La science derrière le tranchant parfait : dans les coulisses de Sparx Hockey

Faire la queue à la patinoire ou dans un magasin de hockey un samedi matin pour faire affûter les patins de votre enfant avant un match ne génère qu'une seule idée : « j'espère que l'affûteur sera habile et aura le bon geste aujourd'hui. » Des générations de parents et de joueurs de hockey ont accepté ce rituel. C'est une tradition. L'affûtage des patins est souvent inefficace et manque généralement de précision. Pour Russ Layton, fondateur et PDG de Sparx Hockey, ce décalage n'avait rien de nostalgique. C'était un problème qui appelait une innovation technique. 

Russ Layton a grandi en patinant dans le New Jersey, où il a pu constater par lui-même à quel point la qualité des lames de patins est cruciale pour les performances au hockey et à quel point le processus d'affûtage pouvait être aléatoire. Il a dû supporter des trajets hebdomadaires chronophages vers des magasins spécialisés et a même, dans sa jeunesse, été contraint de faire passer en cachette une meuleuse d'établi dans le dortoir d'un camp de hockey pour affûter ses patins. Malgré tout, des années plus tard, il s'est retrouvé à faire exactement la même chose que ses parents : se rendre en voiture chez un affûteur, faire la queue et espérer que tout se passe bien.

La simple contrariété suffit rarement à créer une entreprise. Mais qu'en est-il de la frustration associée à une expérience en ingénierie ? Cela peut donner naissance à quelque chose de nouveau. Russ Layton avait des années d'expérience dans la conception de produits dans le secteur des dispositifs médicaux, où les tolérances sont cruciales, où les modes de défaillance sont analysés et où les cycles de conception exigent une grande rigueur. Après avoir été licencié de son poste dans ce secteur, il a appliqué cet état d'esprit à un domaine souvent négligé du monde du hockey.

« Nous sommes arrivés sur le marché avec l'objectif de créer un produit qui permettrait à n'importe qui d'affûter ses patins chez soi avec une précision digne d'un professionnel », explique-t-il. Les produits disponibles sur le marché étaient très encombrants, salissants et dangereux. Si nous voulions révolutionner ce marché et créer un produit permettant à n'importe qui d'affûter ses patins, nous devions résoudre certains problèmes essentiels.

Animé par la volonté d'allier les dernières avancées en matière d'ingénierie, de conception et de fabrication au processus d'affûtage des patins, resté pratiquement inchangé depuis un siècle, Russ Layton a fondé Sparx Hockey en 2013 afin de mettre au point un appareil automatisé permettant d'affûter ses patins chez soi.

Atteindre une précision sans compromis

Concevoir un affûteur de patins n'est pas une mince affaire. En effet, il est composé d'environ 300 pièces distinctes. Lorsque l'équipe d'ingénieurs de Sparx a commencé à développer une nouvelle génération de la machine, elle a dû repenser presque tout : les dimensions globales, l'emplacement des pièces, l'agencement interne et la manière dont tous ces composants interagissent. Dan Beaudet, vice-président de l'ingénierie, ajoute : « Pouvoir réaliser [tout ce travail] en trois dimensions à l'aide d'un outil capable simplement de déplacer des éléments, en particulier au tout début du projet, est inestimable. Je ne peux pas imaginer ma vie d'ingénieur sans  SOLIDWORKS®. »

L'affûtage des patins exigeant une précision extrême, les défis étaient considérables. La différence entre les deux tranchants d'une lame de patin doit être maîtrisée à quelques millièmes de pouce près, soit moins qu'un cheveu humain. Même les plus infimes variations affectent les performances ; le système doit donc meuler l'acier selon des tolérances extrêmement strictes.

Russ Layton devait se concentrer pleinement sur l'ingénierie, car la précision était indispensable. Dès le premier jour, l'affûteur de Sparx devait répondre à des normes de précision exceptionnelles pour ses composants, des arbres ultra-droits aux roulements de haute qualité, et chaque élément devait respecter ces normes à chaque fois. « SOLIDWORKS Simulation nous aide à mieux comprendre nos conceptions et à effectuer moins d'itérations de manière empirique », souligne-t-il. Cette approche a permis de gagner du temps et de l'argent.

En outre, plusieurs pièces de l'affûteur – sept ou huit pièces extrudées distinctes – pouvaient être regroupées en une seule pièce moulée. Pour poursuivre cette approche, la version moulée devait offrir les mêmes performances structurelles que les extrusions d'origine. « Nous avons pu utiliser [SOLIDWORKS] Simulation pour concevoir la pièce moulée finale, en nous assurant à 100 % qu'elle serait aussi résistante que la pièce extrudée », précise Russ Layton.

Nous avons passé de longues nuits dans le garage, créé de nombreux prototypes et mis de côté des idées qui semblaient pourtant ingénieuses. Au final, nous avons mis au point un appareil que tout le monde peut utiliser, aussi simplement que de préparer une tasse de café. « Nous avons transformé ce processus très artisanal, digne d'un forgeron, en une machine aussi simple à utiliser qu'une cafetière Keurig® », explique Russ Layton.

Lorsqu'un patin est affûté correctement, les deux lames sont parfaitement à niveau. Mais si les lames ne sont plus à niveau, même légèrement, l'une semblera plus tranchante que l'autre. Ce déséquilibre peut amener un patineur à tourner à gauche avec une bonne adhérence, mais à perdre le contrôle, voire à chuter lorsqu'il tourne à droite. Au plus haut niveau, notamment en NHL, les athlètes détectent immédiatement ces déséquilibres.

Russ Layton poursuit : « Nous utilisons beaucoup [SOLIDWORKS] Simulation ici, car notre appareil pose de nombreux problèmes techniques très complexes, tels que l'intégrité structurelle, le transfert thermique et la cinématique. » L'objectif n'était pas de se lancer à l'aveuglette dans la conception. L'objectif était d'éliminer complètement les essais et les erreurs. SOLIDWORKS Simulation a permis à l'équipe de réduire le nombre de prototypes physiques en optimisant les performances de conception dès les premières phases de développement.

Beaucoup de choses ont changé depuis ces débuts. Ce qui n'était au départ qu'un prototype dans le garage de Russ Layton s'est transformé en un système d'affûtage de lames de patins de haute précision. L'affûtage traditionnel repose sur des passes manuelles sur une meule rotative, où la qualité de la lame varie en fonction de la technique de l'opérateur, de la pression exercée et de l'alignement. Sparx élimine ces variables. Le patin est solidement maintenu en place tandis qu'une bague d'affûtage contrôlée parcourt la lame sous une charge constante et selon une course programmée. Le système maintient la hauteur, le rayon et l'état de surface des tranchants dans des tolérances très strictes afin de garantir une géométrie constante à chaque cycle. En trois à quatre minutes, la lame ressort avec des tranchants uniformes. Aucun opérateur qualifié n'est nécessaire.

On compte aujourd'hui plus de 100 000 affûteurs Sparx sur le marché. Les enfants comme les adultes adorent ce produit, y compris plusieurs équipes de NHL et d'anciens joueurs de NHL. « Il suffit de sortir ses patins de son sac de hockey, de les glisser dans l'affûteur Sparx, de les remettre dans le sac, de jeter le sac dans la voiture, et le tour est joué : on est en route pour le match ou l'entraînement », s'enthousiasme Steve Jones, vice-président du marketing chez Sparx Hockey. « On ne peut pas faire plus pratique que ça. » Cependant, Sparx ne s'est pas imposé uniquement grâce à sa praticité. L'entreprise s'est également distinguée par sa précision et son contrôle constants.

Le succès de l'affûteur Sparx n'a pas modifié l'esprit d'entreprise qui anime Sparx Hockey. Comme le souligne Dan Beaudet, l'innovation ne s'arrêtera pas là : « Nous continuerons à améliorer l'affûteur. Nous le rendrons plus rapide, plus léger et moins cher. »

Il est fascinant de constater que ce qui n'était au départ qu'une frustration d'enfance a donné naissance à un instrument de précision qui a automatisé un savoir-faire artisanal et stabilisé une variable de performance cruciale pour les joueurs de hockey. « Notre entreprise démocratise l'affûtage des patins. Elle permet à n'importe quel joueur de hockey ou à n'importe quelle famille de hockeyeurs d'affûter ses patins avec une précision de niveau professionnel, en toute sécurité et en toute simplicité. » Russ Layton conclut : « Le point de contact entre vos patins et la glace est la base de tout au hockey. Si vos patins sont bien affûtés, vous pouvez donner le meilleur de vous-même. »