Arthur Burger, étudiant en 4e année de génie mécanique à l'INSA Strasbourg est un passionné de mécanique. Il nous raconte la réalisation de systèmes dont il révait depuis longtemps.

Conception et réalisation d’un moteur à air comprimé

 » La conception et la réalisation d’un moteur de A à Z ont toujours été un rêve pour moi. La concrétisation de ce projet a nécessité de nombreuses phases d’essais, de conception et de fabrication.
C’est en juin 2024 que j’ai commencé à concevoir puis fabriquer un moteur monocylindre fonctionnant à l’air comprimé. Une première version a été réalisée avec un piston à section carrée, avant d’évoluer vers une géométrie cylindrique plus adaptée. La forme cylindrique permet de simplifier les opérations de ponçage du cylindre et du piston pour garantir une bonne étanchéité. Ce moteur fonctionne selon un cycle deux temps et ne comporte qu’une seule soupape.
Le principe de fonctionnement repose sur un système simple : une bille en plastique vient s’appuyer sur un joint torique sous l’effet de la pression de l’air, assurant ainsi la fermeture de la soupape et une bonne étanchéité. Lorsque l’ouverture est nécessaire, un mécanisme de constitué d’une came et d’un poussoir pousse la bille par-dessous pour forcer mécaniquement son ouverture et permettre l’admission d’air. Dès que ce mécanisme se retire, la pression repousse la bille contre le joint torique, refermant automatiquement l’arrivée d’air.

Afin de simplifier la fabrication, les pistons ne comportent pas de segments. L’étanchéité ainsi que la lubrification du couple piston/cylindre sont assurées par un apport manuel d’huile, solution suffisante dans le cadre d’un fonctionnement à l’air comprimé sur une courte durée.
Fort de ce premier succès, j’ai décidé d’élever le niveau de complexité du projet en concevant un moteur unique. J’ai ainsi entrepris la réalisation d’un moteur V8, deux temps, à air comprimé présentant un angle d’ouverture original de 120°.

Ce second projet m’a demandé près de deux mois de modélisation, de fabrication et d’ajustements. Le résultat s’est révélé pleinement satisfaisant : le moteur fonctionne parfaitement et continue d’opérer de manière fiable, même deux ans après sa mise en service sans aucune opération de maintenance.

 

Conception et réalisation d’une horloge gravitaire à balancier

La réalisation d’une horloge était un projet qui me tenait également à cœur depuis plusieurs années. Sa concrétisation a nécessité de nombreux essais et des heures de réflexions. Ce projet s’est étalé sur deux ans.
C’est en janvier 2024 que j’ai véritablement entamé la conception d’une horloge gravitaire à balancier. J’ai choisi de débuter par l’élément le plus critique du mécanisme, à savoir, le système de régulation, constitué de la roue d’échappement et de son ancre. Ce composant est au cœur du fonctionnement d’une horloge mécanique, car il contrôle et régularise le mouvement de rotation généré par la descente du poids de l’horloge, à l’aide d’un balancier.
Face à la complexité de cette pièce, j’ai effectué de nombreuses recherches et trouvé un unique tutoriel de modélisation 3D, traitant spécifiquement de ce sujet. Après une phase d’étude approfondie, j’ai modélisé, fabriqué et testé le mécanisme de régulation indépendamment, afin de valider son bon fonctionnement.

Une fois cette étape réussie, j’ai déterminé les rapports de démultiplication des engrenages ainsi que les entraxes nécessaires. Cette étape m’a permis de calculer les modules et de dimensionner l’ensemble du train d’engrenages. Mon objectif était d’avoir les trois aiguilles de l’horloge tourant autour du même axe, ainsi qu’un mécanisme de remontoir fonctionnant avec une roue à rochet dessiné par mes soins. Tous les autres composants de l’horloge ont ensuite été modélisés et calculés pour assurer une bonne rigidité de l’ensemble, tout en garantissant la fabrication du mécanisme.

La première version complète de l’horloge s’est cependant révélée être un échec, en raison du phénomène d’arc-boutement provoqué par l’absence d’une seconde face de maintien, située de l’autre côté des engrenages. Ce défaut de guidage entraînait un mauvais alignement des axes et générait des frottements excessifs, compromettant le bon fonctionnement du mécanisme.

En février 2025, j’ai décidé de repartir de zéro pour concevoir une nouvelle version, tout en conservant le système de régulation déjà testé et validé en 2024. Malgré ces améliorations, cette seconde version s’est, elle aussi, soldée par un échec. L’horloge nécessitait un poids trop important pour fonctionner, ce qui engendrait des contraintes mécaniques excessives sur les engrenages et leurs axes de rotation. Le mécanisme s’arrêtait après environ 1 h 30 de fonctionnement.

En janvier 2026, après une nouvelle phase d’analyse, j’ai pris la décision d’augmenter le diamètre du tambour, afin d’augmenter le couple transmis par le poids. Cette modification s’est révélée décisive, car elle a permis de faire fonctionner l’horloge avec un poids plus faible. L’horloge fonctionne désormais parfaitement, sans interruption.
Dans sa configuration actuelle, une descente d’un mètre du poids assure 24h de fonctionnement. L’horloge indique avec précision les secondes, les minutes et les heures.
Ce projet m’aura finalement demandé deux années complètes de réflexion, de conception, de calculs et de fabrication avant d’aboutir à un résultat pleinement satisfaisant. Au-delà de l’aspect technique, cette expérience m’a permis de développer ma rigueur, ma persévérance et ma capacité à analyser et corriger des problématiques mécaniques complexes peu documentées.