Intérêts pédagogiques et techniques d'une imprimante 3D

Intérêts pédagogiques et techniques d'une imprimante 3D

UN PEU D'HISTOIRE

Les médias parlent beaucoup de la révolution qu’apporte l’impression 3D et alimentent pas mal de fantasmes à ce sujet.

Objectivement l’impression 3D est un outil qui offre de nouvelles possibilités de réalisation :
• Dans le domaine professionnel l’impression 3D a ouvert de nouveaux horizons en matière de conception, de prototypage et même de production en petite série de pièces complexes.
• Dans le domaine éducatif, avec les imprimantes 3D « de table ». Accessibles en terme de prix, elles ouvrent aussi de nouveaux horizons. On constate que cet outil devient déjà une norme d’équipement, au même titre que le photocopieur.


Les imprimantes 3D existent depuis la fin des années 80, avec des machines onéreuses réservées de fait au domaine industriel.
Toutefois, une révolution dans ce domaine de l’impression 3D a eu lieu à la fin des années 2000, avec l’arrivée de machines simplifiées et accessibles en termes de prix (à la faveur des premiers brevets tombés dans le domaine public).

Une imprimante 3D «de table», par opposition aux machines industrielles onéreuses, permet la réalisation de pièces mono matière en plastique, avec une précision de l’ordre du 1/10 de mm.




PROJET D'ACHAT D'UNE IMPRIMANTE 3D : LES INTÉRÊTS PÉDAGOGIQUES DES IMPRIMANTES 3D

Les machines d'impression 3D peuvent véritablement révolutionner nos pratiques en classe, en enseignement technologique en particulier mais aussi pour d’autres matières. Ainsi, l'impression 3D permet :

• La réalisation facile de formes impossibles ou difficiles
à obtenir au moyen des outils conventionnels classiques.


• De travailler autour d’une grande variété d’objets
On n’est plus limité à usiner et plier des plaques mais on peut véritablement refaire, modifier ou créer toutes sortes de pièce, même complexe. On peut donc vraiment intervenir autour des produits réels du quotidien.


• D’accéder avec les élèves à des systèmes techniques plus riches
et actuels, et contribue à valoriser l’image de la discipline aux yeux des élèves comme de ceux des parents.


• De libérer la créativité
Pour les raisons évoquées ci-dessus et aussi parce qu’on est plus contraint par la méthode de fabrication. Exemple avec un simple trou dans une pièce : il sera rond et droit si on le réalise par perçage avec une perceuse. Par impression 3D on lui donne la forme que l’on veut, en étoile, courbe…


• Un gain de temps*
Sans intervention manuelle on réalise rapidement une pièce en une seule fois. Ainsi on peut laisser les élèves se tromper, corriger et réessayer, sans perte de temps (investiguer). La réalisation avec les outils « traditionnels » (scie, perceuse, plieuse, MOCN, etc.) est très chronophage.

On ne laisse pas les élèves « aller dans le mur » : ils n’auront pas le temps de recommencer. Ca induit une démarche « un peu » téléguidée par le professeur.
L’imprimante 3D travaille toute seule, en silence et produit des pièces finies, le seul temps perdu sera de modifier le modèle volumique puis de relancer une impression. On peut beaucoup plus facilement, laisser un élève se tromper, tester sa solution, se corriger et trouver lui-même une solution.

En technologie l’impression 3D facilite grandement une pédagogie active alors que les outils plus traditionnels, par manque de temps, induisent plutôt une pédagogie frontale.


• De réintroduire un peu de concret
(ou d'aider à en maintenir) dans un système éducatif qui s’appuie de plus en plus les outils numériques et la virtualisation à l’excès des objets. En bout de chaîne, l’imprimante 3D permet très simplement le retour et la confrontation au réel.

* L’impression 3D est un processus lent, la pièce ne sort pas à la vitesse d’une photocopie, mais le plus souvent bien plus rapide pour une production unitaire que l’ensemble des gestes qu’il faudrait faire pour réaliser la même pièce par d’autres procédés.




RETOURS D'EXPÉRIENCES

Les premières imprimantes 3D arrivent le plus souvent dans les établissement sous l’impulsion du professeur de technologie. Mais l’impression 3D intéresse aussi d’autres disciplines qui découvrent son intérêt.

Une imprimante 3D n’est pas seulement un outil pédagogique pour investiguer autour de projets technologiques ! C’est aussi un outil pour fabriquer facilement et pour pas cher des pièces utiles dans d'autres matières et contextes pédagogiques.

Ci-dessous, quelques exemples pluridisciplinaires d'implantations d'imprimantes 3D dans des collèges que nous avons accompagnés :

• Un professeur de technologie et ses élèves sont devenus des sous-traitants pour le professeur de sciences-physiques en refabriquant, pour un prix dérisoire de plastique, des porte-éprouvette trop chers chez le fournisseur
• Un professeur de technologie et ses élèves sont devenus des sous-traitants pour le professeur de mathématiques en fabriquant des modules géométriques manipulables pour démontrer les fractions ou le théorème de Pythagore
• Un professeur de français a monté un projet avec les professeurs de technologie et d’arts plastiques pour imaginer un monde fantastique, en écrire l’histoire, en imaginer et dessiner les personnages avant de les réaliser par impression 3D
• L’impression 3D a été utilisée par des élèves en histoire de l’art pour fabriquer des objets anciens ou de design afin de les montrer en «presque» vrai lors de l’exposé
• Un professeur d’arts plastiques étudiant le design a permis à ses élèves de créer des structures en 3D avec les outils numériques accessibles aujourd’hui
• En enseignement adapté, les enseignants impriment en 3D des matériels qui n’existent pas sur catalogue faute de marché suffisant ou que l'on n'a pas toujours sous la main : volumes géométriques pour que des malvoyants puissent s’en faire une représentation... On m’a parlé aussi de certains élèves dont le handicap les empêche de percevoir un dessin sur papier, il leur faut un objet en main pour percevoir.


Pour en savoir plus sur les imprimantes 3D, n'hésitez pas à consulter nos articles sur :
- Les critères de choix des imprimantes 3D, afin de différencier les critères pertinents des "faux" critères à éviter
- Les projets d'impression 3D, afin de découvrir quelques exemples concrets