La fabrication additive représente une nouvelle façon de créer des pièces. La matière n’est plus enlevée pour atteindre la forme désirée comme traditionnellement avec la fabrication soustractive (perçage, fraisage, tournage, etc.). Cette matière est progressivement ajoutée afin d’obtenir la pièce souhaitée.
Ce mode de fabrication est maintenant utilisé dans les cours de technologie au collège et notamment au collège Roqua, par exemple, pour créer le prototype d’un support de smartphone.
Les élèves de troisième travaillent sur un projet robotique permettant de visualiser ses animaux de compagnie à distance. Il s’agit d’un robot capable d’une part de se déplacer de manière autonome et d’autre part de transmettre une image vidéo par l’intermédiaire d’un réseau informatique.
La caméra d’un smartphone est utilisée pour capturer les images de l’environnement du robot. Les élèves sont donc amenés à créer un support de smartphone qui permettra de maintenir le téléphone sur une base robotique EV3 lors de ses déplacements.
Pour cela, ils conçoivent un modèle virtuel 3D de ce support à l’aide d’un logiciel de C.A.O (Conception Assistée par Ordinateur) en tenant compte de différentes contraintes (dimensions, design, consommation de matériaux, etc.).
Ce modèle virtuel 3D est sauvegardé dans un format STL (STereo-Lithography) qui décrit un objet par sa surface externe. Cette surface est définie par une série de facettes (triangles). L’objet au format STL est ensuite chargé dans le logiciel de l’imprimante 3D pour définir les différents paramètres de l’impression (positionnement, épaisseurs des couches et de la coque, densité de remplissage, vitesse et température d’impression, type de support, type d’accroche, etc.).
L’imprimante 3D du collège Roqua fonctionne selon le principe du FDM (Fused Deposition Modeling), ce qui signifie "modelage par dépôt de filament en fusion". Elle dépose couche par couche un filament de matière thermoplastique fondu qui en se superposant donne la forme à l’objet.
Après une recherche de forme et la réalisation d’un croquis, les élèves de 3ème réalisent le modèle virtuel de leur support de smartphone à l’aide du logiciel de CAO SolidWorks. L’impression 3D permet d’obtenir le prototype réel qui sera la concrétisation de leur idée. Voici quelques-uns des prototypes conçus par les élèves :
Ce prototype est alors fixé sur une base robotique EV3 pour accueillir un smartphone recyclé. Les élèves programment ensuite l’EV3 pour lui permettre de se déplacer de manière autonome. Le robot est prêt à explorer son environnement tout en capturant puis transmettant des images à distance, grâce à certains composants du mobile (caméra et module Wi-Fi).
