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Le prototypage rapide aide les étudiants du Lake Zurich High School à donner vie à leurs  conceptions

Le prototypage rapide aide les étudiants du Lake Zurich High School à donner vie à leurs conceptions


«L’imprimante 3D a amélioré l’expérience d’apprentissage de nos étudiants sur plusieurs facettes»

John Keyzer, Lake Zurich High School

Depuis longtemps, les étudiants du Lake Zurich High School à Lake Zurich, en Illinois, sont invités à concevoir des immeubles originaux, des ensembles mécaniques ou des produits de consommation dans le cadre des projets de classe. Ils ont créé entre autres des robots pour la compétition de robotique FIRST. Mais jusqu’à récemment, la capacité des étudiants à voir et à toucher les conceptions était encore limitée. Ainsi, ils n’ont pu construire jusqu’ici que quelques-uns seulement des projets les plus simples.

Difficile d’imaginer l’apparence réelle d’un objet complexe sur l’écran d’un ordinateur. Il n’existe aucun moyen pour les étudiants de savoir exactement de quoi ont l’air les conceptions, comment est leur texture ou encore est-ce qu’elles correspondent avec d’autres pièces. Les composants des robots ont été construits dans des ateliers d’usinage. En plus d’être chère, cette option est chronophage et aboutit souvent à des pièces qui sont trop lourdes.

John Keyzer, enseignant d’Education Technologique au Lake Zurich High School, a été présent au Rapid Conférence de la Society of Manufacturing Engineers (SME) où lui et un groupe d’étudiants ont participé au programme de mentorat « Bright Minds ».

Ce dernier a été conçu pour initier les élèves au prototypage rapide et à la fabrication additive ainsi qu’à l’importance de ces derniers dans leur parcours professionnel. L’école a reçu à l’occasion une subvention qui consiste en l’utilisation gratuite d’une imprimante 3D Dimension BST 1200 pendant une année.

« Nous avons rapidement découvert combien il est facile de transformer un modèle CAO en un prototype rapide. Celui-ci a souvent l’apparence physique et les propriétés mécaniques qui correspondent au produit fini », a déclaré Keyzer. « Les étudiants exportent seulement un fichier STL et l’envoient à l’imprimante en ligne. Il n’y a plus d’étape de nettoyage comme avec les systèmes à poudre. Les pièces finies en ABS plastique sont robustes, donc plus besoin d’une finition pour leur faire gagner plus de force. »

Dorénavant, lorsque les étudiants conçoivent des projets, ils sont en mesure d’imprimer leur travail. Construire un prototype permet aux étudiants de résoudre les problèmes qui passent souvent inaperçus avec un modèle informatique. Ils peuvent voir, toucher et sentir toute la différence d’une courbe ou d’une ligne, de la même manière qu’on regarde la lumière se refléter sur une surface depuis n’importe quel angle de vue.

Par exemple, les étudiants ont mené des enquêtes sur ce que les jeunes de 14 à 18 ans recherchent dans un contrôleur de jeu. A partir de cette enquête, ils ont conçu et construit des prototypes avec une imprimante 3D professionnelle pour savoir si oui ou non, ils répondent bien à leurs attentes. Ils ont pu déterminer comment les pièces s’ajustent pour former un ensemble, de quoi a l’air le contrôleur de jeu dans les mains des étudiants, de quoi il aura l’air dans son environnement réel et quel type d’exploits les étudiants peuvent réaliser sur leurs jeux favoris.

Dans le passé, les pièces conçues pour le robot FIRST ne correspondaient pas ou ne fonctionnaient pas correctement. De plus, il a fallu une semaine pour avoir une nouvelle pièce en métal pour un coût unitaire s’élevant à 200$. Maintenant, les étudiants réalisent rapidement des prototypes en une journée. Ils s’assurent que les pièces s’ajustent bien, remplissent leurs fonctions et ont l’apparence voulue. Certaines pièces sont encore fabriquées par un atelier d’usinage, mais les autres qui sont construites par le biais de l’imprimante 3D peuvent être utilisées directement dans le robot. Le délai de réalisation de ces pièces est de seulement un jour avec un coût de 50$.

Un exemple des pièces du robot réalisées par les étudiants avec l’imprimante 3D est un coupleur de direction qui relie le moteur de direction au moyeu. La pièce en ABS pèse seulement 6 oz contre 16 oz pour une pièce en aluminium. Ceci constitue un avantage concurrentiel important. « L’imprimante 3D a amélioré de l’expérience d’apprentissage de nos étudiants sur de nombreuses facettes », a déclaré Keyzer. « Quand notre subvention a expirée, nous avons acheté la machine sans hésitation. »