Projet 3D – édition 2018

Le projet de l’année dernière étant trop long à imprimer, j’ai apporté des modifications afin d’avoir un projet par équipe de quatre élèves (42) et non un projet par élève (178). Voici le récit de ce magnifique projet d’impression 3D pour des élèves de secondaire 1.

Le projet de niveau

Le projet de niveau vécu par les élèves de première secondaire PEI consiste à créer un forfait voyage (en équipe de 4 ou 5) puis à le présenter lors d’une exposition à des élèves de 5^e année du primaire, d’autres élèves de l’école et les parents des exposants. Toutes les matières sont mises à contribution. En équipe, chaque élève a une ville ou un parc national dans un pays choisi. C’est en univers social que le projet est présenté; les élèves choisissent leur pays et commencent leur recherche. En mathématique, ils calculent le cout du voyage (transport, activités, hébergement, repas, etc.). En français, ils écrivent une carte postale comme s’ils voyageaient dans leur ville. En sciences, ils présentent des animaux emblématiques ou en voix d’extinction et en anglais, ils écrivent une lettre à une agence de voyages ou une simulation de conversation par textos entre deux voyageurs.

La tâche en informatique (design – conception de produit)

L’angle de départ du projet était le contexte mondial expression personnelle et culturelle puisqu’il amène l’élève à créer un objet 3D véhiculant des symboles. L’année dernière, les jeunes avaient dû créer une composition d’objets 3D évoquant leur pays. Les élèves ont eu 7 périodes pour réaliser les armoiries de leur pays composées des éléments suivants :

• un écu ;
• un symbole pour le pays ;
• un symbole par destination (ville ou parc national) ;
• les deux animaux emblématiques.

Les armoiries devaient également tenir debout.

Le tout devait entrer dans les dimensions maximales qui étaient de 120 mm X 160 mm X 20 mm. Puisqu’il s’agissait d’un projet design, ce dernier était réalisé en 4 étapes que voici :

Étape 1 : Recherche et analyse

Les élèves devaient déterminer individuellement quel symbole représentait leur pays et leur destination. Pour y arriver, ils ont utilisé les lieux issus de leur recherche en univers social. Par la suite, en équipe de 4 ou 5, ils devaient mettre en commun leurs idées afin de déterminer quels symboles iraient sur leurs armoiries.

Avant de commencer cette étape, je leur avais présenté mes propres armoiries du Canada. J’avais aussi le résultat imprimé en 3D qu’ils ont pu manipuler. Ce test que j’ai fait m’a amené à enlever la devise du pays qui devait se trouver sur les armoiries au départ. Cette tâche demandait trop de minutie. J’ai également rendu disponible une composition étape par étape des armoiries du Canada afin de montrer aux élèves comment j’ai composé les armoiries du Canada.

Pour réaliser le projet, chaque élève avait son propre document pour les étapes individuelles en plus d’un document d’équipe. Ils sont disponibles ci-haut.

Étape 2 : Développement des idées

Chaque élève devait faire un croquis de ses armoiries à partir des symboles déterminés à l’étape précédente. Afin d’avoir la meilleure idée possible, les élèves devaient faire un croquis des armoiries vues du dessus et vues de côté. Cette étape fut difficile pour plusieurs. Le modèle d’armoiries du Canada m’a été fort utile. Par la suite, l’équipe devait décider quel(s) croquis allaient servir de base pour le projet 3D. Ils pouvaient prendre un croquis en totalité ou faire une composition à partir des idées de chacun.

Étape 3 : Création de la solution 

Les élèves devaient modéliser leur produit à partir du ou des croquis. Pour y arriver, ils ont utilisé le logiciel TinkerCAD. Cet outil gratuit est vraiment le meilleur pour des élèves de secondaire 1. Le point de départ était un document partagé contenant six modèles d’écu. Les coéquipiers travaillent dans le même document TinkerCAD, c’est-à-dire la même composition 3D. La communication a donc été un élément essentiel, car un changement fait par un élève était immédiatement répercuté sur les autres ordinateurs. Dans certaines équipes, cette étape fut plus difficile, car les jeunes avaient des idées divergentes.

Parallèlement au fichier TinkerCAD, les élèves devaient compléter un document dans Google Docs comportant le lien de partage du projet dans TinkerCAD. En effet, on peut accéder à un projet partagé uniquement à partir d’un lien. Pour faciliter la tâche à tous, un élève devait gérer le fichier et partager le lien aux autres dans le document Google. Le seul aspect négatif est l’expiration du lien que TinkerCAD garde valide seulement pendant 14 jours. De mon côté, j’avais accès à chacun des documents Drive. En cas de problème, le porte-parole venait me voir et j’accédais directement à leur modèle 3D.

Parlant du porte-parole, ce document contenant aussi le rôle de chaque élève. En effet, j’avais établi quatre rôles (gestionnaire du fichier, spécialiste du 3D, gestionnaire du projet et porte-parole). Ces rôles furent très utiles, notamment celui du spécialiste du 3D. Régulièrement, les spécialistes de chaque équipe venaient à mon bureau pour apprendre comment importer un fichier, manipuler les objets, convertir un .PNG en .SVG, etc. Ils expliquaient ensuite le tout à leurs coéquipiers. Les gestionnaires du fichier 3D quant à eux possédaient le modèle dans le compte TinkerCAD. Ils étaient responsables de faire des copies régulièrement pour éviter les problèmes de manipulation pouvant survenir dans le fichier partagé. Le gestionnaire de projet s’assurait que chacun faisait bel et bien leurs tâches.

La majorité des élèves ont utilisé des modèles 3D déjà existants. J’avais créé une page sur mon site de cours (maintenant inactif) sur laquelle se trouvaient des liens vers diverses banques d’objets en 3D. Pour ces derniers, ils notaient les adresses Internet puisque les projets sont généralement partagés sous licence Creative Commons. Ils ont également converti des images .PNG en .SVG quand cela s’appliquait. Dans plusieurs cas, les objets 3D ou les images converties devaient être coupés pour être intégrés au projet. Certains élèves ont dû « tricher », car ils étaient incapables de trouver un modèle 3D de leur symbole. Ce fut le cas pour certains animaux plutôt rares ou certains édifices particuliers dans une ville. Dans ce cas, ils ont trouvé un symbole ressemblant à celui qu’ils devaient trouver.

La vérification des objets

Une fois leur design terminé, les élèves venaient à mon bureau pour que nous puissions voir le rendu de leur projet dans le logiciel Simplify3D. Cette étape fut EXTRÊMEMENT BÉNÉFIQUE, car elle a permis de repérer plusieurs problèmes qu’avaient les projets. Dans plusieurs cas, des objets étaient trop petits pour être imprimés (voir ci-dessous). Les ailes des oiseaux ont particulièrement été problématiques. Les élèves allaient donc agrandir le symbole déficient puis revenaient me voir. Des fois, j’allais directement dans leur fichier TinkerCAD afin de les aider. Un autre problème concernait la disposition des objets. Il était fréquent de voir des objets flotter dans les airs. Vue de dessus, ces derniers semblaient collés, mais en changeant l’angle, on se rendait compte qu’il y avait un espace. Sans cette étape de vérification en présence des élèves, plusieurs projets auraient échoué au moment de l’impression. Une fois le projet prêt, je demandais aux élèves de choisir une couleur de PLA parmi les vingt disponibles.

L’impression des projets

Je me suis entièrement occupé de l’impression des projets. Une fois les modèles terminés et vérifiés, je les tranchais dans Simplify puis les exportait sur une carte SD (voir ci-dessous). Les projets se sont tous très bien imprimés avec un taux de succès de 95% à la première tentative. Oui, les jeunes auraient pu apprendre à trancher leur projet. Cependant, comme cette tâche est très complexe, laisser les élèves trancher eux-mêmes leurs objets aurait diminué le taux de succès des impressions (et de blocage des imprimantes) et il aurait fallu en retrancher plusieurs. Les produits n’auraient pas été prêts pour l’exposition du projet de niveau. Certains élèves du club d’impression 3D sont capables de bien trancher leurs projets, mais c’est parce qu’ils ont passé plusieurs midis au club, on eut plusieurs démonstrations et on fait plusieurs essais.

La durée d’impression moyenne d’un projet était de 1h45. Les membres du conseil du club ont convenu de facturer les projets 0,08$ par gramme comparativement 0,10$ pour les commandes habituelles. Ce prix couvre le plastique utilisé et l’utilisation de l’imprimante. L’ensemble des projets a couté autour de 110$

Étape 4 : Évaluation

Une fois les armoiries imprimées, les élèves ont évalué la qualité d’impression de leur produit. Ils les ont aussi mesurées et pesées. Enfin, ils ont écrit un court paragraphe sur les impressions de leur public cible (les visiteur
s de l’exposition) face aux armoiries.

En conclusion

Pour tirer profit de tout le potentiel de l’impression 3D, il faudrait présenter aux élèves un problème nécessitant une solution créée de toute pièce et imprimée en 3D. Cependant, en fonction du temps disponible (deux périodes par cycle) et des objectifs de mon cours, une composition faite à partir d’objets déjà existants demeure un excellent compromis pour initier des jeunes de secondaire 1 à la modélisation 3D et à l’impression 3D.

Les armoiries furent présentées lors de l’exposition du projet de niveau et la réaction des visiteurs est unanime : ils sont tous impressionnés par les objets 3D, mais surtout par l’interdisciplinarité du projet. Les jeunes ont bien aimé ce projet tandis que les enseignants ont trouvé ce projet plus intéressant que celui de l’année dernière.

Les projets

Voici maintenant les photos des projets! Trouverez-vous le pays que les armoiries représentent?