Fabrication en argile⚓︎
Les briques d'un kit individuel Code en Bois.
Présentation⚓︎
Objectif
À l'issue de ce tutoriel, vous serez capable de fabriquer un kit analogue à Code en Bois à l'aide d'argile et d'une petite imprimante 3D. Ce tutoriel peut faire partie d'une séquence ou d'un projet de classe. #STIAM
Ce tutoriel présente uniquement les étapes de fabrication. La partie utilisation pédagogique est présentée dans d'autres documents : ressources éducatives.
À qui s'adresse ce tutoriel ?
Aux enseignants des cycles 2 à 4, et plus généralement à toute personne souhaitant produire ses propres ressources éducatives autour de la pensée informatique.
Difficulté de réalisation
Une procédure très facile à mettre en œuvre, avec des enfants de primaire ou collège, qui nécessite un peu de temps de l'enseignant pour quelques impressions 3D au préalable ; toutefois on peut se passer d'imprimante 3D si on se contente de découper et graver les formes au couteau, mais ce sera moins beau !
Budget
On fait l'hypothèse d'un utilisateur qui dispose déjà des équipements (imprimante 3D) et des outillages domestiques ou de cuisine.
| Budget estimé | |
|---|---|
| 1 seul kit Code en Bois | 60 € — 75 € |
| 1 petit groupe (10 élèves) | 80 € — 110 € |
| 1 classe entière (28 élèves) | 150 € — 180 € |
Temps de préparation
La réalisation nécessite principalement du temps de séchage. Le moulage des pièces sera rapide s'il est fait à plusieurs, et nécessitera un peu d'espace à plat.
| Temps de travail cumulé (1 adulte) | Temps d'impression 3D | Temps de séchage | |
|---|---|---|---|
| 1 équipe (individuel) | 2h | 7 à 12h | 4 jours |
| 14 équipes (classe) | 6h | 10 à 15h | 4 jours |
Consommables⚓︎
- Argile blanche autodurcissante — entre 0,5 kg et 1 kg par équipe d'élèves (selon épaisseur désirée).
- Filament PLA — 400 grammes de filament 1,75 mm couleur indifférente.
- Peinture acrylique plusieurs teintes selon votre préférence :
- Crealia : Caramel mat. 20 ml/équipe.
- Crealia Fushia rose mat 20 ml/équipe.
- Crealia Terracotta mat 20 ml/équipe.
- Monali Bleu turquoise 40 ml/équipe.
- [Optionnel] un marron pour une police d'écriture sombre, un blanc écru pour de petites corrections 10 ml/équipe.
- Vernis marin en spray (120 ml/équipe) ou en pot.
- [Optionnel] peinture magnétique (ex : MARABU Magnet).
- [Optionnel] crochets à tableau standard avec leurs vis, rondelles métalliques (rondelles contact M5×12×1.1 Acier zingué M5, ou rondelles standard) — 2 de chaque par équipe.
- [Optionnel] chiffres aimantés en mousse — achetables chez Code en Bois.
Outillage⚓︎
- Imprimante 3D mono-filament.
- Rouleau à pâtisserie ou rouleau de modelage en acrylique.
- Petit rouleau de peinture en mousse avec son étrier.
- Bol, eau, essuie-tout, bâche de protection, planche de bois, tournevis.
- Pinceau fin.
- [Optionnel] gants nitrile de protection.
- [Optionnel] tapis de modelage en silicone.
- [Optionnel] couteau de cuisine.
- [Optionnel] four de cuisine avec température réglable entre 40 et 60 degrés.
Aperçu du matériel complet.
Étape 1. Impression des moules⚓︎
Les moules servent à façonner l'argile à la forme et à mouler les inscriptions sur les briques, en une seule étape. Ils sont fabriqués en 3D, impliquant au total 7 à 12 heures d'impression en plusieurs lots. Une imprimante FDM mono-filament suffit, et une largeur plateau minimum de 18 cm.
Les moules peuvent être téléchargés dans le dépôt Ressources.
Zoom sur 2 emporte-pièces et deux tampons.
La totalité des moules nécessaires pour vos kits. Trois types de pièces : les emporte-pièces, les tampons (en inversé) et quelques petits inserts pour les briques Pivote.
Créer des moules customisés
On peut tout à fait recréer les moules à partir de zéro, en utilisant un logiciel gratuit de dessin 3D ou de CAO. On détaille ce processus dans le tutoriel de fabrication de moules et emporte-pièces.
Conseils d'impression 3D
Pour les tampons de texte, on peut utiliser les paramètres par défaut et une hauteur de couche épaisse. On orientera ces pièces avec la face plate posée sur le plateau.
Pour les emporte-pièces, afin que le bord saillant soit bien fin, on recommande d'utiliser l'option « hauteur de couche variable », en accentuant le paramètre qualité. On orientera ces pièces la face saillante de coupe vers le haut.
Bien orienter les pièces : les faces les plus planes vers le bas.
Attention
Ne pas redimensionner directement les moules sur le logiciel d'impression car les écritures seront alors trop petites pour l'argile.
Étape 2. Modelage des briques⚓︎
C'est la phase la plus amusante ! On conseille d'utiliser de l'argile durcissante à l'air (et non de la pâte à modeler durcissante qui est trop collante) de couleur claire. La quantité nécessaire dépend de l'épaisseur que vous souhaitez obtenir. On propose une épaisseur de 5 mm, qui donnera 4 mm après séchage. Des épaisseurs trop fines créeront plus de cintrage au séchage, et trop épaisses seront trop longues à sécher.
Faites un boudin puis écrasez-le au rouleau jusqu'à l'épaisseur désirée. Posez l'emporte-pièce sur la couche d'argile, puis le tampon, et appuyez bien dessus. Maintenez le tampon appuyé pour retirer doucement l'emporte-pièce ; puis décollez le tampon délicatement. La pièce d'argile pourra ensuite être soulevée en pliant le tapis ou en utilisant un couteau. Il n'est pas gênant d'avoir des petites imperfections sur les bords, elles pourront être grattées une fois sèches.
La brique PIVOTE⚓︎
Cette brique est un peu plus délicate, car on doit visser un mécanisme dessus. Une fois l'emporte-pièce et le tampon placés, le tampon a un picot qui fait un petit trou jusqu'en bas de la brique. On soulève alors l'ensemble. On vient placer l'insert sur le pic, on appuie sur le tampon une nouvelle fois pour bien accrocher l'insert dans la pâte, et le tour est joué.
L'insert permettra de visser correctement la vis sans fendre l'argile.
Séchage⚓︎
Le séchage est important
- Laisser sécher obligatoirement à l'air libre 48 heures minimum, idéalement 5 jours (quoi qu'en dise l'emballage) ; on peut retourner les briques régulièrement.
- Après 48h, on peut finaliser le séchage en mettant au four à basse température (~40 °C quelques heures). Pas avant sinon il y a un risque de fissure élevé.
Astuce
Pour savoir si votre pièce est sèche, pesez-la chaque jour : si le poids n'évolue plus, c'est qu'elle est totalement sèche !
L'argile se rétracte d'environ 10 % après séchage complet, c'est aussi un moyen de vérifier le séchage. Attention donc à la compatibilité dimensionnelle avec les pièces Code en Bois classiques.
Après séchage, on peut réaliser un petit ponçage des défauts avec du papier de verre.
Du papier grain 120 est généralement suffisant pour le gros et la finition.
Étape 3. Peinture des briques⚓︎
La peinture se fait avec un petit rouleau mousse pour laisser bien blanc les textes et les dessins sur les briques. Le rouleau absorbe beaucoup de peinture donc évitez de changer de couleur trop souvent !
Conseil
Plus le pictogramme est évasé, plus il faut faire attention à ne pas trop appuyer avec le rouleau (on peut appuyer en restant sur les bords du design) pour éviter de colorer le fond.
Contraste écriture-peinture sur les briques claires
Si on souhaite avoir une « police » sombre (par exemple sur des briques jaunes), pour améliorer le contraste, on peut peindre au préalable les creux en foncé avec le pinceau fin. Il faudra alors deux bonnes couches d'acrylique au rouleau (ou une sous-couche de blanc) pour ne plus voir les bavures.
Le séchage de la peinture acrylique est très rapide, 30 minutes suffit.
Customisation des briques RÉPÈTE
Les briques Répète peuvent accepter un chiffre (nombre de répétitions), et la réalisation de cette fonctionnalité est décrite dans la procédure dédiée.
Application du vernis
On peut alors passer directement au vernis.
Le spray vernis devra se faire en extérieur ou avec une aspiration et des gants. Un séchage de 2 heures sera ensuite nécessaire. On privilégie le vernis marin qui est le plus résistant aux rayures et au jaunissement ; sinon un vernis simple en deux couches pourra convenir.
Brique PIVOTE
Il restera alors à visser les flèches dans la brique PIVOTE, ce processus simple est expliqué dans la procédure dédiée.
Étape 4. Stockage et entreposage⚓︎
Une fois prêtes, les briques peuvent être stockées ensemble, avec des élastiques. On peut utiliser un chiffon pour les enrouler individuellement et éviter les chocs. Un avertissement aux élèves sera utile pour éviter les chutes !
Résistance à la casse
La résistance à la manipulation et aux rayures est forte, grâce au vernis.
La résistance aux chutes et aux chocs est faible. Des tests ont montré qu'une chute de la hauteur d'une table d'école causait la casse d'une brique en cas de sol très dur, sinon elle résiste en général. Un temps de séchage plus long et progressif améliore la solidité, l'augmentation de l'épaisseur également.
Le cintrage des briques peut également causer de la casse lors du stockage. Un séchage avec retournement régulier améliore la planéité des briques.