Fabrication par découpe laser⚓︎
Un exemple de réalisation en découpe laser.
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 découpeuse laser, en gravant et coupant des plaques de bois. Ce tutoriel peut faire partie d'une séquence ou d'un projet de classe, par exemple dans le cadre de l'approche #STIAM (Sciences, Technologie, Ingénierie, Arts, Mathématiques).
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
Une procédure facile à mettre en œuvre, qui nécessite juste quelques réglages de paramètres de gravure ; il peut convenir à des enfants de fin de primaire et à des collégiens, certaines étapes étant sous la responsabilité d'un adulte.
Budget
On fait l'hypothèse d'un utilisateur qui dispose déjà des équipements (découpeuse laser) et d'outillages simples de bureau ou de cuisine.
| Budget estimé | |
|---|---|
| 1 seul kit Code en Bois | 70 € — 90 € |
| 1 petit groupe (10 élèves) | 90 € — 140 € |
| 1 classe entière (28 élèves) | 150 € — 180 € |
Temps de préparation
Le temps nécessaire est proportionnel au nombre d'équipes (1 kit = 1 équipe = 1 binôme d'élèves, ou trinôme éventuellement) et dépendra fortement de la vitesse de la découpeuse et de la taille du plateau.
| Temps de travail cumulé (1 adulte) | Temps de découpe laser | Temps de séchage | |
|---|---|---|---|
| 1 équipe (individuel) | 3 h | 1 h | 12 h |
| 14 équipes (classe) | 6 h | 4 h — 8 h | 24 h |
Fichiers à télécharger
Les fichiers sont disponibles dans le dépôt Ressources. On propose des fichiers au format SVG, selon deux formats différents de plaque, et des fichiers XTOOLS pour ouvrir directement si vous avez une machine de cette marque.
Consommables⚓︎
Aperçu du matériel complet pour le tutoriel.
- Plaques de bois — Contreplaqué de peuplier classe de collage I (intérieur). Éviter le MDF qui est difficile à peindre. Choisir des plaques bien plates.
- Pour 1 équipe : 0,2 m² environ
- Pour 14 équipes : 2 m² environ
- Épaisseur maximale : 5 mm pour une machine de 10 W, jusqu'à 8 mm pour une machine de 20 W ou plus.
Conseil
Dans des enseignes grand public (Leroy Merlin, etc.), le bois est assez cher. Pour équiper une classe entière on pourra se tourner avantageusement vers des fournisseurs spécialisés (Gedibois, Barillet…).
- Peinture en spray — Proposition de couleurs :
- Couleurs plutôt foncées (si gravure claire) : Montana Gold Malachite G6130, Yellow Submarine G1210, Blast Red Orange G2090, Pink Pink G3130, Black Red G3080
- Couleurs plutôt claires (si gravure foncée) : Pool G6230, Yellow Submarine G1210, Blast Orange G2030, Frozen Raspberry G3110
- Pour les briques spéciales (répète, pivote) — peinture magnétique grise, crochets à tableau triangulaires avec leurs vis, rondelles métalliques (2 de chaque par équipe), chiffres aimantés 0-9 (remplaçable par un film autocollant pour feutre Velleda).
- [Recommandé] Vernis marin ou vernis extérieur en spray (fixer les tranches brûlées), environ 40 ml/équipe.
- [Optionnel] Marqueur à alcool marron foncé (recolorer les tranches après ponçage), ex : Copic Ciao écorce foncée E-49.
- [Optionnel] Rouleau de film de protection pour découpe laser ou vinyle (éviter les traces de brûlure sur la peinture lors de la découpe).
- [Optionnel] Colliers de serrage nylon si jamais la plaque est cintrée.
Outillage⚓︎
- Découpeuse laser minimum 10 W — diode ou laser.
- [Optionnel] Matériel de ponçage (ponceuse stationnaire ou papier de verre + lime).
- [Optionnel] Scie sauteuse ou scie circulaire (découpe des plaques de bois), mais le plus simple est de faire découper le bois à la bonne taille en magasin.
- [Optionnel] Étau de serrage.
- Gants et masque de protection.
- Raclette plastique type pare-brise (si application d'un film de masquage).
Étape 1. Préparation des fichiers⚓︎
Chaque plaque de bois recevra sa propre couleur, et il faut donc regrouper toutes les briques d'une même couleur sur une même plaque de bois, c'est plus simple. On découpera ensuite les plaques à la taille du fichier de design.
Deux options :
- Vous créez vous-mêmes vos fichiers de briques (ex : Inkscape, Adobe Illustrator, CorelDraw…)
- Vous utilisez nos templates tout prêts. Comme chaque découpeuse a une taille de plateau différente, vous devrez étendre votre matrice de formes à partir des formes de base qu'on donne, déjà prêtes à être juxtaposées. On économise les traits de coupe en groupant les pièces ensemble autant que possible. Cela évite que le faisceau laser passe 2 fois au même endroit (suie noire garantie sinon).
Couvrez votre plaque de lignes et colonnes de pièces à découper de la même couleur.
Conseil
Pour optimiser le temps de gravure, privilégier une disposition avec les textes/icônes le plus alignés possible.
Un tutoriel vidéo sur Inkscape (logiciel gratuit/open source téléchargeable sur inkscape.org) est disponible.
Étape 2. Préparation des plaques⚓︎
Découpez les plaques à la dimension voulue (scie sauteuse, scie circulaire, à main…).
Conseils
- Empilez jusqu'à 4 plaques et utilisez des étaux pour découper d'un seul coup : cela fera des découpes nettes et propres et moins de ponçage des bords.
- Si les plaques présentent un fort cintrage (> 5 mm) : découpez en plaques plus petites, ou percez des trous jumeaux aux coins pour pouvoir les accrocher à la grille de découpe laser à l'aide des colliers nylon.
- Pour la peinture spray : des petits mouvements rotatifs, moins visibles.
Appliquez une couleur uniforme avec la peinture spray. Laissez sécher 1 h minimum.
Découpage de plusieurs plaques à la fois à la scie sauteuse.
Peinture spray des rectangles obtenus.
Étape 3. Gravure et découpe⚓︎
La gravure se fait directement sur le bois. Pour étalonner votre machine, vous pouvez demander de sortir une matrice de paramétrage (toutes les machines le font). Les réglages pour une 20 W sont fournis en annexe en bas de page. Le réglage pour une bonne gravure peut être délicat. On vise à graver du texte (mettre le bois clair à nu) sur une couche peinte à la bombe. Si votre machine est de faible puissance ou si vous ne parvenez pas bien à faire une gravure bien claire, vous pourrez opter pour inverser le contraste : des gravures foncées sur un fond de couleur claire, ce qui est plus facile à obtenir.
Deux briques gravées soit en clair sur foncé (à gauche) soit en foncé sur clair (à droite).
Gravez une matrice de réglage gravure (toutes les machines ont cette option) : pour une gravure claire travaillez dans la zone entourée en blanc, pour une gravure foncée dans la zone noire.
Conseil
Parfois changer l'orientation des fibres du bois de 90° peut donner un meilleur résultat. Nous utilisons une orientation parallèle au va-et-vient du faisceau.
Le setup de la plaque, juste posée sur la grille avec 3 aimants.
Un tutoriel vidéo sur le logiciel de découpe est disponible (15 min).
La découpe peut être lancée dans le même batch. Toutefois si vous obtenez trop de traces de brûlure sur les pièces (c'est souvent le cas avec les machines qui n'ont pas la technologie AirAssist), vous pouvez, avant la phase de découpe, faire une pause pour appliquer un film de protection sur le dessus et/ou le dessous du bois.
Conseil
Appuyez bien avec la raclette pour éviter que le film ne se décolle et ne devienne inutile.
[Optionnel] Le rouleau de masquage se découpe au cutter facilement.
[Optionnel] Un outil type raclette plastique permet de bien coller le ruban sur le bois.
Une fois la découpe terminée, sortez les pièces et empilez-les.
- Appliquez un vernis en spray sur les faces brûlées pour fixer le carbone et éviter les traces noires. C'est plus simple que de poncer.
- Laissez sécher 1 h, puis retirez le film de protection des pièces si présent.
Sur une découpeuse de moyenne ou faible puissance, vous aurez probablement des bords un peu brûlés. Un coup de vernis marin sur les tranches empilées fera l'affaire.
Après la découpe, certaines pièces peuvent avoir été mal découpées ou abîmées. Quelques conseils :
- Utilisez une ponceuse pour nettoyer les zones concernées, puis le marqueur marron pour assombrir les zones éclaircies (rendu pro !).
Reprise des zones poncées au feutre.
Aération
La découpe laser génère une forte odeur et des émanations de COV, laissez reposer les pièces une nuit dans une pièce aérée.
Étape 4. Pièces spéciales⚓︎
Consultez les procédures séparées pour la finition des pièces spéciales :
Étape 5. Stockage et entreposage⚓︎
Une fois prêtes, les briques peuvent être stockées ensemble, avec des élastiques.
Un kit terminé et emballé !
Annexe — Réglages laser⚓︎
Réglages pour une découpeuse Xtools S1 20 W
Gravure claire :
- Violet : 250 mm/s, 45 % puissance, 120 lignes/cm, 1 passe, bidirectionnel.
- Bleu ou rouge : 300 mm/s, 45 % puissance, 120 lignes/cm, 1 passe, bidirectionnel.
Gravure foncée :
- Jaune ou bois vierge : 230 mm/s, 85 % puissance, 120 lignes/cm, 1 passe, bidirectionnel.
Découpe :
- Peuplier 8 mm : 4 mm/s, 100 % puissance, 1 passe.
- Peuplier 5 mm : 7 mm/s, 100 % puissance, 1 passe.