David Martel
Voilà trois mois que nous avons des imprimantes 3D à l’école secondaire De Rochebelle grâce à la contribution de 4 000 $ du fonds d’aide au développement du milieu de la Caisse de Sainte-Foy. Ceci a mené à la création du club d’impression 3D De Rochebelle. Notre magnifique logo issu de celui de l’école a d’ailleurs été créé par les élèves. La présentation du projet a déjà été faite dans cet article. Après trois mois, voici quelques réflexions quant à l’impression 3D.
L’impression 3D demande du temps
Je ne compte pas le nombre d’heures passé chaque cycle à m’occuper des imprimantes, mais il y en a plusieurs. Comme c’est un projet très stimulant, même si gérer le club 3D m’ajoute du travail, cela ne me dérange pas. Heureusement, je peux compter sur les membres du conseil du club (des élèves) qui s’occupent de certaines tâches. L’essentiel du temps est consacré à la gestion des impressions et à la résolution des problèmes quand ils surviennent.
Gérer les impressions se fait assez bien, mais nécessite plusieurs interventions durant une journée. De manière générale, les impressions sont effectuées en deux temps : l’avant-midi et l’après-midi. Lancer les impressions nécessite une quinzaine de minutes. L’imprimante doit préchauffer la tête d’impression et le lit (surface sur laquelle la pièce est imprimée). Une fois l’impression en route, il faut s’assurer que l’impression des premières couches se fait selon le plan établi. Bien entendu, d’autres tâches peuvent être faites durant ce temps. Comme ma classe est adjacente au local du club d’impression 3D, je peux y jeter un coup d’oeil régulièrement pour m’assurer que tout imprime bien.
Une fois l’impression terminée, il faut décoller la ou les pièces du lit d’impression. Soit ça va vraiment bien, soit c’est le calvaire. De manière générale, toutes les pièces arrivent à être décollées sans problème, mais il m’est déjà arrivé d’en abimer quelques-unes. Des fois, il faut tellement forcer que le lit d’impression n’est plus au niveau. Une fois les pièces décollées, il faut souvent retirer les contours de jupe (deux couches de plastique imprimées autour de chaque pièce). Cela peut être fastidieux étant donné l’épaisseur très mince du plastique, mais pour le PLA, j’ai trouvé une solution très simple : chauffer le lit d’impression à la température de l’ABS (autour de 100 à 110 degrés). Le PLA se décolle très bien à cette température un peu trop élevée pour lui.
Mis à part le temps pour gérer les impressions, l’impression 3D amène son lot de surprises et de problèmes à résoudre. D’ailleurs, l’impression 3D n’est pas faite pour ceux qui aiment que les choses fonctionnent toujours du premier coup. Chaque imprimante a eu certains problèmes que nous avons dû résoudre. Par exemple, la FlashForge Creator Pro avait une de ses deux buses d’impression plus basse que l’autre. La première imprimait alors que la seconde arrachait ce que la première venait d’imprimer. Il a donc fallu désassembler les têtes d’impression pour faire quelques ajustements. La Wanhao Duplicator i3 a connu une phase ou mettre le lit d’impression au niveau était impossible. Avec de la patience et plusieurs essais infructueux, nous y sommes arrivés. La Sunhokey Prusa a encore quelques problèmes au niveau de l’impression quand ce n’est pas la tête d’impression qui bloque. On peut imprimer des cubes parfaits, mais pour les formes plus complexes, cela se gâte un peu. Nous n’avons toujours pas trouvé la configuration idéale.
Enfin, il faut également du temps pour rencontrer les membres du conseil. Nous avons commencé à une fois par cycle puis avons augmenté à deux. Cela ajoute donc deux midis par cycle à ma tâche déjà à 100 %, mais quand on aime faire quelque chose et qu’on sent que cela est important pour d’autres, le temps devient secondaire.
L’impression 3D demande une gestion rigoureuse
La sécurité du matériel
Le matériel 3D doit être géré avec soin. Après tout, nous avons du matériel pour une valeur totalisant 4 000 $ et même plus si on tient en compte la valeur des objets imprimés. Nous avions à l’école un petit local seulement utilisé à l’occasion pour des rencontres de toutes sortes. Comme il est adjacent à une de mes classes, ce local était tout indiqué pour l’entreposage des imprimantes et du matériel. Le tout est rangé dans des armoires barrées. On le sait, dans une école, il arrive régulièrement que des gens touchent à des choses qu’ils n’auraient pas dû toucher. Il y a souvent des activités la fin de semaine (compétitions sportives, cadets, etc.) et la clé des locaux est la même partout. Je tenais donc à ce que tout soit verrouillé. Il y a une armoire pour les imprimantes, une pour le filament et les outils (spatules, pinces, cartes mémoires) et une pour les produits fabriqués par le club. Le président et le trésorier du club ont la clé de ces armoires. Pour accéder au local, ils doivent seulement demander à un enseignant ou à un membre du personnel de leur ouvrir la porte. Oui, les élèves peuvent être seuls dans le local, mais moi ou d’autres membres du personnel ne sommes jamais très loin.
La gestion des filaments
Nous avons également fait un tableau des filaments avec les caractéristiques du plastique, le fournisseur, le cout de revient et le cout vendu. Chaque bobine porte un numéro selon sa catégorie :
- 1 à 20 : PLA standards
- 20 à 30 : PLA avec remplissage (bois, bronze, cuivre, etc.)
- 30 à 40 : PLA avec couleurs changeantes (selon la température, la chaleur, brille dans le noir)
- 40 à 50 : PLA particuliers (haute performance, carbone, etc.)
Au début, nous avions aussi fait une feuille de suivi pour chaque bobine. Ainsi, les détails de chaque impression étaient notés (dates, poids de la pièce, profil utilisé, etc.). Cependant, après quelques jours d’expérimentation, cette méthode de fonctionnement s’est avérée beaucoup trop lourde. Nous avons donc choisi de prendre régulièrement le poids de chaque bobine. Comme une bobine neuve de 1 000 g de plastique pèse habituellement 1 240 grammes en comptant le support, il est facile de savoir combien de filament il reste sur une bobine.
La gestion des fichiers
Nous avons 7 cartes mémoires ce qui est amplement suffisant pour l’instant. Puisqu’il y a plusieurs utilisateurs et plusieurs imprimantes, nous nous sommes dotés d’une manière de nommer les fichiers pour assurer un suivi adéquat des impressions. Il s’agit de MOIS-JOUR-IMPRIMANTE-NOM DU FICHIER. Pour l’imprimante, nous utilisons une lettre ( F pour FlashForge, W pour Wanhao et P pour Prusa). Voici un exemple de nom de fichier : 02-19-F-supporttelephone. Régulièrement, un élève prend les fichiers des cartes mémoire et les transfère dans l’ordinateur du club.
La gestion des impressions
Avoir trois imprimantes et plusieurs personnes pour s’en occuper est très intéressant, mais augmente la complexité. Nous avons dû trouver un moyen clair et efficace que tous sachent quels objets imprimer et quelle imprimante utiliser. Au départ, les élèves ont soumis l’idée d’un document électronique partagé sur Drive. Cependant, comme il n’y a qu’un seul ordinateur dans le local du club, cette solution a été mise de côté. Nous avons donc fait installer un tableau blanc dans le local. Ce dernier sert à afficher des messages, mais aussi à faire le suivi des impressions. Avec du ruban à masquer, nous avons fait un tableau en trois sections (une pour chaque imprimante) divisées selon les jours de la semaine. Quand une impression doit être effectuée, les détails de cette dernière sont inscrits sur un post-it qui est placé sous l’imprimante requise vis-à-vis le jour où l’impression doit avoir lieu. Le post-it contient le nom du fichier et la carte mémoire sur laquelle il se trouve, la couleur du filament à utiliser et le numéro de la bobine ainsi que le temps d’impression prévu par le logiciel. Cela dit, nous avons acheté Simplify3D selon les conseils du président du club. Pour l’instant, tous les réglages par défauts fonctionnent très bien avec la FlashForge Creator Pro (PLA et ABS) et la Wanaho Duplicator i3 (PLA). La licence permet d’installer le logiciel sur deux ordinateurs ce qui est suffisant pour l’instant.
La gestion des projets des élèves
J’ai eu l’idée de faire créer un objet 3D à chaque élève. Pour l’instant, j’ignore encore si c’est une bonne idée. Cela signifie qu’il faudra imprimer 171 objets. Cela n’est pas tout, les objets devront être imprimés en l’espace d’une vingtaine de jours, car ils seront requis dans le cadre de l’exposition du projet de niveau du 23 mars. Pour la réception des projets, j’ai créé des dossiers de demande de fichiers sur Dropbox (un pour chacun des 6 groupes). J’ai aussi créé un code de 4 chiffres pour chaque élève, code qu’ils utiliseront pour nommer leur fichier. Ces numéros sont disponibles dans un classeur partagé sur Google Drive. Ce dernier sera aussi utilisé pour faire un suivi des impressions par les membres du conseil à l’aide d’un code de couleur. J’espère que cela facilitera le suivi des impressions. Par exemple, les 4 coéquipiers de l’équipe 1 du groupe 31 ont les codes 3101, 3102, 3103 et 3104. Ceux de l’équipe 2 ont les codes 3111, 3112, 3113, 3114. Ces numéros seront utilisés pour nommer les fichiers qui seront lus par les imprimantes, car plusieurs objets seront imprimés en même temps (31-11-12-13-14). Une fois la pièce imprimée, une étiquette avec le numéro sera collée sous cette dernière. Nous pourrons donc les trier par groupe et par équipe. Cela facilitera également la correction des projets. Nous verrons à la fin du mois de mars si cette méthode a fonctionné.
L’impression 3D n’est pas gratuite
Avec le 4 000 $ de la Caisse de Sainte-Foy, nous avons pu acheter trois imprimantes avec des caractéristiques différentes. Je crois qu’il aurait été difficile de se procurer ce matériel sans cette contribution. Peut-être que si le gouvernement avait décidé d’acheter des projecteurs classiques au lieu des TBI/TNI qui sont rarement utilisés pour leurs fonctions interactives, on aurait pu équiper les écoles d’imprimantes 3D, mais c’est une autre histoire. La contribution de Desjardins nous a également permis d’acquérir une quantité non négligeable de filaments, la matière première pour faire des impressions. Ce filament nous permettra par la suite de produire différents objets et de les vendre pour générer des revenus afin de développer davantage le club. Par exemple, lors du gala du mérite étudiant de juin, l’école offre toujours un petit cadeau aux élèves méritants. Ces produits sont souvent des objets promotionnels provenant de l’étranger. Cette année, les objets donnés aux méritants seront fabriqués par les élèves du club d’impression 3D. En plus d’être faits à l’école, les objets seront en PLA, un produit biodégradable. Il permettra aussi au club de faire des profits. Le 4 000 $ tient également compte d’un montant pour les imprévus et la réparation des imprimantes. Les buses d’impression devront éventuellement être remplacées alors que d’autres pièces pourraient briser. Heureusement, ces pièces se trouvent facilement sur Internet.
Cette année, tous les élèves de première secondaire à qui j’enseigne feront leur propre objet 3D dans le cadre du projet de niveau. J’estime que le cout de ces 171 impressions devrait varier autour de 200 $. Pour la présente année, ces frais seront amortis par le 4 000 $. L’année prochaine, on pourrait ajouter un montant sur la facture scolaire de 1 $ ou 2 $ par élève afin de couvrir ces frais. Après tout, si la facture tient compte d’un montant pour l’impression du papier, pourquoi ne pourrait-elle pas le faire pour l’impression du plastique.
L’impression 3D nécessite la collaboration de l’équipe-école
Avant de soumettre la demande de financement à Desjardins, j’ai dû demander l’approbation à la direction de l’école qui a immédiatement embarqué dans le projet. Une fois le financement accordé, il a fallu trouver un local pour ranger l’équipement. En ce sens, la direction a facilité les démarches auprès des autres enseignants. Les employés de maintenance de l’école ont également été mis à contribution afin de réparer les armoires qui ne barraient plus et apporter de l’entrepôt divers meubles pour le local. Le directeur adjoint administratif a également été d’une aide précieuse quand il a fallu commander le matériel. Heureusement, l’école a permis d’avancer le montant nécessaire pour les transactions afin d’être remboursé par la suite par la caisse. Enfin, Claudine, la technicienne en travaux pratiques du pavillon Félix-Leclerc est d’une aide précieuse. Je ne compte plus le nombre de fois où je suis allé chercher un tournevis, des pinces ou tout autre outil nécessaire pour assembler ou démonter une imprimante.
Le club d’impression 3D est encore tout nouveau. Dans un avenir proche, je souhaite permettre à mes collègues d’utiliser l’impression 3D afin d’en faire bénéficier le plus d’élèves possible. Bien entendu, cela demandera des discussions une certaine manière de faire. Qui paiera pour le plastique utilisé par les élèves en arts plastiques par exemple. On ne peut pas dire à un enseignant de venir chercher une imprimante 3D et de la rapporter à la fin de son cours. C’est un peu plus complexe que ça.
L’impression 3D donne du pouvoir aux élèves
Mon objectif avec ce projet est de donner le plus de place possible aux élèves. Ce sont eux qui ont notamment assemblé la Prusa Sunhokey qu’il a fallu construire de A à Z; je n’ai absolument rien fait. Dès le départ, je voulais qu’il y ait un président et un secrétaire-trésorier. Ces derniers ont des tâches qui évolueront au fil de nos rencontres. Le conseil comporte 8 membres (moi y compris). Après quelques rencontres, les élèves se sont eux-mêmes autoproclamés certains rôles au sein du conseil. C’est ainsi qu’un élève s’est vu attribuer les tâches du marketing et de la communication, un autre au département Blender et un dernier à la maintenance du site Internet. Quant aux deux élèves de secondaire 1, ils ont été surnommés les padawan c’est-à-dire des apprentis Jedis, sous l’enseignement d’un professeur qui a le rang de Chevalier ou Maître. Je les aurais surnommés les gestionnaires des impressions, mais bon. En effet, les imprimantes se trouvent dans le pavillon des élèves de première et deuxième secondaire. Ce sont donc ces élèves qui lancent les impressions le matin.
Même s’il y a un gestionnaire du site Internet (maintenant hors service) presque tous les élèves collaborent d’une manière ou d’une autre à la gestion du site. Ainsi, je m’aperçois régulièrement qu’une nouvelle page a été créée ou qu’un nouvel article a été publié. Félix, le président, a même écrit un article concernant une impression qu’il a lui-même fait à la maison, car oui, il a sa propre imprimante qu’il a lui-même construite. Les élèves sont éditeurs de la plateforme (WordPress) alors que deux élèves sont littéralement administrateurs du site. Cela veut dire qu’ils ont donc tous les droits et pourraient même supprimer mon compte. Un petit retour en arrière d’une journée sur le serveur arrangerait les choses, mais voilà un exemple de liberté, mais aussi de confiance que je veux donner aux élèves avec ce projet.
L’impression 3D m’a montré un autre côté de la relation enseignant-élève
Habituellement, quand j’interviens avec des élèves, c’est en classe dans un contexte où j’ai moi-même planifié les règles et les paramètres. Cela est normal puisqu’en classe, mes actions sont orientées vers des objectifs pédagogiques très précis. Avec les élèves du club 3D, c’est différent. Ce n’est plus moi qui contrôle tous les paramètres, nous les contrôlons ensemble. Bien entendu, je leur apporte mon point de vue au besoin. Par exemple, la semaine dernière, les élèves voulaient commander un type de filament avec du nylon. Je leur ai dit que c’était une bonne idée, mais qu’avant de le commander, il faudrait essayer les filaments spéciaux que nous avons déjà (haute performance, bois, carbone).
De plus, les élèves membres du conseil du club viennent parce qu’ils sont intéressés. Ça aussi, c’est différent. Je n’écris pas ça parce que mes cours ne sont pas intéressants. Mais un élève qui a de l’informatique à la P1 le jour 3 n’a pas le choix d’être présent. Les élèves du club, eux, viennent parce que ça leur tente. Par exemple, lors de la dernière session d’évaluation de décembre, les élèves sont passés à plusieurs reprises dans le local du club. Au lieu de retourner à la maison après leur examen d’avant-midi (ils ont généralement un seul examen par jour, l’avant-midi), plusieurs sont venus au club. Cela nous a permis de réorganiser le local et de travailler sur notre première commande spéciale alors que tous auraient pu retourner chacun chez soi (moi y compris). La dynamique entre les élèves est aussi très intéressante; les plus vieux s’occupent des plus jeunes.
L’impression 3D intéresse tout le monde
Pour l’instant, l’impression 3D fascine tout le monde. Ce ne sera sûrement pas le cas dans quelques années, mais c’est encore relativement nouveau pour la majorité des gens. Vous auriez dû voir la réaction des enseignants qui se trouvaient en journée pédagogique quand nous avons reçu les imprimantes; de vrais enfants. Ce fut le cas des élèves, et de tous les adultes présents dans l’école allant du surveillant d’élèves jusqu’aux gens de l’entretien en passant par la technicienne en loisirs. Les imprimantes intéressent également les parents des élèves qui posent régulièrement des questions à leur sujet.
En ce qui concerne mes élèves de première secondaire, je leur parle régulièrement d’impression 3D en leur présentant des tests que le club effectue. Il n’est pas rare que j’apporte une imprimante directement en classe et que je la fasse fonctionner pendant la période. Comme je l’ai mentionné plus haut, le local du club est adjacent à mon local d’enseignement et une porte communique entre les deux. Les élèves vont donc régulièrement voir les imprimantes en pleine action. Étant donné qu’ils font eux-mêmes un objet en 3D, le fait d’avoir parlé d’imprimantes et des impressions leur permet de mieux modéliser leur objet 3D. D’ailleurs, la réussite d’une impression est étroitement liée à la qualité de la modélisation. L’angle avec lequel l’impression est abordée est le design, matière PEI du cours d’informatique que j’enseigne maintenant depuis 6 ans. Oui, j’aurai pu refaire le projet de dépliant pour une sixième année de suite, mais il faut toujours que je trouve une nouvelle idée de projet nécessitant planification et questionnements, et ce, en essayant de finir une fois pour toutes mon essai de maitrise…
Pour ce qui est de mes élèves de PPO de troisième et quatrième secondaire, je leur parle à l’occasion d’impression 3D. J’ai également apporté une des imprimantes pour leur montrer de manière générale le fonctionnement. Cependant, puisque mon local de PPO se trouve dans un autre pavillon, trimbaler les imprimantes n’est pas une chose que je peux faire chaque jour. En PPO, les élèves pourront s’initier à l’impression 3D, mais surtout à la modélisation 3D. L’angle d’approche est totalement différent de celle en première secondaire où on s’attarde au design. Cela entre en plein dans les objectifs de PPO, car plusieurs métiers utilisent la 3D. Les élèves pourront donc découvrir des fonctions de travail reliées à ces métiers. Certains ont déjà commencé.
L’impression 3D peut poser un risque pour la santé
En ce moment, il manque de données scientifiques en ce qui concerne l’émission de microparticules de plastique lors de l’impression. Les quelques recherches à ce sujet indiquent que l’impression 3D libère des particules de plastique dans l’air. Plus encore, l’ABS libèrerait davantage de particules en plus de libérer des particules de styrène qui serait cancérogène. Plusieurs facteurs seraient en jeu dont la durée de l’impression et la température atteinte. En l’absence de règles claires et précises, nous avons choisi d’être prudents lors des impressions. Cela signifie que nous n’imprimons jamais en ABS, sauf pour les rares commandes spéciales (un objet par mois) et que l’impression s’effectue toujours avec la fenêtre du local ouverte ou entrouverte selon la température. Nous prierions également l’impression sur la FlashForge Creator Pro qui est entièrement protégée d’un boitier. Je consulte régulièrement les nouvelles recherches à ce sujet ce qui nous permettra de mieux nous positionner par rapport à l’utilisation des imprimantes.
En conclusion
Un jour, imprimer un objet en 3D sera aussi banal qu’imprimer un texte sur une feuille de papier et les imprimantes actuelles nous sembleront archaïques, un peu comme les anciens téléphones cellulaires ou les vieux fours micro-ondes beaucoup trop gros. Grâce à la caisse de Sainte-Foy, nous avons la chance « d’embarquer dans le train » alors qu’il vient de se mettre en marche.
Vous avez des questions sur l’impression 3D ou vous aimeriez avoir des conseils, communiquez avec moi ( david . martel @ csdecou.qc.ca ).
