Comment faire soi-même: systèmes modulaires ouverts

Le retour de l'artisanat traditionnel est un moyen de saboter l'industrie des objets jetables modernes. Cet article envisage une autre option: la conception de biens de consommation modulaires, dont les détails et les composants sont réutilisés dans d'autres objets.

Les initiatives OpenStructures, Grid Beam et Contraptor combinent la modularité des systèmes de style LEGO, Meccano et Erector avec la puissance de la collaboration collaborative, comme sur Wikipedia et Linux.

Une économie basée sur le concept de réutilisation apportera non seulement des avantages importants en termes de durabilité, mais elle permettra également d'économiser de l'argent aux consommateurs, d'accélérer l'innovation et de prendre le contrôle des sociétés transnationales.

Le système modulaire combine les avantages de la normalisation (puisque les pièces peuvent être produites à bon marché en grande quantité) avec les avantages de la personnalisation (une grande variété d'objets uniques sont fabriqués à partir d'un nombre relativement petit de pièces). La modularité est présente dans une certaine mesure dans de nombreux produits (par exemple, les vélos et les ordinateurs) et les systèmes (par exemple, les trains et la logistique), mais les meilleurs exemples de systèmes modulaires sont les jouets: LEGO, Meccano et Erector (qui est maintenant devenu la marque de Meccano aux États-Unis).

LEGO, Meccano et Erector se composent d'un nombre relativement petit de blocs simples à partir desquels divers objets sont construits. Après cela, les pièces sont démontées et réutilisées pour quelque chose de complètement différent. En plus des blocs de construction, il existe de nombreux blocs de construction plus spécifiques qui sont moins polyvalents mais ajoutent de la variété.



Tous les éléments constitutifs des kits LEGO, Meccano et Erector s'assemblent car ils sont conçus selon un ensemble de règles spécifiques. Les trous (Meccano et Erector) ou les goujons (LEGO) ont un diamètre exact et sont à une distance spécifique. De plus, les dimensions des blocs de construction correspondent exactement les unes aux autres. Le succès continu de LEGO, Meccano et Erector (apparaissant sur le marché en 1947, 1902 et 1911, respectivement) est basé sur le fait que ces règles n'ont jamais changé. Tous les nouveaux blocs de construction sont compatibles avec les précédents depuis de nombreuses années. Aujourd'hui, les enfants peuvent élargir leur collection de jouets avec les pièces avec lesquelles les parents et les grands-parents ont joué, et sur le marché, ces pièces coûtent autant que de nouvelles.

Grille Beam, Bit Beam, Open Beam, Maker Beam et Contraptor

Le même principe s'applique aux objets du quotidien: des cafetières aux meubles, gadgets, voitures et systèmes d'énergie renouvelable. Seule une standardisation au niveau de la conception est nécessaire. Les règles de conception peuvent être très simples, comme c'est le cas avec le Grid Beam . Ce système modulaire, développé en 1976, est basé sur des poutres à géométrie simple et à motif répétitif de trous. Les poutres peuvent être en bois, aluminium, acier ou tout autre matériau.



Malgré sa simplicité, une grande variété d'objets est disponible. Tous les types de meubles, de serres, de structures pour les ateliers et les processus de production, les éoliennes, les brouettes, les machines agricoles, les véhicules, les hangars et les bâtiments ont été fabriqués sur la base du Grid Beam (un livre sur ce système modulaire a été publié en 2009 et peut être consulté en ligne ). Grid Beam a été créé sur la base des idées de Ken Isaacs et du système Living Structures , qu'il a inventé dans les années 50, où les mêmes poutres étaient utilisées, avec seulement moins de trous.



Ces dernières années, plusieurs systèmes sont apparus qui utilisent un ensemble de règles très similaire basé sur un système de trous répétitifs. Bit Beam est essentiellement une version à l'échelle de Grid Beam, uniquement pour les petites structures en bois de balsa telles que les supports d'ordinateur portable ou les prototypes. Contraptor adopte une approche similaire, mais se spécialise dans les cadres métalliques structurels pour les imprimantes 3D bricolage, les fraiseuses et la robotique. OpenBeam et MakerBeam sont également des constructions modulaires basées sur des règles très simples. Là, la structure n'est pas basée sur le motif des trous, mais sur des rainures en aluminium en forme de T. Makeblock combine les deux approches et comprend des modules électroniques.



La plupart de ces systèmes sont limités à la conception du cadre. Mais il existe un système qui offre beaucoup plus de fonctionnalités, car il est basé sur un ensemble de règles plus complexes: OpenStructures . Le projet a démarré à Bruxelles en 2007. Contrairement à tout ce qui précède, le projet OpenStructures est toujours en phase expérimentale. Cependant, il est intéressant de l'examiner plus en détail, car il démontre le mieux le potentiel des structures de construction modulaires.

Openstructures

La première règle de base d'OpenStructures est la même que la règle de Grid Beam et des systèmes similaires: toutes les pièces sont connectées les unes aux autres afin qu'elles puissent être facilement retirées à l'aide de boulons et de vis, plutôt que de clous ou de colle. Cependant, le «langage» de conception d'OpenStructures est différent: il est basé sur la grille OS , qui est basée sur des carrés et des échelles de 4x4 cm. Les carrés sont également divisés en parties ou combinés et forment des carrés encore plus grands, sans perte de compatibilité les uns avec les autres. La figure montre neuf carrés pleins de 4 × 4 cm, combinés ensemble.



Les bordures des carrés indiquent les lignes de coupe (qui définissent les dimensions des pièces carrées), les diagonales définissent les points d'assemblage et les cercles indiquent les diamètres communs. Comme pour LEGO, toute pièce modulaire doit remplir au moins une de ces conditions pour être compatible avec d'autres pièces. Soit les dimensions doivent correspondre aux lignes horizontales et verticales, soit les points de montage doivent être marqués en fonction de la grille, soit les diamètres doivent convenir. Voici une partie qui remplit deux des trois conditions.



Bien que cet ensemble de règles soit plus compliqué que le système Grid Beam, il est assez simple. Cependant, il vous permet de créer une plus grande variété d'objets, pas seulement des cadres carrés ou rectangulaires. Depuis cinq ans, divers objets ont été créés sur la base d'OpenStructures, allant des appareils électroménagers aux vélos cargo, valises et meubles.

Systèmes modulaires ouverts et fermés

Malgré les similitudes, il existe une différence fondamentale entre les systèmes modulaires OpenStructures, Grid Beam, Contraptor et les jouets modulaires LEGO, Meccano et Erector. Le premier groupe se compose de systèmes modulaires «ouverts», où chacun peut librement concevoir et fabriquer des pièces, tandis que le second se compose de systèmes modulaires «fermés», où toutes les pièces sont conçues et fabriquées par un seul fabricant. Les systèmes modulaires fermés produisent des pièces uniformes. Par exemple, tous les blocs LEGO sont en plastique. LEGO ne produit pas de blocs de bois, d'aluminium, de verre ou de céramique. La gamme de couleurs est limitée. C'est parce que LEGO est un système fermé. Personne n'est autorisé à faire ses cubes.



Il existe des systèmes modulaires qui fonctionnent selon les mêmes principes fermés que les profilés en T de 80/20 inc. Mais dans les systèmes modulaires mentionnés ci-dessus, tout le monde est autorisé à concevoir et à produire des pièces compatibles avec l'ensemble de règles de base. Une approche similaire s'applique aux logiciels open source tels que Linux (système d'exploitation), OpenOffice (logiciel bureautique) ou WordPress (plateforme de blogs). Le code informatique de ces systèmes est écrit par de nombreuses personnes, dont chacune construit une partie de quelque chose de plus grand. Étant donné que tous les participants adhèrent à l'ensemble de règles de base, un grand nombre de personnes ajoutent indépendamment des détails compatibles.

Les produits de consommation dans un système modulaire ouvert peuvent favoriser une innovation rapide sans perte d'énergie et de matériaux

Un système modulaire ouvert présente de nombreux avantages par rapport à un système fermé. Étant donné que tout le monde peut concevoir des pièces dans un système ouvert, cela génère une variété beaucoup plus large de pièces: elles sont fabriquées dans différentes couleurs et à partir de différents matériaux, et aucun fabricant ne peut fixer un prix fixe. Et comme de nombreux designers examinent et améliorent constamment le travail de chacun, la vitesse de l'innovation augmente. Tous les systèmes open source décrits ci-dessus sont probablement meilleurs que leurs homologues fermés, et certains sont devenus plus efficaces. Un système modulaire fermé n'a qu'un seul avantage: celui qui détient le droit d'auteur gagne beaucoup d'argent.

Biens de consommation à long terme

Les systèmes modulaires encouragent la réutilisation des pièces physiques et constituent ainsi une alternative durable au système moderne de production de biens de consommation. La plupart des produits modernes sont mis en décharge ou incinérés plusieurs années après l'achat. Cela est dû au fait que la plupart des fabricants poussent les consommateurs à remplacer leurs produits le plus rapidement possible. Ils conçoivent des objets pour une ventilation facile ou introduisent de nouvelles générations de produits qui rendent la génération précédente obsolète. Cette approche génère non seulement un énorme tas de déchets, mais consomme également une énorme quantité d'énergie et de matières premières.



Les produits de consommation dans un système modulaire ouvert favorisent l'innovation rapide sans perte d'énergie et de matériaux. Les détails d'une ancienne génération de produits peuvent être utilisés dans la prochaine génération ou dans un produit complètement différent. De plus, les objets modulaires sont réparables par définition.

Les systèmes modulaires ouverts accéléreront considérablement l'interpénétration des "technologies de faible intensité", comme les voitures à pédales , les capteurs solaires thermiques , les voitures cyclistes et les vélos cargo . La construction d'un moulin à vent ou d'un vélo cargo est beaucoup plus rapide avec des pièces modulaires qu'avec la menuiserie ou le soudage, et il n'y a pas besoin d'outils coûteux ou de compétences spéciales. Les erreurs sont facilement corrigées - il suffit de dévisser les boulons et de recommencer. Il serait intéressant d'examiner l'intégration de pièces modulaires avec un autre projet de matériel ouvert, comme le Global Village Construction Set , où de nombreux modèles intéressants sont en cours de création, mais la modularité est limitée.

Circulation des pièces

«Alors qu'eBay fait circuler des marchandises et que les systèmes de production sans déchets font circuler les matériaux, les systèmes modulaires font circuler les pièces et composants», explique Thomas Lommi, créateur d'OpenStructures. - Notre objectif est de créer une mosaïque au lieu d'objets statiques. Le système devrait générer des objets à partir desquels il n'est pas entièrement clair qui les a conçus. L'objet évolue au fur et à mesure qu'il passe entre les mains de plus de designers. »


Appareils de cuisine OpenStructures

Un bon exemple est celui des appareils de cuisine développés dans le cadre d'un projet. Plusieurs pièces ont été fabriquées à l'origine pour le moulin à café, puis un autre concepteur les a utilisées avec de nouvelles pièces pour la cafetière. Ensuite, le troisième concepteur a finalisé le projet et créé un appareil de purification de l'eau. La bouteille en plastique qui servait de réservoir d'eau a été remplacée par une bouteille en verre à fente avec un filtre en argile. Thomas Lomme déclare: «En ajoutant ou en supprimant des composants, ou en les utilisant différemment, vous obtenez une famille d'objets.»

Vélo cargo

Un autre prototype de ce projet est un vélo cargo. Le dos est scié sur le cadre d'un vélo ordinaire, le reste des détails est compatible avec l'OS Grid. Cela signifie que la façade peut être modulaire. Le designer Joe Van Bostraten profite de cette opportunité pour concevoir à la fois un vélo cargo et un tricycle cargo (ce dernier porte une imprimante 3D), et ce n'est pas tout. Avec Lommy, ils ont conçu un tracteur à conducteur marchant modulaire. Il se compose d'un moteur électrique et de roues, au sommet desquels se trouve également un module avec une batterie. Parce que les blocs sont compatibles avec l'OS Grid, ils peuvent être montés devant le vélo cargo pour fournir un véhicule motorisé entièrement modulaire.



La dernière «famille» de ce projet est destinée aux enfants. Il est à noter qu'il est issu d'un composant d'un vélo cargo - à partir d'un conteneur. Il se compose de pièces modulaires boulonnées ensemble, et ces pièces peuvent être fixées de diverses manières. Plusieurs concepteurs ont joué avec ces détails, ce qui a donné (entre autres) un traîneau, un siège, une pelle jouet et une balançoire. Quand un enfant grandit, vous pouvez faire une valise ou une boîte à outils, ou l'utiliser dans le même vélo cargo - et gagner de l'argent de poche .


Objets open source

Le système d'assistance aux utilisateurs est plus intéressant que les objets eux-mêmes. Grid Beam est évidemment un produit de l'ère pré-Internet. Pour copier un dessin, il est recommandé de regarder sa photo et de «compter les trous». OpenStructures, quant à lui, s'appuie sur le support utilisateur en ligne. Pour réutiliser les pièces, une base de données en ligne a été créée et peut être utilisée de trois manières.

Base de données modulaire

Tout d'abord, vous pouvez afficher tous les objets développés sur la base de OS Grid. La page de chaque objet montre ses détails et ses composants. Deuxièmement, vous affichez tous les détails créés sur la base de OS Grid. La page de chaque pièce indique dans quels composants et objets elle peut être appliquée. Enfin, vous pouvez voir tous les composants avec une liste de leurs pièces et objets pour lesquels les composants peuvent être utilisés.

Une conception modulaire ouverte ne signifie pas que chacun doit produire ses propres biens de consommation

La page de chaque pièce, composant et objet contient également des informations supplémentaires: dimensions, matériaux, nom du concepteur, licence et informations de commande. De plus, les pièces et composants ont des numéros de série. Ainsi, après avoir désassemblé un objet modulaire, le numéro de série de chaque pièce et composant peut être entré dans la base de données et voir quoi faire d'autre avec. Les pièces manquantes sont également extraites de la base de données: vous pouvez soit trouver l'adresse du magasin où elles sont vendues et passer une commande, soit charger un modèle numérique et faire la pièce vous-même.

Tout le monde ne peut pas devenir designer

Une conception modulaire ouverte ne signifie pas que chacun devrait produire ses propres produits. Des choses comme une cafetière ou un établi peuvent être obtenues d'au moins trois façons. Tout d'abord, téléchargez un design numérique et assemblez un objet avec des pièces achetées, réutilisées ou fabriquées à l'aide d'une imprimante 3D ou d'une découpeuse laser, que ce soit à la maison, dans une fab (petit atelier) ou un magasin. Cela peut être une option à faible technologie, comme avec le Grid Beam: une personne achète des rails en bois / métal et perce elle-même des trous .


Pièces de chaudière modulaires

Deuxième option: l'entreprise achète une licence de conception (si elle n'est pas gratuite) et crée un kit de montage de type LEGO, Meccano ou Erector. Dans ce cas, les consommateurs n'ont pas besoin de rechercher eux-mêmes des pièces de rechange, mais les gens assemblent toujours le produit eux-mêmes, comme les meubles IKEA. De la même manière, une entreprise peut offrir un kit plus polyvalent pour assembler une variété de choses, comme un ensemble de cubes de concepteur de base. Bit Beam, Contraptor, Open Beam, Maker Beam et, plus récemment, Grid Beam offrent une ou les deux de ces options.

Troisième option: le fabricant met l'objet sur le marché sous la forme d'un produit fini et assemblé. Une cafetière ou un établi sera vendu et acheté de la même manière que tout produit moderne, mais après utilisation, ils peuvent être démontés et les pièces peuvent être réutilisées dans d'autres objets.

Modèle économique: qui produit les pièces?

Bien que la conception d'OpenStructures et d'autres systèmes modulaires ouverts soit identique au processus de conception de produits numériques tels que Wikipedia, Linux ou WordPress, il existe une différence fondamentale. Le code machine et le texte numérique sont accumulés sans frais de matériel. Dans le monde matériel, ce n'est pas le cas. Par conséquent, la création de systèmes modulaires n'est pas si simple, mais elle ouvre des opportunités économiques. Il est difficile de gagner de l'argent avec des logiciels open source ou des articles en ligne. Mais dans le cas d'un système modulaire ouvert pour les objets, quelqu'un doit fournir des matériaux.

Il est important que les pièces soient produites par autant de fabricants que possible et soient disponibles dans le monde entier. Sinon, en raison du coût de livraison, l'article modulaire sortira trop cher.


Grille-pain modulaire

Il existe de nombreuses opportunités de gagner de l'argent avec un modèle modulaire ouvert. Le fabricant peut choisir une pièce pour la production, dans laquelle il voit le potentiel économique. Un autre fabricant peut choisir de fabriquer un ensemble complet ou un produit fini pour la vente. Un designer peut gagner de l'argent sur des modèles gratuits pour un usage personnel, mais pas commercial. Si le fabricant veut vendre un tel design, il doit alors acheter une licence auprès du designer.

Les maîtres peuvent se concentrer sur la conception de pièces artisanales exclusives à partir de matériaux spéciaux compatibles avec les produits de masse populaires. D'autres peuvent gérer un fablab ou un magasin de technologie où les gens fabriquent leurs propres articles modulaires moyennant des frais mensuels. Pour résumer, un système modulaire ouvert offre des opportunités économiques à tous.

Économie collective

«Nous n'allons pas construire une usine géante qui produira tous les détails possibles», écrit Lommi. - OpenStructures ne doit pas devenir une version modulaire d'IKEA. Notre objectif est de créer un système économique collectif dans lequel un fabricant bénéficie des produits d'un autre fabricant.Parce que les détails de l'un peuvent être utilisés par d'autres. Nous aimerions voir de nombreux petits magasins où chacun ajoute un peu à l'économie collective, et pas seulement un géant qui produit tout. La dimension sociale est très importante. »


Parts of Contraptor

«Si IKEA veut vendre des produits compatibles avec notre système, alors c'est normal. Mais le système ne peut fonctionner que s'il reste ouvert. Plus le système est grand, plus il est facile pour une petite entreprise ou un artisan d'en faire partie. L'objectif est de lancer un concepteur universel et collectif, afin qu'un large éventail de personnes - des artisans aux sociétés transnationales - conçoivent, construisent et échangent la plus large gamme de pièces et composants modulaires. "

Réutiliser l'organisation

Outre le langage de conception (OS Grid) et une base de données en ligne, OpenStructures a également créé un prototype d'entrepôt à Bruxelles. Ce lieu devrait devenir le centre d'organisation de la réutilisation des pièces et composants. Imaginez un fablab ou un magasin, mais avec stockage de pièces modulaires. Si le produit modulaire n'est plus nécessaire et que le propriétaire ne va pas utiliser ses pièces dans de nouvelles installations, il l'apporte à l'un de ces endroits. Ici, l'article est démonté et les pièces sont stockées.

Un système modulaire ouvert offre des opportunités économiques pour tout le monde.

Les gens peuvent venir, acheter des pièces détachées ou collecter quelque chose de nouveau sur place. Comme le dit Lomme: «Tout le monde ne devrait pas assembler ses propres produits, mais après la fin de sa durée de vie, un produit modulaire tombera toujours entre les mains de personnes qui aiment fabriquer.»

Compatibilité entre les systèmes modulaires ouverts

OpenStructures est encore en phase expérimentale, mais c'est le système modulaire ouvert le plus ambitieux et le plus complet à ce jour. Étant un projet européen, il suit le système métrique international, tandis que le projet Grid Beam, beaucoup plus ancien, utilise le système impérial. Ces systèmes sont incompatibles entre eux. Avec l'avènement de systèmes modulaires de plus en plus ouverts, n'est-il pas important d'assurer l'interopérabilité entre eux?


Le Makeblock de

Lommy ne le pense pas: «La plupart de ces systèmes sont conçus pour diverses applications. Par exemple, Contraptor vise la précision car les pièces sont utilisées pour créer des robots et d'autres machines complexes. L'esthétique n'est pas du tout importante. Je suis designer, donc je suis particulièrement intéressé à savoir si de beaux objets peuvent être fabriqués sur la base d'un système modulaire - des choses que vous aimeriez mettre à la maison. Il y a aussi Wikispeed , par exemple, où une voiture modulaire est créée. Le projet Arduino se concentre sur l'électronique. "Je ne pense pas que tous ces systèmes modulaires devraient être compatibles entre eux, car les applications sont très différentes."


Open Beam

Il explique en outre pourquoi il a choisi le système métrique. «J'en doutais beaucoup. Mais à la fin, j'ai décidé qu'il était plus facile de travailler avec le système métrique. Et je pense que dans le monde il y a une place pour les deux systèmes: il suffit de regarder la variété des normes énergétiques. Quelqu'un a déjà développé la version européenne de Contraptor , basée sur le système métrique et compatible avec OS Grid. Et il existe toujours un moyen de connecter ces systèmes et de les utiliser ensemble. D'un autre côté, nous vivons dans un monde en réseau avec des connexions et des copies continues. Souvent, cela signifie qu'avec la concurrence des normes, un seul survit. Et pas forcément le meilleur. Croisez donc vos doigts. "

Article écrit en décembre 2012