Brevet FR3131284A1 — publié le 20230630

Titre : Procédé de conception numérique et de fabrication numérique d’un emballage sur-mesure d’un objet, les moyens permettant sa mise en œuvre, ainsi que l’emballage obtenu Le procédé de conception numérique et de fabrication numérique d’un emballage sur-mesure d’un objet consiste à réaliser les opérations suivantes : reconnaissance de l’objet, détermination automatique de la famille d’objets à laquelle appartient l’objet, détermination automatique d’une sous-famille d’appartenance, en fonction de la morphologie de l’objet, évaluation des dimensions de l’objet, détermination du modèle d’emballage dont l’espace volumique interne est apte à contenir l’objet, identification, localisation, définition et quantification de zones préférentielles de calage, conception numérique 3D de l’emballage ainsi que de ses zones préférentielles de calage, décomposition numérique de l’emballage et de ses zones préférentielles de calage, par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, reproduction desdites différentes couches par des opérations de découpes dans un matériau approprié conditionné en plaques, afin d’obtenir des strates, puis superposer et/ou juxtaposer, positionner, assembler et solidariser lesdites différentes strates pour construire ledit emballage. Figure pour l’abrégé : Fig. 2C Procédé de conception numérique et de fabrication numérique d’un emballage sur-mesure d’un objet, les moyens permettant sa mise en œuvre, ainsi que l’emballage obtenu. La présente invention a pour objet la conception numérique et la fabrication d’un emballage sur-mesure pour un objet, et de manière automatique. On observe actuellement un développement rapide de l’expédition d’objets, notamment du fait de l’existence de plateformes de vente par correspondance, pour la revente d’objets d’occasion par exemple. De manière générale, le transport d’un objet est réalisé de préférence, voire obligatoirement parfois, dans un emballage. Dans le transport d’objets il convient de distinguer essentiellement deux familles, celle des objets neufs et celle des objets qui ne le sont pas. En ce qui concerne les objets neufs, ils sont conditionnés dans leur emballage d’origine, lequel a été conçu spécifiquement pour l’objet en question, et peut donc satisfaire aux exigences du transport. Pour les autres objets, et parfois également pour des objets neufs, si l’emballage d’origine n’a pas été conservé, ou comme c’est parfois le cas, s’il n’y avait pas d’emballage à l’origine ou pas d’emballage individuel, l’envoi par transporteur nécessite d’emballer les objets. Dans la pratique on recherche une boîte suffisamment grande pour contenir l’objet que l’on y place, puis on comble les espaces vides avec un produit de remplissage et/ou de rembourrage tel que des particules en vrac, lesquelles peuvent être des matériaux divers tels que du polystyrène, du papier, du carton, ou bien des sachets gonflés. Lorsque l’objet est de grande taille et que les vides à combler sont importants, cela peut nécessiter une quantité importante de produit de remplissage et/ou de rembourrage, ce qui représente un surcoût et surtout, pour certains, un bilan écologique contestable, ce qui aujourd’hui peut être rédhibitoire. Pour illustrer les problèmes posés, on peut citer, non limitativement, l’exemple de l’envoi d’un vélo, que ce soit pour livrer à un acheteur un vélo d’occasion, ou bien l’envoi de son propre vélo sur un lieu de vacances par exemple, ou de compétition. Premièrement, lorsqu’il est acheté neuf, un vélo n’est pas emballé, en sorte qu’il n’existe pas d’emballage d’origine. Deuxièmement, emballer un vélo dans une boîte nécessite d’une part de disposer d’une grande boîte, mais pas trop grande pour demeurer dans les normes exigées par le transporteur, et d’autre part une quantité importante de produit de remplissage et/ou de rembourrage pour combler le vide. On peut également citer comme autre exemple, l’envoi d’outils de grande dimension ne comportant pas d’emballage d’origine, comme, non limitativement, une tondeuse, une débroussailleuse, une tronçonneuse etc.., et qui nécessitent d’être emballés pour être transportés. La présente invention a pour but de proposer un procédé de conception numérique et de fabrication d’un emballage sur-mesure ainsi que les moyens de sa mise en œuvre et l’emballage obtenu, permettant la réalisation d’un conditionnement sûr de l’objet à emballer, réalisable de manière automatique pour la plupart des objets susceptibles d’être transporté, en s’affranchissant de l’utilisation de produit de remplissage et /ou de rembourrage, en minimisant la matière utilisée. Le procédé de conception numérique et de fabrication numérique d’un emballage pour un objet selon l’invention, se caractérise en ce qu’il consiste à réaliser les opérations suivantes : reconnaissance de l’objet à emballer, détermination automatique de la famille d’objets à laquelle appartient ledit objet, détermination automatique d’une sous-famille d’appartenance, en fonction de la morphologie dudit objet évaluation des dimensions dudit objet, détermination du modèle d’emballage dont l’espace volumique interne est apte à contenir ledit objet, identification, localisation, définition et quantification de zones préférentielles de calage, conception numérique 3D dudit emballage ainsi que de ses zones préférentielles de calage, décomposition numérique dudit emballage et de ses zones préférentielles de calage, par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, reproduction desdites différentes couches par des opérations de découpes dans un matériau approprié conditionné en plaques, afin d’obtenir des strates, puis superposer et/ou juxtaposer, positionner, assembler et solidariser lesdites différentes strates pour construire ledit emballage. Le procédé selon l’invention permet un colisage numérique sur-mesure, aussi bien l’emballage que le calage, à partir de matériau conditionné en plaque, sans limite de taille, en sorte de s’affranchir de la constitution de stocks de caisses de formats multiples. Selon une caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, la détermination de la sous-famille d’appartenance en fonction de la morphologie de l’objet, consiste à identifier les points communs et les singularités, et à les comparer avec un classement morphologique réalisé préalablement. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, les strates sont réparties de manière optimisée en une panoplie sur une ou plusieurs plaques. La mise en panoplie permet une optimisation de la matière au juste nécessaire avec un minimum de chutes. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, les zones de calage consistent en des éléments indépendants. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, avant l’opération de conception numérique 3D de l’emballage, on réalise une étape supplémentaire d’identification, de localisation et de définition d’une ou de plusieurs zones de protection de l’objet à emballer. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, la phase de détermination du modèle d’emballage est associée à une opération de choix du modèle d’emballage parmi une sélection issue d’une étude typologique. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, après l’opération de choix du modèle d’emballage, on incorpore une opération d’identification d’éventuelles zones de moindre résistance dudit emballage, suivie d’une opération de modélisation de renforts dudit emballage permettant de corriger lesdites éventuelles zones de moindre résistance, puis une opération de décomposition numérique desdits renfort par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, en sorte d’intégrer la fabrication desdits renforts à celle dudit emballage. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, avant l’opération de découpe, on réalise l’identification de chacune des strates, et on établit un mode d’emploi de montage. Une telle opération facilite le montage de l’emballage, sachant que les différentes parties qui constituent ce dernier peuvent être nombreuses et issues de plusieurs plaques. Les données de l’emballage, peuvent également être enregistrées informatiquement, dans le but par exemple d’une transmission depuis le lieu de conception jusqu’au lieu de montage, lesquels peuvent être envisagés distants. On peut également concevoir le stockage des données en vue de réutilisation lors de la détection d’un objet identique à emballer, sachant que ces données stockées peuvent toujours être modifiées dans la cadre d’une évolution de l’objet. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, le matériau approprié consiste en du carton, ou autres matériaux en plaques, biosourcés, recyclables. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, la solidarisation des différentes strates est obtenue par une opération de collage et/ou d’emboîtement et/ou blocage par clé de verrouillage. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, lors de l’opération de découpe, on crée des ouvertures pour faciliter le portage de l’emballage. De telles découpes peuvent ainsi être créées dans les parois de l’emballage pour permettre le passage d’une main. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé de conception numérique selon l’invention, lors de l’opération de découpe on crée des moyens de solidarisation des différents éléments. Il est en effet possible, par exemple, de prévoir des systèmes de type tenon/mortaise par découpe dans les plaques, ou blocage par clé de verrouillage, autorisant par ailleurs un démontage aisé. On notera que, dans le cas notamment d’emballage de grandes dimensions, il est prévu de finaliser la fabrication de l’emballage par opération de cerclage, que ce soit avec un ou plusieurs feuillards ou du ruban adhésif, éventuellement par filmage. La présente invention concerne également les moyens permettant la mise en œuvre du procédé de conception numérique selon l’invention, lesquels consistent en des moyens de détection et de reconnaissance de l’objet à emballer, des moyens de prise de mesures dudit objet, des moyens informatiques associés à un ou plusieurs logiciels de conception dudit emballage et de décomposition numérique dudit emballage par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, des moyens de transmission à des moyens de découpe de plaques en vue de création d’une panoplie. Selon une caractéristique additionnelle les moyens de mise en œuvre du procédé, comprennent également des moyens automatiques de montage. Tous les moyens mis en œuvre peuvent bien évidemment être gérés par un automate. Même si on peut envisager que le montage de l’emballage ainsi que la mise en place de l’objet à emballer soient réalisés de manière automatique, robotisée, ces opérations sont réalisées manuellement pour des raisons évidentes de coût. Il est toutefois envisageable que certaines opérations soient réalisables de manière mécanisée, comme par exemple l’assemblage des strates destinées à former les moyens de calage et/ou de renfort. Les avantages et les caractéristiques du procédé de conception numérique et du dispositif selon l’invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. La description qui suit se rapporte non limitativement à la création d’un emballage pour un vélo, et peut bien entendu s’appliquer à la création d’emballages d’autres objets. Dans le dessin annexé : représente une vue schématique en perspective de la modélisation d’un vélo que l’on souhaite emballer selon le procédé de conception numérique selon l’invention, [Fig.2] représente des vues A, B et C, schématiques et en perspective d’étapes successives de modélisation de l’emballage à réaliser, représente une vue schématique en perspective d’une étape de fabrication de l’emballage, notamment de mise en panoplie, représente une vue schématique en perspective d’une étape suivante de construction de l’emballage, représente une vue schématique en perspective du vélo en cours d’emballage. représente une vue schématique en perspective de l’emballage réalisé. En référence à la , on peut voir la représentation schématique d’un vélo dont on souhaite réaliser un emballage, au travers du procédé de conception numérique selon l’invention. En amont de cette modélisation, il aura été procédé à des opérations préalables, à savoir déjà la reconnaissance de l’objet à emballer, à la détermination de la famille d’objets à laquelle appartient ledit objet, et identification dans ladite famille, de la sous-famille dans laquelle ledit peut être classé. En effet, le procédé étant adapté à tous types d’objets, il est nécessaire au préalable de réduire les possibilités. Ainsi, après avoir reconnu un vélo et donc limiter la recherche à la famille des vélos, il faut déterminer automatiquement la sous-famille par une étude morphologique, à savoir par exemple, non limitativement, un vélo de course, un vélo tous terrains ou un vélo de ville. Après cela, il peut être procédé à l’évaluation des dimensions dudit vélo. Cette opération est faite après l’opération de recherche de la sous-famille, car certaines mesures peuvent y être plus importantes que d’autres. La détermination automatique de la sous famille recherchée par l’étude morphologique est importante, car elle permet de s’affranchir de la prise d’un nombre important de mesures. En effet, le fait d’identifier une sous famille permet de se contenter de quelques mesures principalement au niveau du cadre et/ou des parties techniques sensibles. Conformément à la , on modélise un vélo 1 et on peut en voir les deux roues arrière 10 et avant 11, la selle 12, le guidon 13, le pédalier 14, le dérailleur 15 si il y en a un et la fourche avant 16. Selon l’invention, il est prévu, dans le cas d’un vélo, que celui-ci soit, au moins en partie, démonté, en l’occurrence la roue avant 11 est démontée. Tous ces éléments sont représentés par des volumes sensés pouvoir les contenir, en sorte que l’espace libre puisse être utilisé au calage. On notera que le cadre du vélo n’est pas modélisé, sachant qu’il est forcément de dimensions inférieures à celles des roues, et que sa faible épaisseur est négligeable par rapport, par exemple, à la dimension transversale du pédalier. L’étape suivante, schématisée sur la , consiste à modéliser des zones de calage du vélo, à partir des données connues de la sous-famille et de mesures réalisées. En l’occurrence, cela consiste à créer essentiellement une base 2, présentant une certaine épaisseur, et comprenant une gorge 20 de réception de la roue arrière 10, une gorge 21 de réception de la roue avant 11 démontée, ainsi qu’un évidement 22 de réception de l’extrémité libre de la fourche 16 du vélo. On notera que la base 2 présente également des éléments de structure, aptes à la rigidification de l’emballage, et que consistent en des entretoises 23, destinées à être disposées transversalement pour servir d’appui aux parois latérales, non représentées, de l’emballage. Est également créé, un élément 3, destiné au bridage de la selle 12, et qui en l’occurrence comprend une gorge 30 de réception de la tige, non représentée de la selle 12, qui peut éventuellement comprendre des gorges de réception d’au moins une roue, par exemple la roue avant 11, et qui présente une dimension dans le sens transversal, apte à entretoiser les parois latérales, non représentées de l’emballage, afin d’éviter un écrasement de ce dernier. L’étape suivante, schématisée sur la , consiste à modéliser une paroi latérale 4 ainsi que des éléments transversaux d’entretoisement 40, répartis en périphérie. Ces éléments transversaux 40 permettent, en association avec les entretoises 23 et l’élément 3, de constituer des moyens anti écrasement dans la sens transversal. L’étape suivante, schématisée sur la , consiste à modéliser une paroi périphérique 5, rattachée à la paroi 4, et plus précisément des flancs 50 qui doivent la composer, tandis que l’étape suivante, non représentée, consiste à créer la seconde paroi latérale, qui en l’occurrence peut être identique à la paroi latérale 4. Lors de ces différentes modélisations, on détermine également l’emplacement et le nombre d’ouvertures 41 dans la paroi 4 et 51 dans la paroi 5, destinées à former des poignées de portage de l’emballage. On notre que dans l’optique d’un montage aisé et rapide, la paroi 4, ainsi que celle qui lui fait face, peut comporter des ouvertures de type fentes, dans lesquelles sont aptes à s’insérer des languettes 52 ménagées en bordure des flancs 50 comme cela est visible sur la , pour permettre un assemblage par emboîtement. Après modélisation de l’ensemble de l’emballage, on numérise les différentes parties à réaliser, à savoir d’une part les parties plates telles que les parois, et d’autre part les parties présentant un certain volume les zones de calage comme la base 3 et l’élément 30. Si la numérisation des parties plates consiste à en déterminer le contour, les parties en volume sont décomposées par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, en sorte de pouvoir reproduire ces parties en volume par empilement de ces couches élémentaires complémentaires. Après cette décomposition numérique de l’emballage, on ordonne les différentes parties en une ou plusieurs panoplies, dans un but d’optimisation et de rentabilisation du matériau utilisé. Ce matériau est essentiellement du carton, conditionné en plaques 6, tel que cela est visible sur la . Sur cette figure, on peut voir une telle plaque ou feuille 6 de carton, disposée sur une table de découpe 7, équipée d’un moyen de coupe multiaxes, qui permet de tracer et couper la plaque ou feuille 6 de carton selon une panoplie 60, pour créer des éléments plats 61 destinés à être assemblés. Bien entendu, le procédé n’est pas limité à l’utilisation de plaques en carton, il parfaitement possible de choisir d’autres matériaux conditionnables en plaques, et de préférence, mais non limitativement, biosourcés et/ou recyclables. Il est à noter, qu’il est possible de réaliser préalablement ou simultanément à cette opération de découpe, un marquage, par impression par exemple, des différentes parties de la panoplie 60 dans un but d’identification des éléments 61 lors du montage. Par ailleurs, la table de découpe 7 est alimentée en plaques 6, stockées en rack, permettant une fabrication en continu. En référence maintenant à la , on peut voir de manière schématisée, l’opération qui consiste à superposer des éléments 61 formant les strates d’une partie volumineuse de l’emballage, ces éléments étant assemblés et solidarisés par une opération par exemple, non limitativement, de collage. Il y a également lieu de noter que selon l’emballage à réaliser, il peut être nécessaire de procéder à une ou plusieurs opérations de rainage de certains éléments 61 destinés à comporter un ou plusieurs plis. La montre une étape de l’opération d’emballage du vélo 8 à emballer avec un emballage 9 issu de l’assemblage des différents éléments 61 issus de la panoplie 60. On peut voir du vélo 8, la roue arrière 80, la roue avant 81, la selle 82, le guidon 83 le pédalier 84 et le dérailleur 85, ainsi que le cadre 86, la fourche avant 87 et la tige de selle 88. L’emballage 9 reprend les caractéristiques de l’emballage modélisé, et on peut voir sur cette figure une base 90 qui comporte une gorge 91 de réception de la roue arrière 80, une gorge 92 de réception de la roue avant 81 démontée, ainsi qu’un évidement 93 de réception de l’extrémité libre de la fourche 87, et qui est en forme de gorge parallèle aux gorges 91 et 92, en sorte de maintenir la fourche 87 dans une position tournée à 90°, et donc d’orienter le guidon 83 dans le sens longitudinal. L’emballage 9 comporte de plus un élément de calage 94, destiné à former entretoise, et comportant un évidement 95 engagé à cheval sur la selle 82, qui pourrait également comporter une gorge engagée sur la tige de selle 88. En référence maintenant à la , on peut voir l’emballage 9 terminé avec ses deux parois extérieures 96 et 97, sa paroi périphérique 98, et des poignées de portage 99. Une opération finale de cerclage avec des feuillards, non représentés, permet de consolider l’ensemble avant expédition. Toutes les opérations décrites ci-dessus, sont bien entendu pilotées par logiciel dédié, et font partie d’une chaîne numérique continue complète. Procédé de conception numérique et de fabrication d’un emballage sur-mesure (9) pour un objet (8), caractérisé en ce qu’il consiste à réaliser les opérations suivantes : reconnaissance de l’objet à emballer (8), détermination automatique de la famille d’objets à laquelle appartient ledit objet (8), détermination automatique d’une sous-famille d’appartenance, en fonction de la morphologie dudit objet (8), évaluation des dimensions dudit objet, détermination du modèle d’emballage dont l’espace volumique interne est apte à contenir ledit objet, identification, localisation, définition et quantification de zones préférentielles de calage (2, 3), conception numérique 3D dudit emballage ainsi que de ses zones préférentielles de calage (2, 3), décomposition numérique dudit emballage et de ses zones préférentielles de calage (2, 3), par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, reproduction desdites différentes couches par des opérations de découpes dans un matériau approprié conditionné en plaques (6), afin d’obtenir des strates (61), puis superposer et/ou juxtaposer, positionner, assembler et solidariser lesdites différentes strates (61) pour construire ledit emballage (9). Procédé de conception numérique et de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination de la sous-famille d’appartenance en fonction de la morphologie de l’objet (8), consiste à identifier les points communs et les singularités, et à les comparer avec un classement morphologique réalisé préalablement. Procédé de conception numérique et de fabrication selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les strates (61) sont réparties de manière optimisée en une panoplie (60) sur une ou plusieurs plaques (6). Procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les zones de calage (95) consistent en des éléments indépendants. Procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’avant l’opération de conception numérique 3D de l’emballage, on réalise une étape supplémentaire d’identification, de localisation et de définition d’une ou de plusieurs zones de protection de l’objet à emballer. Procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en que la phase de détermination du modèle d’emballage, est associée à une opération de choix du modèle d’emballage parmi une sélection issue d’une étude typologique. Procédé de conception numérique et de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’après l’opération de choix du modèle d’emballage, on incorpore une opération d’identification d’éventuelles zones de moindre résistance dudit emballage, suivie d’une opération de modélisation de renforts dudit emballage permettant de corriger lesdites éventuelles zones de moindre résistance, puis une opération de décomposition numérique desdits renfort par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, en sorte d’intégrer la fabrication desdits renforts à celle dudit emballage. Procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’avant l’opération de découpe, on réalise l’identification de chacune des strates (61), et on établit un mode d’emploi de montage. Procédé de conception et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau approprié consiste en du carton, ou autres matériaux, biosourcés, recyclables. Procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la solidarisation des différentes strates est obtenue par une opération de collage et/ou d’emboîtement et/ou blocage par clé de verrouillage. Procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lors de l’opération de découpe, on crée des ouvertures (99) pour faciliter le portage de l’emballage (9). Procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lors de l’opération de découpe on crée des moyens (52) de solidarisation des différents éléments. Dispositif de mise en œuvre du procédé de conception numérique et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que qu’il comporte des moyens de détection et de reconnaissance de l’objet à emballer (9), des moyens de prise de mesures dudit objet (9), des moyens informatiques associés à un ou plusieurs logiciels de conception dudit emballage (9) et de décomposition numérique dudit emballage par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, des moyens de transmission à des moyens (7),de découpe de plaques (6) en vue de création d’une panoplie (60). Dispositif de mise en œuvre du procédé de conception numérique et de fabrication selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de mise en œuvre du procédé, comprennent également des moyens automatiques de montage de l’emballage (9). Emballage (9) caractérisé en ce qu’il est conçu et fabriqué selon le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.