Initiation à l'impression 3D à l'école Ellipse Montessori Academy
Déjà les vacances de la Toussaint! On en profite pour recharger les batteries (littéralement) et vous faire un premier bilan des ateliers autour du codage et de l'impression 3D tous les mercredis à l'Ellipse Montessori Academy, un collège bilingue Montessori dans le 7ème arrondissement de Paris.
Vous trouverez ici un petit aperçu des 5 projets que les élèves ont réalisés, avec les notions abordées, le déroulement des sessions et quelques liens et ressources à télécharger pour approfondir ou aller plus loin. Il y a aussi pour chaque séance un condensé en images du travail des élèves, pour qu'ils puissent se remémorer et partager leur aventure numérique. Au programme, des porte-clefs personnalisés, des maisons, des mascottes et des fusées et photophores modélisés avec des blocs de code, puis imprimés!
Session 1 : présentation de l'impression 3D et modélisation d'un porte-clef personnalisé
Notions : Discussion autour de l'histoire de l'impression 3D (pas si récente!), de son fonctionnement, des champs d'applications et des avantages et inconvénients de la fabrication additive. Puis, présentation de l'utilisation de base des deux logiciels que nous manipulerons pour nos créations : le logiciel de modélisation 3D Tinkercad et le logiciel de tranchage Prusa Slicer: celui-ci convertit le modèle 3D en une série de fines couches et produit un fichier G-code contenant des instructions adaptées à une imprimante 3D.
Déroulement :
Pour commencer à bricoler en 3D, la première étape est la création d'une classe et d'un pseudo pour chaque élève dans TinkerCAD.
Ensuite le travail principal des enfants a été de modéliser dans TinkerCAD. Ils ont d'abord manipulé des formes géométriques simples pour prendre en main le logiciel et apprivoiser les concepts géométriques des dimensions. Enfin ils ont glissé et déposé les lettres de leur prénom ou surnom sur le plan de travail ainsi que des cylindres (solides et percés) pour fabriquer des anneaux, en ont modifié les dimensions et effectué des rotations pour créer leur porte-clef personnalisé.
L'étape suivante consiste à transférer les modélisations dans le logiciel de tranchage en fichier STL. Le tranchage permet de diviser l’objet en une pile de couches plates et de les décrire comme les mouvements linéaires de l’extrudeur de l’imprimante 3D.
L'idée de cette prise en main est de décomplexifier l'ordinateur et l'impression 3D et de les aborder comme simples outils au service de la créativité de nos makers en herbe.
Session 2 : modélisation d'une maison
Tout d'abord, remise des objets modélisés la semaine précédente. Les élèves sont encouragés à analyser leurs "prototypes" pour en améliorer le design s'ils le souhaitent.
Notions : prototypage, manipulation des formes géométriques de bases et déplacement du plan.
Déroulement : Lors de notre deuxième rencontre, les élèves ont poursuivi leur exploration de la modélisation 3D en créant une maison à partir de formes géométriques simples. Ils ont continué à s'amuser avec les dimensions, les différents plans de vue et les rotations et déplacements le long des axes X, Y et Z. C'était aussi l'occasion de se familiariser avec les concepts d'alignement, de groupement, de perçage (pour creuser les murs à l'intérieure de la maison et ajouter portes et fenêtres) et d'approfondir la compréhension de l'axe Z (pour réussir à placer le toit sur la maison, pas évident!).
Voici en images leurs très jolies maisons, n'hésitez pas à cliquer sur la flèche à droite sur chaque photo pour les faire défiler :
Pour aller plus loin : au fait, à quoi ressemble et comment est faite notre imprimante 3D ?
Voilà notre petite Prusa, une des imprimantes 3D les plus utilisées au monde. FDM (Fused Deposition Modeling) fait référence à l'impression par le dépôt de matière fondue.
Il existe aussi des imprimantes XXL permettant d'imprimer des objets grand format comme des bateaux, des abris ou des ponts, en une seule fois et ainsi gagner du temps à la fois d'assemblage et de post-traitement.
Par exemple, l'imprimante 3D de l'université du Maine est la plus grande du monde pour la fabrication additive en plastique, grâce à sa buse fixée sur un portique coulissant sur des rails d'à peu près 30 mètres de long.
Session 3 : création d'une mascotte
Notions : supports d'impression. Comme l'imprimante 3D (FDM) superpose des couches de filament chauffé sur le plateau d'impression, cela implique que chaque couche soit soutenue par la précédente. Les élèves sont invités à faire attention lors de leurs modélisations à ce que les pièces ne soient pas suspendues dans le vide. Si tel doit quand même être le cas, par exemple un lampadaire modélisé par Charles dans sa maison la semaine dernière, des supports devront être utilisés lors de l'impression pour soutenir les parties non- connectées, retirés par la suite.
Déroulement : pour cette dernière session avant de transitionner vers la modélisation à l'aide de blocs de code, les élèves ont utilisé toutes les formes géométriques et autres ressources du logiciel à leur disposition pour créer des mascottes.
Session 4 : une fusée pour l'espace !
Notions : introduction au code et à la programmation visuelle. L'objectif est d'apprendre à modéliser en utilisant des blocs de code, avec TinkerCAD-codeblocks.
Dans le document à télécharger ci-dessous, vous trouverez la présentation Powerpoint avec chaque étape détaillée et expliquée de la modélisation d'une fusée avec tous les blocs de code utilisés pour se mettre le pied à l'étrier.
Déroulement : le principe dans Codeblocks est le même que pour le logiciel Scratch: on imbrique des blocs (comme des LEGO!) qui seront exécutés les uns à la suite des autres. Les élèves ont commencé par ajouter trois formes géométriques dans leur fenêtre de scripts, un cône, un cylindre et une étoile, en ont modifié les dimensions, puis ont codé pour aligner ces formes les unes sur les autres et ainsi créer des fusées lorsque leur code est exécuté. Ensuite ils ont utilisé leur créativité pour bricoler et réviser leur code pour des designs originaux.
Voici les créations des enfants :
Et leurs jolis petits bouts de code personnalisés :
Certains, comme Eliott et Cyril, ont exporté leur fusée codée dans la partie de conception 3D créative utilisée lors des sessions précédentes pour commencer à modéliser toute une base spatiale pour accueillir leur fusée. D'autres ont aussi eu le temps d'explorer d'autres possibilités de créations, comme avec ce "fidget spinner" qui sera imprimé pour Théo :
Session 5 : photophore
Notions : boucles et variables. L'objectif est de concevoir un objet qui puisse contenir une veilleuse (LED) et jouer avec la lumière avec des formes géométriques qui se répètent sur les parois, en utilisant des blocs de code.
Déroulement : les enfants sont partis d'un code contenant des boucles et des variables puis l'ont modifié et révisé pour créer à leur guise.
Dans le document à télécharger ci-dessous, vous pourrez trouver les blocs de code pour commencer à coder un bougeoir à forme d'étoiles sur les parois ainsi qu'une variante avec une forme géométrique à quatre lobes.
Mais attendez donc de voir la création et le code de nos élèves !
Petit rappel : pour la plupart (sauf super Théo, qui du haut de ses 9 ans en est déjà à apprivoiser le Python) nos supers élèves ont commencé à coder il y a deux semaines seulement !
Très fière de mes étudiants et du chemin parcouru en seulement 5 sessions!
En fin de cours, nous nous sommes tournés vers un exemple de code en script, dans un autre logiciel de modélisation, openscad, qui s'intéresse davantage à l'aspect CAD (Computer Aided Design, CAO en français) qu'à l'aspect artistique de la modélisation 3D. J'aime l'utiliser pour imprimer nos petites briques compatibles LEGO® personnalisées avec le prénom de chaque étudiant que nous avons en atelier d'ingénierie et robotique LEGO®. Ci-dessous un petit extrait d'un petit code long de plus de 1340 lignes, qui peut générer bien des choses :)
Pour finir, un petit article sur la fabrication de matériel médical et le bel élan de solidarité de la part des makers, à l'initiative de 3D4Care, pour faire face à la pandémie de COVID et fournir rapidement et gratuitement des visières de protection aux soignants.
L'article est signé par Les Ingéniaux, dont Francesco, le fondateur, a imprimé plus de 1700 pièces en 3D pour des visières de protection à destination des hôpitaux pendant le confinement.
Si vous ou vos enfants sont curieux sur cette culture de makers et toutes les technologies qu'elle comporte, le makerspace des Ingéniaux à Paris Place d'Italie est un excellent endroit à visiter. L'accueil y est toujours chaleureux et les stimulations pour esprits curieux ne manquent pas.
Bonnes vacances à tous, prenez bien soin de vous, n'oubliez pas de créer, bidouiller, bricoler et explorer ! Et au plaisir de se retrouver à la rentrée (ou avant, en stages ou en anniversaires!) avec de nouvelles aventures et encore des applications de code toutes plus débridées les unes que les autres.
Pour toute information complémentaire, n'hésitez pas à envoyer un petit courriel à joy@les-ingeniaux.com ou à consulter www.les-ingeniaux.com
"It is the supreme art of the teacher to awaken joy in creative expression and knowledge." Einstein
