Réaliser le prototype d'un objet

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1 Partie : Design Innovation et Créativité Réaliser le prototype d'un objet Les compétences à maîtriser : Réaliser de manière collaborative le prototype d'un objet pour valider une solution

2 Sommaire : 1 / Qu est-ce que le prototype d un objet? 2 / Comment réalise-t-on un prototype? 3 / Comment fabrique-t-on les pièces qui constituent les objets? 4 / Comment fabrique-t-on la chaîne d information d un objet? 5 / Comment programme-t-on les instructions que l objet doit suivre? 6 / Où peut-on facilement trouver des machines de fabrication?

3 1 / Qu est-ce que le prototype d un objet? C est une première réalisation concrète de l objet qui sert à valider sa conception. Quand on fabrique un nouveau produit,on doit le faire avec précaution. En effet, avant de vendre, commercialiser l'objet, il faut s assurer qu il répond aux attentes pour lesquelles il a été construit. Pour cela, on fabrique un prototype de cet objet, c est-à-dire un objet proche de ce qu'il sera au final. Le prototype n est pas l'objet complet et fini à 100%. Il permet à moindres frais de corriger la fabrication, si l on se rend compte qu il y a un problème quant à la conception ou au respect du cahier des charges. Exemple : Dans le cas d'une voiture, son prototype peut servir à représenter la voiture dans sa totalité, ou simplement une de ses parties.

4 2 / Comment réalise-t-on un prototype? On fabrique les composants qui le constituent, on les assemble et on programme les instructions qu il doit suivre. Exemple On veut fabriquer le prototype d un robot. 1 - On commence par fabriquer les composants qui le constituent : carter, coque de protection Ces pièces sont obtenues grâce aux moyens de fabrication disponibles. Certains de ces composants peuvent aussi être achetés (comme des vis, des moteurs, des cartes de programmation ) quand il est facile de se les procurer. 2 - Ensuite, on assemble ces composants entre eux : on encastre ceux qui doivent être fixes les uns par rapport aux autres et on met en liaison ceux qui doivent bouger. On relie entre eux ceux qui reçoivent ou transmettent de l énergie ou de l information. 3- Enfin, on programme les composants programmables du robot.

5 3 / Comment fabrique-t-on les pièces qui constituent les objets? On utilise des moyens de fabrication qui permettent de faire du prototypage rapide. Aujourd hui, grâce au développement technologique (imprimante 3D, ) prototypage est devenu assez facile, et l'on peut fabriquer des pièces, même si elles sont compliquées. Cela ne nécessite plus de maîtriser un grand savoir-faire professionnel. Réaliser des prototypes de pièces, sans grande expertise du processus de fabrication, c est faire ce qu on appelle du prototypage rapide. En effet, les machines de fabrication sont devenues de plus en plus intelligentes, et réalisent pour nous toutes les tâches complexes qui demandent une vraie expertise. Il faut dessiner sur un logiciel de représentation numérique, et la machine de fabrication se charge ensuite de la produire elle-même. C est ce qui se passe pour les fraiseuses numériques, pour les imprimantes 3D, etc.

6 4 / Comment fabrique-t-on la chaîne d information d un objet? On s appuie sur l utilisation de composants standard que l on relie entre eux. La plupart des objets contiennent des composants qui permettent de commander leur comportement. Il s agit souvent d un microcontrôleur, véritable ordinateur comportant un processeur, de la mémoire et une gestion des entrées/sorties programmables. Il y a aussi des interfaces entre ce microcontrôleur, les actionneurs et les capteurs des objets. Il n est pas nécessaire d avoir des connaissances approfondies pour fabriquer ces composants, car on peut facilement se les procurer. Peu chers, ils sont très performants, faciles à connecter, et se fixent facilement sur des supports. Ainsi, pour la chaîne d information, on est encore dans ce que l on nomme le prototypage rapide.

7 5 / Comment programme-t-on les instructions que l objet doit suivre? On programme les microcontrôleurs à partir de logiciels. Si l on veut qu un objet suive des instructions précises, il faut les lui indiquer. Pour cela, on utilise des logiciels de programmation qui permettent de le faire très facilement. Ces logiciels proposent souvent plusieurs langages de programmation pour décrire ces instructions. En Technologie, nous utiliserons principalement la programmation graphique (Blockly, Picaxe mblock ). L utilisateur peut choisir le langage qui lui convient le mieux. Une fois le programme écrit, le logiciel se connecte à l objet et inscrit les instructions dans la mémoire du microcontrôleur. Après cette étape, l objet est capable de suivre les instructions qu on souhaite lui fournir. C est le microcontrôleur qui pilote son comportement.

8 6 / Où peut-on facilement trouver des machines de fabrication? Dans ce que l on appelle un FabLab. «FabLab» vient de l anglais «Fabrication laboratory». C est un laboratoire de fabrication, dans lequel on trouve tous les moyens de fabrication classiques : des fraiseuses, des découpes laser, des perceuses, des imprimantes 3D, des plieuses, des scies, des machines à coudre, des machines à produire des circuits imprimés On y trouve aussi tous les matériaux qui permettent de les utiliser. Mais c est bien plus que cela! Un tel lieu se veut ouvert à tous : aux bricoleurs, aux inventeurs, aux artistes, aux élèves, aux professeurs, aux professionnels, aux entrepreneurs Chacun y applique le principe du «Do it yourself», c est-à-dire «Fais-le toi-même». En proposant aux gens de faire les choses eux-mêmes, dans un lieu où ils peuvent rencontrer des personnes issues de milieux différents, on développe leur capacité de et d innovation. Un FabLab est donc un vrai laboratoire d idées.

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