CTES 2023/2024 P11
Première partie : Définition du projet
Partie à compléter avant le 13 septembre 2023
Généralités
Les POLYSemelles
Par les Solstices
Présentation des SOLSTICES
- Candice en 2IA
- Héloïse en GBA
- Matthéo en SE
- Adrien en Mécanique
- Benoît en IS
- Rémi en GC
- Sam en Matériaux
Description des POLYSemelles
Nous nous sommes tout d'abord demandés quelle est la chose que de nombreuses personnes font quotidiennement ?... marcher !
C’est de cette réflexion qu'est né notre nouveau produit : Les POLYSemelles.
Ces POLYsemelles sont des semelles amovibles qui se glissent à l’intérieur de n’importe quelle chaussure afin de créer de l’énergie en marchant.
Cependant, comment pouvons-nous créer de l’énergie uniquement en marchant dans la rue ? Nous avons pensé à récupérer l’énergie mécanique de nos pas afin de la convertir en électricité, tout en rechargeant une batterie portative intégrée dans nos semelles. Vous devenez votre propre batterie externe, seulement en effectuant votre marche quotidienne.
De plus, afin d’apporter un coté ludique, nous mettons en place en parallèle une application permettant de récolter des données (votre énergie produite, votre nombre de pas, vos calories etc…) afin de pourvoir les comparer avec autrui !
Organisation de l'équipe & rédaction du concept
Répartition des rôles et charte de travail
La composition des Solstices :
- Chef de projet : Sam
- Équipe technique : Rémi et Benoît
- Équipe Business Plan : Matthéo et Adrien
- Équipe communication : Héloïse et Candice
La charte de travail :
Description des grandes lignes
Économie du projet
- Clients et bénéficiaires : Notre semelle cible un public assez large et touchant tous les secteurs. Nous proposons nos semelles aux particuliers et plus particulièrement aux sportifs qui seront plus sujet à la randonnée. Également, nous proposons notre produit aux entreprises, qui pourront organiser des événements autour de ces semelles.
- Modèle économique : Nous proposons un financement différent en fonction du public touché. Les particuliers auront la possibilité d'acheter nos produits alors que pour les entreprises elles devront payer un abonnement mensuel pour la location des semelles.
- Moyens humains et matériels à réunir : Pour ce qui est des moyens humains, nous avons besoin d'un commercial, d'un comptable, d'un département RH, d'une équipe de communication, d'un service client afin de répondre aux clients, d’un service de réparation et également d'une équipe d'ouvriers afin de construire ces semelles. Pour ce qui est des matériaux, nous avons besoin de disques piézoélectriques, de résistances, de condensateurs, de fils électriques, d'une mousse à mémoire de forme et d'une batterie.
Positionnement par rapport à deux concurrents
- Analyse du premier concurrent : Vibram est une entreprise italienne qui vend des chaussures et des semelles s'adaptant à tout type de terrain, en allant de la glace à la roche chaude ou froide. Leur nouvelle innovation, les semelles permettant de recharger un téléphone est composé de caoutchouc, elle exploite le brevet de la société InStep NanoPower. De plus afin de transformer l'énergie cinétique, produite par la marche à pieds, en énergie électrique, la semelle intègre un liquide conducteur qui produit une énergie qui se transforme par la suite en électricité qui est stockée. La semelle est également composée d'un mini port USB afin de recharger son téléphone après le stockage d'énergie électrique.
- Leur système est capable de générer jusqu'à 1Wh de courant constant et de stocker jusqu'à 8Wh. Cependant il faudrait marcher environ 8 heures afin de produire un tel courant, variable en fonction de la cadence et du poids de l'utilisateur.
- Une application pourrait être associée à la chaussure afin de connaître en temps réel le niveau de batterie restant, la position GPS, la température et le nombre de pas effectué. Ces chaussures sont toujours en cours de développement et n'ont donc pas encore été commercialisées.
- Analyse du second concurrent :WeWard est une application mobile gratuite qui permet de gagner de l'argent tout en marchant. C'est une application française qui est née en 2019 et qui compte déjà 20 millions d'utilisateurs. Son but est de motiver le plus de personne possible à pratiquer une activité physique et ainsi contrer la sédentarité qui est devenue un problème de santé publique à l’échelle du monde. Ce concept a déjà fait ses preuves car il a permis à lui seul d'augmenter de plus de 24 % le temps d’activité physique de ses utilisateurs. Cette application revendique le fait donner du pouvoir d'achat à ces utilisateurs et donnerait également de la visibilité aux commerçants partenaires. Le fonctionnement de WeWard est très simple. L'application utilise la fonction podomètre du téléphone pour compter le nombre de pas effectués. Ces pas vont ensuite être créditer en wards, un ward correspondant à 0,007 euros. L'application propose également des challenges, des sondages, des mini-jeux et la preuve d'un achat dans un commerce partenaire pour gagner plus de wards. L'utilisateur peut retirer l'argent gagné et l'utiliser ou alors s'en servir pour faire des achats auprès des commerces partenaires.
- Nos différenciations :
- Par rapport au premier concurrent
Leur système est complètement intégré dans la chaussures, contrairement aux nôtres qui se glissent dans tous types de chaussures, évitant la surconsommation. De plus, leur matériau utilisé est le caoutchouc, contrairement au nôtre, qui sera plus écologique, plus léger et plus fin.
De plus, leurs chaussures ne sont destinées qu'aux randonneurs (en montagne principalement) alors que les nôtres peuvent être utilisées par toute personne. Notre application aurait également une fonctionnalité de plus, cette dernière serait de connaître le nombre de calories brûlées ainsi qu'une sorte de challenge sportif afin d'inciter les gens à plus marcher ou courir.
- Par rapport au deuxième concurrent
Contrairement à notre concurrent, notre application s'inscrit dans une démarche écologique et non dans une démarche de consommation. En effet, notre utilisateur pourra produire à l'aide de nos semelles de l'énergie verte. L'exercice physique est donc récompenser de manière écoresponsable. Chez notre concurrent, la marche est utilisée pour gagner plus d'argent ce qui incite les adeptes à consommer plus. En effet, ils sont récompensés lorsqu'ils achètent des produits des commerces partenaires.
De plus, notre application permet davantage de cohésion et de challenge car les utilisateurs pourront faire partie d'un groupe et devront effectuer le plus de pas possible tous ensemble pour monter sur le podium. Cette fonctionnalité sera utile pour rencontrer de nouvelles personnes et pour se motiver en groupe à la marche.
Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé
- Description de l'utilisateur type : Ces semelles sont destinées principalement pour les entreprises afin de créer des challenges sportifs et de motiver les gens. Christophe est sportif aimant les randonnées en montagne, pour être sûr de ne pas manquer de batterie en pleine marche. Il peut également consulter ses statistiques pendant sa promenade. Cependant, il est également manager chez Renault , il veut créer un challenge pour son équipe de mécanicien afin de créer une cohésion. Sa conscience écologique le pousse à faire un choix eco-responsable. Il va donc faire appelle à nos services. Christophe et son équipe vont donc louer nos semelles pour relever le défi durant la semaine sur la production d’énergie.
- Scénario d'utilisation du produit : Le client attache la semelle sous ses chaussures, il génère de l’énergie grâce à de la piézoélectricité. Il peut consulter ses données par le biais de l'application, tel que le nombre de pas effectué, la distance parcourue, le nombre de calories brulées ainsi que l'énergie crée. Il a également la possibilité de consulter son classement. Lorsque la batterie est complètement chargée, l’application informe l’utilisateur. Celui-ci doit enlever la semelle et la brancher à l’appareil qu’il veut charger.
Réponse à la question difficile
- Question : La semelle va-t-elle gêner la marche de l’utilisateur (flexibilité, confort, légèreté) ? La semelle sera-t-elle résistante à l’épreuve du temps ?
- Votre réponse argumentée : Dans un premier temps, nous avions pensé à une semelle extérieure à la chaussure dans laquelle était intégrée la batterie. Lors de la confrontation, nos camarades nous ont également posé la question de l’esthétisme de notre semelle. Après discussion en équipe, nous avons décidé d’opter pour une semelle intérieure. En effet, un système intérieur permet une meilleure résistance dans le temps car il sera à l’abri des paramètres extérieurs tels que la pluie, la terre et les chocs avec le sol. L’épaisseur des disques piézoélectriques de 0,4mm ne gênera pas l’utilisateur. De plus, nous avons décidé de déplacer la batterie sur le côté intérieur de la chaussure pour éviter qu’elle s’abîme. La batterie sera également petite, légère et déformable pour un meilleur confort. Le système intérieur sera plus léger car il nécessitera moins de matériaux et sera donc moins épais. Sur le plan fonctionnel, la semelle intérieure ne posera pas de problème de fixation et pourra être unique à tous modèles de chaussures. La semelle intérieure aura un meilleur rendement car le système est plus près du pied.
Analyse du projet
Choix justifié du POC
Lors du POC, nous allons réaliser un prototype simplifié de notre semelle afin de montrer la viabilité de notre projet. La piézoélectricité est un phénomène où certains matériaux génèrent une charge électrique en réponse à une pression mécanique. Cette réaction est utilisée dans diverses applications, des capteurs aux haut-parleurs en passant par les dispositifs médicaux. L’objectif de Poly’semelles est d'adapter cette technologie au monde de la chaussure. De ce fait, lors du POC, nous aurons comme objectif de montrer qu’il est possible, avec la simple pression du talon, de générer assez d’énergie afin d’alimenter une LED. L'élément fondamental de notre système sera le disque piézoélectrique. Les disques piézoélectriques sont utilisés comme capteurs de pression ou de force. Pour faire simple, lorsqu'une force mécanique est appliquée sur le disque, il génère une charge électrique proportionnelle à la force exercée. Hors le poids du corps étant équivalent à une force mécanique de 600 Newton, nous obtiendrons une charge électrique assez importante pour faire fonctionner un dispositif comme une LED.
De ce fait, les 25 et 26 septembre, nous nous concentrerons sur le système piézoélectrique afin d’optimiser la technologie pour l’adapter à l’épaisseur d’une semelle. Pour cela, le système piézoélectrique sera composé de disques piézoélectriques, de câblages électriques, d'un circuit de lecture/contrôle (carte Arduino), et d'un mécanisme de déformation ou de pression (dans notre cas le talon). A ce système, nous ajouterons une LED ainsi qu’une résistance et d'un condensateur afin de montrer qu’il est possible de produire assez d’énergie pour allumer cette même LED.
Préparation du POC
Afin de réaliser le système piézoélectrique, nous aurons besoin des composants suivants :
- Disques piézoélectriques
- Circuit imprimé
- LED
- Résistance
- Condensateur
- Fils électriques
Seconde partie : Réalisations
Dossier technique de la preuve de concept
Compte-rendu de la réalisation du POC
Comme évoqué précedement, nous avions pensé en premier lieu à réaliser un système notamment composé d'une carte Arduino. Néanmoins, après avoir étudié et débattu à propos des différents sytèmes possibles, nous sommes partis sur un circuit imprimé. En effet, ce système est inéressant pour plusieurs raisons. En premier lieu, réaliser un circuit imprimé nous permet d'optimisier le plus possible le volume occupé par le système électronique. Dans notre cas, nous avons réussi à obtenir un circuit imprimé d'une taille inférieur à 4cmx2cm. De plus, réaliser un circuit imprimé nous a permi d'acquérir de nouvelles compétences comme la prise en main du logiciel Kicad mais aussi de la soudure.
Toutefois, l'énergie générée par les disques piézo n'arrivait pas à alimenter la LED. Après reflexion, nous nous sommes tournés vers une carte de composants traversants pour des questions de praticité. Nous avons organisé différents types de composants pour arriver à faire fonctionner le système. De fait, comme il est montré sur la vidéo, nous avons réussi à allumer une led suite à une action mécanique. Vidéo de Démonstration du POC
Résultats et Bilan
Bilan du 25 septembre : Après avoir réalisé des essais sur un disque piézoélectrique simple dont les résultats étaient visualisés à l'aide de l'oscilloscope : on obtenait une tension d'environ 40 V pendant une durée de 200 ms. Afin d'augmenter la force appliquée (et la déformation) sur le disque piézo-électrique, nous avons rajouté un morceau de plastique sous le disque : la tension obtenue était d'environ 80 V pendant 500 ms. Nous avons crée la carte électronique du système. Nous avons soudé les différents composants : condensateurs, résistance, LED et disque piézo-électrique. Cependant, la LED ne s'allume pas alors qu'un contact est appliqué sur le disque. Les composants ne semblent pas grillés. donc nous supposons que la LED ne reçoit pas assez de courant. Nous allons donc envisager d'augmenter le nombre de condensateurs et de disques.
Bilan du 26 septembre : Après de nouvelles tentatives avec la carte, notamment un changement de condensateurs, rajout de piézo, et un changement de sens de la LED, nous n'étions pas capable d'allumer la LED. Nous avons décidé d'utiliser à la place une carte de composants traversants afin de faciliter l'installation, de pouvoir modifier le système en cas d'échec et d'avoir des composants plus adaptés à la faible quantité de courant émis. Dans un premier temps nous avons utilisé un condensateur de 22 μF. En mettant en plus une résistance de 20 kΩ, nous réussissions à charger le condensateur, puis le condensateur se déchargeait en placant la LED dans le circuit, ce qui l'éclairait moins d'une seconde. Ensuite nous avons placé un second condensateur de 100μF, ce qui a rallongé le temps de charge et également le temps de decharge ce qui permet d'allonger le temps d'éclairement de la LED.
Résultat : Nous avons réussi à obtenir un système qui produit de l'électricité grâce au système piézo-électrique. Nous avons pu le vérifier en éclairant une LED. Cependant la quantité d'électricité reste très faible, il faut quelques minutes pour éclairer une LED à peine une seconde. La taille du second dispositif était également très importante et gênerait la marche de l'utilisateur. Avec la première carte (2cmx4cm), nous aurions pu avoir un système plus adapté à la marche, ce qui aurait été réalisable avec des composants plus puissants.
Business Model Canvas
Business Model :
Le document central est le business model canvas : Notre Business Model Canvas.
Il est toutefois demandé d'ajouter quelques éléments dans les sous-sections suivantes.
Le marché
Nous visons les particuliers, sportifs ou des marcheurs occasionnels, voulant récupérer l'énergie de leurs pas ou ayant une conscience écologique et voulant économiser un peu d'énergie. Les entreprises sont également des ciblées par notre projet : à l'aide de l'application, nous proposons de louer les semelles aux entreprises pour qu'elles puissent proposer des activités de "teambuilding" autour du développement durable. Nous sollicitons les services de fournisseurs de matières synthétiques pour la semelle, de composants électroniques (piézo, condensateurs, carte électronique, etc.) et nous sommes en contact avec une entreprise de développement web pour la création de l'application. Nous distribuons le produit par des magasins de sport, sur notre site internet et nous louerons nos semelles aux entreprises.
La stratégie industrielle
Notre stratégie industrielle : une production respectueuse de l'environnement, prônant des valeurs de recyclage. Nous produisons tout d'abord les semelles auxquelles on installe à l'intérieur le système électrique en grande échelle en essayant de favoriser au maximum des circuits courts et des producteurs français. On viserait d'abord les entreprises, puis les particuliers utilisant le bouche à oreille.
Les moyens (équipe, matériel, prestataires et fournisseurs)
Nos équipes : production (semelles et systèmes électroniques), RH, marketing (pub, commerce), service AV, maintenance et des prestataires pour le site web et notre application web
Nos fournisseurs : de matériaux électroniques et de matière synthétique
Notre matériel : machines pour créer les cartes électroniques, réalisation des cartes, des machines de soudure, des machines de création de semelles.
Supports de communication
les arguments du pitch
Rédiger en une page vos principaux arguments et la stratégie sur laquelle vous ferez votre communication.
Qui possède un IPhone dans cette salle ?
J’en conclut que la plupart d’entre vous avez déjà été en manque de batterie …
Et si je vous disais que notre produit vous permettrait d’avoir constamment de l’électricité à portée de main. Et si je vous disais que c’est grâce à une de vos actions quotidiennes que vous allez pouvoir générer vous-même cette énergie.
Alors voici notre projet !!
Les polysemelles sont des semelles à insérer dans toutes vos chaussures préférées. Elles vont convertir l’énergie mécanique de l’action de votre pied sur le sol lorsque vous marchez en énergie électrique grâce à la technologie de piézoélectricité. Cette énergie sera stockée dans une batterie que vous pourrez utiliser à n’importe quel moment de la journée. Notre système est facilement utilisable, éco-responsable et innovant. Pour rendre notre produit plus ludique nous avons également réfléchis à une application qui permettrait d’accéder à vos paramètres de marche et pourrais inciter à l’activité physique par le biais d’un classement public des meilleurs marcheurs.
Notre produit serait dans un premier temps destiné aux entreprises du tertiaire ayant une conscience écologique qui souhaitent stimuler le bien-être de leurs salariés grâce à la marche et qui souhaite solidariser leurs équipes de travail. Ce principe de Business to Business permettrait de confirmer la viabilité de notre produit et pourrait faire connaître notre projet auprès des salariés des entreprises clientes. Dans un second temps, nous espérons pouvoir faire de la vente aux particuliers.
Le modèle économique de notre projet repose sur la location aux entreprises.
Nous élèves de Polytech avons pour ambition de donner une solution aux pénuries de batterie que nous avons tous au cours d’une journée et de créer de l’énergie verte facilement sans perturber le quotidien.
Nous sommes les seuls sur le marché ayant conçu une semelle permettant de créer de l’énergie.
Notre seul concurrent potentiel est la chaussure Vibram. C’est une chaussure de randonnée qui génèrent de l’énergie grâce à l’action du pied sur le sol. Notre technologie se différencie car nos semelle s’adapte à tous les types de chaussures.
Nous espérons vous avoir convaincu de la viabilité de notre projet. Maintenant nous avons besoin de vous pour financer notre projet afin que ensemble nous concrétisions notre semelle et que plus personne ne soit à court de batterie.
la vidéo de présentation du POC
le support de présentation pour la soutenance
Derniers documents
Partie à compléter pour le 29 septembre 2023.