Fabrication par impression 3D⚓︎
Un kit individuel complet, imprimé en 3D (avec une imprimante monofilament).
Zoom sur les pièces et leur empilement.
Présentation⚓︎
Objectif
À l'issue de ce tutoriel, vous serez capable de fabriquer un kit analogue à Code en Bois à l'aide d'une imprimante 3D. Ce tutoriel peut faire partie d'une séquence ou d'un projet de classe. #STIAM
À qui s'adresse ce tutoriel ?
Aux enseignants des cycles 3 et 4 et du lycée, et plus généralement à toute personne souhaitant produire ses propres ressources éducatives autour de la pensée informatique.
Difficulté de réalisation
Cette procédure est très facile à mettre en œuvre, elle peut convenir à des enfants de primaire dès le cycle 3 et à des collégiens.
Budget
On fait l'hypothèse d'un utilisateur qui dispose déjà des équipements (imprimante 3D) et d'outillages simples de bureau ou de cuisine.
| Budget estimé | |
|---|---|
| 1 seul kit Code en Bois | 40 € — 50 € |
| 1 petit groupe (10 élèves) | 60 € — 90 € |
| 1 classe entière (28 élèves) | 100 € — 140 € |
Temps de préparation
La réalisation nécessite d'imprimer en 3D l'intégralité des pièces du kit et dépendra fortement de la vitesse de l'imprimante et de la taille du plateau.
| Temps de travail cumulé (1 adulte) | Temps d'impression 3D | Temps de séchage | |
|---|---|---|---|
| 1 équipe (individuel) | 1 h sans peinture, 2 h avec | 6 à 10 h | 24 h |
| 14 équipes (classe) | 5 h sans peinture, 8 h avec | 70 à 100 h | 24 h |
Fichiers à télécharger
Les fichiers source sont disponibles dans le dépôt Ressources, séparés en deux dossiers selon le type d'impression 3D (en creux ou en relief). On propose des formats STL directement imprimables, des formats STEP modifiables, et les fichiers projets sous FreeCAD.
Choix de la technique :
- Impression 3D en une seule couleur puis peinture des briques.
- Impression 3D en deux couleurs :
- automatiquement si votre imprimante gère le multifilament
- manuellement en faisant des pauses pour changement de bobine.
Consommables (option multifilament)⚓︎
- Filament PLA — Pour 1 équipe : au total 400-500 grammes de filament PLA diamètre 1,75 mm. En cas d'environnement difficile (forte chaleur, exposition au soleil ou à l'humidité), on choisira plutôt du PETG. Pour un kit analogue à Code en Bois, on propose la répartition : 30 % bleu, 20 % jaune, 20 % violet, 15 % rouge, 10 % blanc, 5 % noir.
- [Optionnel] Peinture magnétique.
- [Optionnel] Crochets à tableau standard avec leurs vis, rondelles métalliques — 2 de chaque par équipe.
- [Optionnel] Chiffres aimantés en mousse — achetables chez Code en Bois.
Consommables (option monofilament)⚓︎
Avec une imprimante monofilament il est assez laborieux de réaliser des impressions multicolores (montage a posteriori ou changement fréquent de bobine, qui sont des solutions irréalistes dès que vous voulez faire plus d'1 ou 2 kits). Vous allez donc devoir imprimer des briques blanches puis les peindre au rouleau.
- Filament PLA — 400 grammes de filament 1,75 mm couleur blanc mat (par équipe). Privilégier le PLA pour l'accrochage de la peinture. En cas d'environnement difficile, choisir du PETG.
- Peinture acrylique — plusieurs teintes selon votre préférence. Exemples : Orange mat, Fushia rose mat, Terracotta mat, Bleu turquoise, blanc.
- [Optionnel] Sous-couche d'accrochage acrylique blanche (ex : Gesso, ou en spray) — recommandé si votre fil d'impression n'est pas blanc.
- Vernis marin en spray (120 ml/équipe) ou en pot.
- Crochets à tableau triangulaires avec leurs vis, rondelles métalliques, tournevis — 2 de chaque par équipe.
- [Optionnel] Papier de ponçage grain 400.
- [Optionnel] Peinture magnétique grise.
- [Optionnel] Chiffres aimantés 0-9, type aimants de réfrigérateur — achetables chez Code en Bois, remplaçable par un film autocollant pour feutre Velleda.
Outillage (option monofilament)⚓︎
- Imprimante 3D
- Accessoires pour la peinture : petit rouleau de peinture en mousse avec son étrier, gobelet, eau, essuie-tout, bâche de protection.
- [Optionnel] Gants nitrile de protection.
Impression 3D monofilament + peinture.
Étape 0. Conception des modèles CAO (optionnel)⚓︎
Nous vous proposons de télécharger directement les modèles déjà prêts à imprimer, mais vous pouvez reprendre nos modèles de pièces sur votre logiciel CAO ou les recréer à partir de zéro.
Vidéo tutoriel de conception d'une pièce Code en Bois sur FreeCAD :
Vidéo tutoriel similaire, sur TinkerCAD :
Un exemple de design de briques accessible et copiable dans votre compte TinkerCAD : Brique creuse — éléments et ensemble
Aperçu du design dans TinkerCAD.
Étape 1. Fabrication des briques en 3D⚓︎
Si vous avez une imprimante qui gère le multifilament, c'est parfait, vous pourrez tout imprimer directement. Cela coûtera juste un peu plus cher pour acheter les bobines de chaque couleur. L'attribution d'une couleur de filament dans le slicer peut se faire :
- directement avec l'outil pinceau (un peu long parfois pour les petites lettres)
- via une conception multi-body dès la CAO.
Si votre imprimante est monofilament (le plus répandu), il faudra tout imprimer en blanc puis peindre les briques.
Astuce : multifilament « manuel » sur imprimante monofilament
Si vous avez du temps, il est possible sur une imprimante monofilament de changer la bobine pour mettre une autre couleur, cela fonctionne bien mais nécessite un arrêt de l'impression au bon moment. Cela requiert aussi d'avoir un design où les couleurs sont empilées verticalement, pas question d'avoir du texte mélangé à du support dans la même couche.
Comment programmer une pause ? Dans le slicer, une fois la pièce découpée, amenez le curseur de parcours des couches à l'interface, et faites un clic droit sur le curseur pour choisir « faire une pause ». Relancez un découpage du design, et la pause est programmée. Mettez une petite alarme pour ne pas laisser en pause l'impression toute la nuit ! Au moment de la pause, procédez au changement de bobine et redémarrez, cela devrait être quasi invisible.
La machine se met en pause au numéro de couche prévu, et attend le changement de filament.
Une bobine blanche pourra suffire si vous choisissez des teintes de peintures pas trop claires.
Mes choix de couleurs pour le multifilament.
Conseils pour l'impression 3D
- Si vous faites des briques de code avec l'écriture en creux, c'est plus simple à empiler et imprimer. Vous pouvez choisir de les imprimer face recto vers le haut ou à l'envers, ce qui donnera une surface plus lisse.
- Si vous faites des briques avec du texte en surépaisseur, il faudra prévoir un creux dessous pour faciliter l'empilement. Attention aux logos qui peuvent vite se rapprocher du bord.
- Une hauteur de couche variable permet un meilleur rapport vitesse/qualité.
- Un taux de remplissage de 15 % est tout à fait suffisant.
- Si vous faites des briques PIVOTE, adaptez la taille du petit trou à votre visserie.
Étape 2. Peinture (option monofilament uniquement)⚓︎
Si vous avez imprimé tout en blanc (sauf certaines pièces à peinture claire, une impression sombre peut être meilleure pour le contraste), vous pouvez passer aux étapes de peinture.
Préparation
La préparation du support peut améliorer l'aspect et la tenue de la couche, même si nos tests n'ont pas montré de différence flagrante. Pour gagner du temps, on peut sauter la partie préparation pour les flancs des briques et ne s'occuper que du dessus.
- Léger ponçage au grain 400.
- [Optionnel] Application d'une sous-couche type Gesso pour acrylique blanc, au rouleau, en appuyant bien. C'est vraiment recommandé si vous imprimez des briques en fil sombre. Séchage 6 h, puis léger ponçage au grain 400 pour lisser la sous-couche.
Passage au rouleau de la sous-couche. Profitez des emboîtements pour faire plusieurs briques à la fois !
Peinture couleur
Utilisez un rouleau en mousse dense pour appliquer la peinture sur les briques. Commencer par les flancs, puis le dessus. Le dessous n'est pas nécessaire.
Rotation du rouleau pour bien atteindre le fond des encoches. Astuce plus rapide : peindre les flancs d'une pile de briques d'un coup.
Ne pas trop appuyer sur les écritures, privilégier plusieurs va-et-viens répétés.
Étape 3. Finitions des pièces⚓︎
À ce stade, les pièces ressemblent à ça. Il reste à finaliser les pièces RÉPÈTE et PIVOTE.
Exemple de rendu multifilament.
Exemple de rendu monofilament + peinture.
Briques RÉPÈTE
On propose de customiser les briques RÉPÈTE avec une zone modifiable pour placer ou écrire un chiffre. Consultez la procédure dédiée.
Passage d'un vernis de protection
Le vernis permet de protéger contre les rayures et l'écaillage de la peinture, on conseille un vernis extérieur (ex : vernis marin) en spray.
Spray vernis (porter des équipements de protection).
Briques PIVOTE
On propose de customiser les briques PIVOTE avec un mécanisme vissé afin de spécifier la direction gauche ou droite. Consultez la procédure dédiée.
Étape 4. Stockage et entreposage⚓︎
Une fois prêtes, les briques peuvent être stockées ensemble, avec des élastiques ; les briques fabriquées en impression 3D (et encore plus si c'est en PETG) sont solides et peu sensibles aux chutes.
Attention à la chaleur
Le PLA est sensible aux fortes températures (ne pas dépasser les 40 °C, donc ne pas laisser au soleil) ou dans un endroit très humide.