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Application du modeleur volumique en classe de 3ème

Philippe REMY - Collège André Malraux - DIJON

mercredi 12 novembre 2008, par Administrateur

Dans le cadre de la réalisation sur projet (partie conception) et de la réalisation assistée par ordinateur, voici une présentation de la démarche et des travaux réalisés par des élèves de 3ème avec le modeleur volumique Alibre.

L’objet, support de travail, est la lampe d’ambiance, bien connue dans notre académie. Elle se compose :
- d’un CI accueillant 10 D.E.L. assurant la fonction éclairage,
- d’un tube transparent à l’intérieur duquel le CI est placé,
- de deux bouchons en PVC expansé qui ferment le tube et maintiennent le CI,
- d’une plaque de PMMA avec gravure personnalisée,
- de deux supports latéraux réalisés en PVC expansé,
- d’une alimentation assurée par un transformateur.

Les élèves doivent concevoir les supports de la lampe à partir du cahier des charges issu de l’étude préalable. Après avoir réalisé individuellement des esquisses sur papier puis choisi une forme commune pour le groupe (2 à 3 élèves), les élèves travaillent sur le modeleur volumique.

Ils doivent réaliser :
- le modèle 3D du socle en respectant le cahier des charges,
- l’assemblage virtuel de la lampe,
- le fichier d’usinage des socles avec Graal

Modèle 3D du socle

Chaque élève dessine le modèle volumique du socle que son groupe a choisi. Le fichier obtenu sera utilisé pour réaliser le montage virtuel de la lampe, le fichier d’usinage et compléter le dossier technique. Avant de laisser les élèves travailler sur le modeleur, il est nécessaire d’aborder préalablement les notions d’esquisse et d’extrusion, puis de présenter les outils utilisés sur le modeleur à savoir :
- « ligne » et « spline » pour réaliser le tracé de leur esquisse,
- « restreindre » pour effacer tout ou partie des traits inutiles,
- « miroir » pour réaliser une symétrie,
- « extrusion » pour créer le volume.

Pour faciliter leur travail, ils débutent avec un fichier intégrant la forme du perçage et de la rainure du socle. Ils doivent reproduire le contour de la forme du socle en utilisant les outils d’esquisse du modeleur vu ci-dessus. La prise en main de ce nouvel outil est rapide. Les erreurs se manifestent lorsque que l’on passe à l’étape de l’extrusion, soit parce que l’esquisse n’est pas parfaitement fermée, soit parce que certains traits se superposent.

file_download Recherche et détermination de solutions pour le socle
file_download Fiche d’activité : conception du socle avec le logiciel Alibre Xpress
file_download Document ressource sur Alibre Xpress
file_download Fichier de départ réalisé avec Alibre Xpress



Assemblage virtuel de la lampe

Le modèle virtuel de la lampe intègre le choix de socle du groupe. Il permet de valider la fonction d’estime de la lampe et d’illustrer les documents de présentation et de diffusion du futur produit. La notion de contrainte d’assemblage est abordée, dans un premier temps, par une démonstration sur des pièces réelles du résultat obtenu pour chacune des trois contraintes utilisées (alignement, plaquage et tangente). Les élèves travaillent ensuite sur un document où ils doivent indiquer les combinaisons de contraintes d’assemblages nécessaires pour chaque pièce. Ils n’utilisent que des contraintes appliquées à des surfaces.

file_download Fiche d’activité sur les contraintes d’assemblage
file_download Document de travail élève préparatoire à l’assemblage corrigé

Après correction, ce document leur permet de réaliser l’assemblage virtuel de leur lampe sur le module d’assemblage du modeleur. Ils doivent importer les pièces à assembler à partir du fichier d’assemblage « tube-bouchons » déjà réalisé, puis paramétrer les contraintes pour assembler leurs socles et la plaque gravée. Ce travail nécessite un accompagnement plus soutenu du professeur. Souvent, les élèves créent des contraintes sans s’en rendre compte ce qui génère des erreurs. A cette étape, il est important de leur expliquer l’intérêt d’utiliser l’explorateur du projet qui permet de lister les actions réalisées et ainsi, de supprimer ou de modifier les contraintes erronées.

file_download Fiche d’activité pour l’assemblage avec Alibre Xpress
file_download Document ressource pour l’assemblage avec Alibre Xpress
file_download Fichiers Alibre des différents éléments à assembler
file_download Fichier image animée de la lampe en pdf

Fichier d’usinage du socle

Pour arriver au fichier d’usinage du socle sous Graal, il faut passer par cinq étapes :
- mise en plan du modèle 3D du socle,

- exportation du fichier de mise en plan au format DXF,
- importation du fichier DXF dans Graal CAO3D,
- modifications du dessin du socle sous GCAO3D (suppression des vues superflues et du cadre, dimensions du brut, copie du dessin du socle par symétrie, position du dessin sur le brut...),

- paramétrage et enregistrement du fichier d’usinage avec GFAO.

file_download Usiner une pièce créée avec un modeleur volumique(Alibre)

La mise en plan d’une pièce ou d’un assemblage se génère très facilement avec Alibre. Elle permet de revoir la notion de vue projetée à partir d’un volume. Le document obtenu complète le dossier technique du produit et sera utilisé pour l’industrialisation.

L’exportation en DXF et l’importation dans Graal ne relève que de la procédure et développe la notion d’extension et type de fichier.

Les modifications du dessin dans GCAO3D et le paramétrage du fichier de FAO nécessitent, eux, certains pré requis sous Graal vus en classe de 4ème (suppression de vues, modification du brut, déplacement du dessin, copie du dessin par symétrie, passage dans le module de FAO, paramétrage du fichier de FAO...). Ce travail permet de développer la notion de continuité du traitement de l’information, d’utiliser les compétences d’organisation et d’utilisation des espaces de travail personnel et partagés, et de mettre en application les compétences de CFAO acquises en classe de 4ème. Chaque élève réalise son fichier d’usinage. Le premier du groupe qui termine son travail usine le prototype du socle.

Après cette première expérimentation, le modeleur volumique me paraît facilement abordable avec les élèves. Il permet de mettre en œuvre une démarche de conception plus proche des réalités industrielles et facilite la réalisation du dossier technique. Il apporte des ressources graphiques très intéressantes pour une présentation des solutions et pour l’étape de diffusion du produit. Enfin, ce mode de représentation de l’objet accentue la motivation des élèves.