CTES 2023/2024 P11

Première partie : Définition du projet

Partie à compléter avant le 13 septembre 2023

Généralités

Les POLYSemelles

Les Solstices !

Par les Solstices

Notre logo !

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.

Visuel de notre application

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 !

Visuel du classement des utilisateurs sur notre application

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 :

Notre charte de travail

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

source : https://www.vibram.com/fr

• 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.

Mode de fonctionnement de leurs semelles

Photo des chaussures et du système Vibram

Logo et interface de l'application WeWard

• 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.

Scénario d'usage

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 26 et 27 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 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

Déposer les documents que vous avez produit (plan, spécification, dessin technique) et les éventuelles ré-orientations de votre travail en fonction des obstacles rencontrés.

PCB

Circuit imprimé

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.

Essai de la technologie piézoélectrique dans une chaussure.

Notre circuit

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.

Résultat final du POC : une LED qui s'allume à l'aide d'une action mécanique

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.

Analyse Coûts et Gain

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.

Notre pitch :

Avez-vous déjà rêvé de créer vous même de l’énergie dans le respect de l’environnement?

1 adulte sur 3 manque d’activité physique. Notre produit permet de réaliser vos rêves tout en luttant contre la sédentarité qui est devenue un problème de santé publique à l’échelle mondiale. En effet, nos polysemelles vous permettront de générer de l’énergie électrique grâce à l’action quotidienne de la marche à pied. Une application mobile sera associée à notre produit pour inciter l’utilisation de nos semelles par le biais d’un classement public des meilleurs marcheurs. Notre système est facilement utilisable, éco responsable, ludique et challengeant.

Notre produit est destiné aux particuliers voulant se challenger en augmentant leur effort physique et en créant de l’énergie. Il est également conçu pour les entreprises du tertiaire qui souhaitent stimuler le bien être de leur salarié grâce à la marche et qui souhaite solidariser leurs équipes de travail.

La viabilité économique de notre projet repose sur la vente aux particuliers et la location aux entreprises. Notre but est de sensibiliser le maximum de personnes, c’est pourquoi nous espérons que les salariés appréciant l’utilisation des nos semelles deviennent eux même des clients. Nous élèves de Polytech avons pour ambition de stimuler l’activité physique de nos utilisateurs et de créer de l’énergie verte facilement sans perturber le quotidien.

Nous sommes les seuls à avoir conçu une semelle permettant de créer de l’énergie en s’adaptant à tous types de chaussures.

Nos seuls concurrents potentiels sont les applications rémunérant la marche et les chaussures Vibram qui génèrent de l’énergie grâce à l’action du pied sur le sol. Mais notre technologie se différencie car elle allie les deux concepts.

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 nous sensibilisions un maximum de personnes à l’activité sportive.

le support de présentation pour la soutenance

Notre pitch

Derniers documents

Partie à compléter pour le 29 septembre 2023.

Bilan Carbone

bilan carbone du projet

Compte rendu de votre rencontre avec le référent-école

Vous devez rédiger un compte rendu de votre rendez-vous final avec votre tuteur en vue de préparer la soutenance.

A l'issue de la réunion avec notre référent, nous avons pu nous réorienter sur le projet : en pesant les avantages et inconvénients, nous avons décidé d'opter pour une semelle intérieure au lieu d'une semelle extérieure, trop handicapante. De plus, nous avons été guidé sur le choix de la forme du POC : utiliser une carte de composants traversants à la place de la carte imprimée dont les essais ne fonctionnaient pas.

Nous avons également discuté de l'oral et des préparations à faire : le pitch, le business model et les documents à présenter.

Notre compte-rendu