Conception d'une balle de golf

Résumé du document

La balle de golf doit pouvoir aller le plus loin possible (et en principe de façon dirigée). Il faut donc qu'elle puisse emmagasiner une grande quantité d'énergie cinétique dans un petit volume (pour minimiser le frottement de l'air). Il faut donc une matière dense pour la réaliser, qui soit très tenace aux chocs et qui soit susceptible de se déformer élastiquement sans rupture au cours d'un choc aussi violent que celui avec un club de golf. Les capacités de rebond doivent être limitées pour que le joueur puisse raisonnablement prévoir le lieu d'arrivée de la balle. Il faut donc un matériau dense, élastique et dissipatif. Pour toutes ses raisons, le matériau choisi est non métallique et on se dirige souvent vers les élastomères. Dans ce rapport nous nous sommes fixés l'objectif de produire une telle balle de golf.

Il est donc important de décrire le procédé permettant d'élaborer une balle de golf répondant au mieux aux exigences de golfeurs plutôt connaisseurs. Pour cela, nous ferons une définition du produit en nous basant sur l'évolution des balles de golf depuis la découverte de la gutta-percha (polymère naturel) en 1850 jusqu'au marché actuel pour nous fixer des objectifs. Puis, nous nous concentrerons sur le cahier des charges en explicitant les contraintes liées aux normes et aux volontés des golfeurs. Nous serons alors amenés à décrire la conception de notre balle de golf : quels matériaux va-t-on utiliser pour répondre à nos objectifs ? Ensuite, il faudra mettre en place la production de notre balle de golf : comment pourra-t-on mettre en place une fabrication efficace et économiquement viable avec les matériaux choisis ? Finalement, nous analyserons brièvement le rapport économique en faisant une rapide analyse de coût de notre balle de golf.

Définition du produit

1/ Historique
Le golf prend ses origines au XVème siècle, en Écosse, où les bergers frappaient dans des cailloux avec des bâtons de bois essayant de les envoyer le plus loin possible. Ce jeu a évolué et a été codifié au cours du temps. Au cours de ce développement, la balle de golf a également été modifiée et normalisée, passant de la balle de plume, puis à la balle de caoutchouc mou et à la balle que nous connaissons aujourd'hui, la balle à noyau de caoutchouc dur. Ces deux dernières balles sont « récentes » puisqu'elles ont fait leurs apparitions lors des cent cinquante dernières années, grâce à la découverte de nouveaux matériaux.
A partir de 1600 le golf s'est pratiqué avec une balle en cuir importée des Pays-Bas, remplie de divers matériaux. La fabrication de cette balle nécessitait la taille de peaux de taureau tannées très résistantes. Elles étaient découpées en trois ou quatre bandes cousus ensemble puis retournés, pour cacher les coutures et on laissait une toute petite fente pour remplir la balle. Puis elle était rembourrée avec des plumes de canard ou d'oie. Ces dernières étaient bouillies afin de les ramollir et de les rétrécir. En séchant, le cuir se rétractait alors que les plumes prenaient du volume, formant ainsi une sphère solide. La balle ainsi obtenue posait de multiples problèmes. Elle était rarement parfaitement sphérique, son vol était donc irrégulier et son rouler imprévisible. Lorsque le temps était pluvieux, elle absorbait l'humidité, ce qui la rendait plus lourde et difficile à jouer. De plus, sa fabrication artisanale était laborieuse, cette balle était donc très chère. Malgré cela elle a été utilisée jusqu'au milieu du XIXème siècle (...)

Extraits

[...] Celui-ci est ensuite surmoulé par un procédé d'injection RPIM (Retractable Pin Injection Molding). Pour éviter la condensation ou la formation de givre sur le noyau, il faudra mettre en place des moyens de déshumidification. Le fil élastique : Sa longueur varie de 25 à 30 mètres. Il est étiré, jusqu'à 800% de sa longueur initiale, puis enroulé autour du noyau (solide ou empli de liquide). La tension du fil détermine la compression de la balle finie. L'enveloppe : Elle sera uniquement moulée par compression puis polie après deux jours de normalisation. [...]

[...] Pour rester compétitif il est essentiel de produire à un coût inférieur au prix précédemment calculé. Il sera donc essentiel de vérifier si les matériaux composants notre balle de golf et nos mécanismes de production pourront produire une balle avec un coût inférieur à ce seuil limite. Le marché de la balle de golf déjà très important économiquement possède un potentiel d'augmentation élevé. En effet, le golf sera présent au JO de 2016 et sera donc très médiatisé, ce qui pourrait attirer de nouveaux pratiquants. [...]

[...] Ces unités sont cependant ajusté manières différentes dans l'espace. Dans la gutta-percha, la structure est trans par rapport la double liaison de l'isoprène, alors que dans le caoutchouc, elle est cis. Cette balle volait moins loin, mais elle était bien moins chère et beaucoup plus résistante. Lisse à l'origine, les golfeurs réalisèrent tôt qu'une balle usée avait de meilleures performances. Les fabricants eurent alors l'idée de marteler la surface de la balle, pour la rendre beaucoup plus facile à contrôler. [...]

[...] L'utilisation des polymères parait adaptée pour la balle de golf. En effet, le bois et le métal étant difficile à frapper car peu déformable, il fallait un matériau plus élastique. Cependant, il fallait conférer à la balle une structure rigide. Les polymères et plus précisément les élastomères semblaient donc les matériaux idéaux. Cela a été prouvé avec l'expérience positive de la gutta percha qui a poussée les fabricants à continuer avec les polymères. Notre choix s'est tourné vers une balle trois pièces qui permettaient d'associer trois polymères afin de répondre le plus fidèlement possible à toutes nos contraintes fixées. [...]

[...] La plupart des balles de golf vendues sont des balles 2 pièces (confère photo de la balle moderne). Celles-ci sont en effet très répandues pour leur prix abordable, leur longévité et leur distance. Bien que de nombreux progrès aient été faits, elles n'offrent pas un excellent toucher ce qui contrarie donc les joueurs expérimentés. Elles sont conçues à la base pour optimiser la distance au détriment du toucher. Notre marché sera donc opposée à celui-ci : il faudra proposer une balle avec une durée de vie moyenne mais permettant un toucher et des sensations extrêmes. [...]