Markus Kossman

CONCEPTION DE LA GRUE MOBILE

novembre 01
2013


CONCEPTION DE LA GRUE MOBILE
LEGO® Le designer senior LEGO® Markus Kossmann est un véritable expert pour créer des fonctions pour les modèles en utilisant des éléments LEGO Technic. C'est pourquoi lorsque le moment est venu de créer un nouveau modèle d'énorme grue mobile pour 2013, Markus a été naturellement choisi pour l'équipe de design !

“Chaque année, LEGO Technic lance un nouveau modèle phare, qui est le modèle le plus grand et le plus complexe à construire et à développer. Ce modèle phare doit être spécial, il est donc difficile de choisir le bon modèle. Nous avions créé des grues mobiles auparavant, notamment la Grue mobile de 2005, qui était un modèle super cool et populaire parmi les fans. Le nouveau modèle ne pouvait pas être une copie de l'ancien; il devait être meilleur, plus grand et plus moderne, avec des fonctions améliorées.”

- Deisgner LEGO Senior Markus Kossmann



La première étape a été d'étudier quelles étaient les fonctions essentielles pour une grue mobile, et comment elles pouvaient être conçues et contrôlées dans le nouveau modèle. En analysant la version 2005, il y avait quelques éléments qui, selon l'équipe Technic, pouvaient être améliorés.

- Simplifier la direction en supprimant les engrenages pour les différents angles de rotation de l'essieu
- Créer des supports motorisés plus réalistes, avec des vérins extensibles et des stabilisateurs
- Remplacer le système pneumatique pour soulever le bras de la grue par un actuateur linéaire motorisé
- Séparer l'extension du bras et le fonctionnement du treuil
- Concevoir un aspect plus moderne en utilisant les nouveaux éléments LEGO® Technic



Générer des idées pour les nouvelles fonctions et créer un premier prototype grossier prend environ deux semaines pour un modèle de cette taille. L'équipe doit aussi concevoir des prototypes pour tous les nouveaux éléments nécessaires pour actionner les fonctions. Ces éléments sont produits avec une machine à prototypes rapide et peuvent être intégrés immédiatement au prototype de modèle.

Le premier prototype de modèle a donné une bonne indication de la taille et des proportions finales, des fonctions et des zones critiques. Par rapport à la grue de 2005, la nouvelle version avait l'air plus moderne, en particulier sa cabine et le grand bras de grue au dessus. Les nouvelles fonctions étaient actionnés correctement, mais les vérins latéraux devaient être motorisés. L'équipe Technic voulait aussi ajouter un nouvel essieu devant les vérins avant pour créer une plus grande différence par rapport au modèle précédent.



Pour rendre le processus de design plus facile, Markus a séparé la construction en trois grands modules : le châssis, avec une direction intégrée, un moteur à pistons, et des vérins; la structure de la grue avec le moteur, la boîte de vitesse et le boîtier à piles comme contrepoids; et le bras, avec un système d'extension en deux étapes. Les trois modules devaient s'intégrer et travailler ensemble dans le modèle terminé, il était donc important de les concevoir en interface les uns avec les autres. Toutes les fonctions du modèle devaient être actionnées par un moteur à piles, partagé entre quatre fonctions différentes dans une boîte de vitesse dans la structure de la grue.

“Dans cette phase de développement, je dois construire toutes les fonctions jusqu'à ce qu'elles marchent parfaitement, ce qui implique beaucoup de tests, de reconstruction, et de tests à nouveau; il faut être très critique envers son propre travail et obtenir les commentaires des autres designers. Tout en faisant ça, je dois aussi penser au processus de construction, afin qu'il soit correctement expliqué dans les instructions de montage.”

- Markus



Le châssis était très long et devait être solide et robuste pour que la lourde grue puisse être placée dessus. Il ne pouvait pas se plier ni casser quand on soulevait le modèle. Plusieurs fonctions ont été intégrées dans le châssis, notamment un système de direction, le moteur à pistons V8, les vérins et la boîte de vitesse pour les contrôler.

“J'ai conçu une couche de base résistante avec les essieux attachés, pour pouvoir ensuite ajouter au dessus les vérins et la boîte de vitesse. Tous ces modules sont ensuite fixés ensemble par une partie supérieure pour créer une structure forte. Devant le châssis sont placés la cabine de l'opérateur et le compartiment moteur. Ces éléments devaient avoir l'air puissant et moderne, avec de véritables détails tels que des rétroviseurs et des portes qui s'ouvrent.»”

- Markus



“Les parties les plus complexes du châssis étaient les vérins, qui devaient être compacts et travailler ensemble de façon synchronisée. Nous avons modifié un engrenage Technic à 8 dents pour qu'il puisse coulisser sur un essieu transversal et entraîner les actuateurs linéaires pour abaisser les pieds de support. C'est une nouvelle fonction vraiment cool. La partie difficile a été de tout placer dans un module et de trouver une façon facile de synchroniser les quatre vérins motorisés. Il m'a fallu assez longtemps pour résoudre ce problème !”

- Markus



La direction a été une tâche plus facile.. En modifiant les longueurs des bras de direction des roues, l'équipe Technic a pu donner aux essieux différents angles de direction pour permettre à la grue de tourner en douceur. Si tous les essieux avaient exactement le même angle de direction, le modèle tremblerait et cliquèterait en prenant les virages !



La structure est le cœur de la grue, là où le moteur actionne toutes les diverses fonctions. Chaque fonction est sélectionnée par un commutateur d'engrenages sur le côté de la structure, permettant de contrôler facilement la grue. Le moteur peut actionner les vérins, soulever et abaisser le bras, ou étendre le bras et le treuil.

“L'action des vérins est transmise par une table tournante dans le châssis, où elle se divise pour déployer et replier chaque vérin, ou soulever et abaisser les stabilisateurs. Une autre option était de construire une boîte d'engrenages pour diviser le mouvement en cinq fonctions, et d'avoir les deux fonctions des vérins transférées à une table tournante. Il apparut clairement que ceci n'allait pas fonctionner, car je voulais construire le châssis et la structure de la grue en deux modules séparés, et il serait impossible de les unir. ”

- Markus



Il fallut beaucoup de temps pour créer une boîte de vitesse constructible et stable dans toutes les circonstances. Elle devait aussi être intégrée dans une structure solide, car le bras, qui est attaché à la structure, crée beaucoup de tension physique et peut affecter la fonctionnalité de la boîte de vitesses.

“J'ai donc construit une structure triangulaire pour renforcer l'avant, et un châssis Technic 5x7 de chaque côté empêche tout mouvement parallèle des poutres latérales. Un autre châssis Technic 5x7 est placé à l'arrière, également pour empêcher la torsion. À l'arrière, le boîtier à piles sert de contrepoids, comme sur les véritables grues.”

- Markus



“Le bras a également exigé plus de travail que prévu. Il est conçu pour se déployer en deux étapes; le principe d'extension est le même que sur le modèle antérieur, la grue mobile de 2005. J'ai donc pensé que ça allait être facile ! Je voulais un aspect plus moderne, comme dans les vraies grues mobiles, où le bras est rond sur le dessous. J'ai essayé de créer le look arrondi en utilisant des panneaux 3x2x11, mais j'ai réalisé qu'il était impossible de créer une structure solide. Je devais améliorer l'élément ! Le nouveau panneau a plus de trous Technic pour attacher des poutres pour créer une construction résistante.”

- Markus



Markus souhaitait créer les deux étapes d'extension du bras de la grue avec une structure légère mais très résistante, en utilisant des poutres Technic qui pouvaient s'étendre sur une longue distance. Les premières constructions étaient prometteuses, mais en testant le modèle, il fut découvert que le mécanisme ne fonctionnait pas parfaitement lorsque le bras était déplié avec une charge suspendue au crochet.

“En étudiant avec mon collègue Anders, qui travaille dans notre département de test et a conçu l'Excavatrice RC de 2010, nous avons réussi à trouver l'explication. La force de la charge faisait tellement plier les poutres qu'elles étaient pressées ensemble et créaient une friction. J'ai modifié la structure de ces éléments, en utilisant des briques Technic pour la deuxième partie du bras et en les faisant fonctionner sur des roues. Je me suis également assuré qu'il y ait beaucoup de place autour des éléments afin qu'ils aient de l'espace pour se plier et ne pas se presser les uns contre les autres. Toutes ces modifications ont résolu le problème, avec un avantage supplémentaire : nous avons réduit d'un tiers la consommation d'énergie du moteur !»”

- Markus



“Terminer la grue a été un processus de conception long, s'étendant sur plus d'un an. Le modèle final a 2600 éléments et il s'agit du plus grand modèle LEGO® Technic jamais lancé. J'ai beaucoup aimé concevoir la Grue mobile MK II (modèle 42009), et j'ai été très heureux de terminer ce modèle. Ajouter de nouvelles fonctions et la rendre possible à construire par des enfants de 11 ans valait tous ces efforts. J'espère que vous vous amuserez à construire et à jouer avec cette nouvelle grue ! ”

- Designer Senior LEGO Markus Kossmann