   

2.1 Étude de condition de coupe du vérin 1   
2.2 Étude de condition de coupe du vérin 2   

Partie 3 : Étude statique   

Partie 4 : Choix des vérins
    
Partie 5 : Étude résistance des matériaux