Prototype : assembler, fabriquer et choisir parmi des solutions

Complète avec le mot du cours.

1. Le premier exemplaire d’un objet, construit pour être testé et amélioré avant la fabrication en série, est un .
   Le prototype fonctionne : on le fabrique pour l’essayer.
2. Une représentation en trois dimensions, souvent à échelle réduite, qui montre la forme d’un objet sans forcément fonctionner, est une .
   La maquette montre la forme et l’aspect.
3. Un objet fabriqué en grand nombre d’exemplaires identiques est un objet de .
   On parle de fabrication en série.
4. Pour juger si une amélioration est réussie, on la compare au fixé au départ.
   Le critère se vérifie par un essai.
5. Les idées de solutions dessinées rapidement à main levée sont des .
   Le croquis sert à imaginer et à comparer.

Écris « prototype », « maquette » ou « série ».

1. Un modèle réduit en bois d’un futur pont, présenté aux habitants d’une ville :
   Il ne sert qu’à montrer la forme du pont : maquette.
2. La première tondeuse d’un nouveau modèle, essayée sur une pelouse par les ingénieurs :
   Premier exemplaire, qui fonctionne, testé avant la série : prototype.
3. Les 100 000 brosses à dents identiques sorties d’une usine en une semaine :
   Grand nombre d’exemplaires identiques : objets de série.
4. Un support de téléphone imprimé en 3D en un seul exemplaire, pour vérifier qu’il tient le téléphone incliné :
   Il fonctionne et sert à tester l’idée : prototype.
5. Un casque de vélo en mousse, sans sangles ni coque, pour juger son allure :
   Il ne protège rien, il montre la forme : maquette.

Un groupe améliore le support de tablette du CDI, sur lequel la tablette glisse. Écris le numéro de l’étape de la démarche (1 à 6) qui correspond à chaque action.

1. Le groupe remarque que la tablette glisse sur l’ancien support : étape
   Observer le problème : étape 1.
2. Le groupe décide : « la tablette doit rester en place sur le support incliné à 60° » : étape
   Fixer un critère vérifiable : étape 2.
3. Le groupe dessine trois idées de rebord : étape
   Imaginer des solutions, en croquis : étape 3.
4. Le professeur propose du PLA ou du contreplaqué ; le groupe prend le PLA pour un rebord arrondi : étape
   Choisir parmi les solutions proposées : étape 4.
5. Lucas imprime le rebord et le visse sur le support : étape
   Fabriquer et assembler : étape 5.
6. Inès pose la tablette sur le prototype et vérifie qu’elle ne glisse plus : étape
   Tester et comparer au critère : étape 6.

Complète avec le mot du cours.

1. Une pièce plate, découpée dans une plaque, se fabrique à la machine de découpe .
   La découpe laser travaille des plaques.
2. Pour une pièce en volume, comme un bouton arrondi, on utilise l’ 3D.
   L’imprimante 3D construit des volumes.
3. Le fil de l’imprimante 3D du collège est souvent en , une matière plastique fabriquée à partir de plantes.
   Le PLA est fabriqué à partir d’amidon de maïs.
4. On ne découpe jamais au laser une plaque de : elle dégagerait un gaz toxique.
   Le PVC dégage du chlorure d’hydrogène.
5. Le plexiglas, plastique transparent proposé en plaques, s’appelle aussi .
   Plexiglas = PMMA.

Le professeur propose les matériaux du tableau. Pour chaque pièce, écris le matériau choisi.

1. La fenêtre transparente d’un boîtier de capteur, pièce plate :
   Seul matériau transparent du tableau, et il passe au laser : PMMA.
2. Un bouton de tiroir bombé, en volume :
   Une forme en volume passe à l’imprimante 3D : PLA.
3. Un premier essai, jeté ensuite, pour vérifier les dimensions des côtés d’une boîte :
   Il ne doit pas durer : le moins cher des matériaux découpables au laser, le carton.
4. Les côtés opaques d’un range-courrier qui doit durer des années, pièces plates :
   PVC interdit au laser, PMMA transparent, carton peu durable : contreplaqué.
5. Le matériau du tableau qu’on ne choisit jamais pour une pièce découpée au laser :
   Au laser, le PVC dégage un gaz toxique et corrosif.

Compter et calculer le prix de la matière.

1. Une plaque de PMMA de 400 mm sur 600 mm coûte 12 €. On y découpe, sans perte, des couvercles carrés de 100 mm de côté. Nombre de couvercles :
   400 ÷ 100 = 4 et 600 ÷ 100 = 6 ; 4 × 6 = 24 couvercles.
2. Prix de la matière d’un couvercle : €
   12 ÷ 24 = 0,50 €.
3. Une bobine de 1 kg de PLA coûte 20 €. Une pièce imprimée pèse 35 g. Prix de la matière de la pièce : €
   1 kg = 1 000 g ; 20 × 35 ÷ 1 000 = 0,70 €.
4. Nombre maximal de pièces de 35 g que l’on peut imprimer avec cette bobine :
   1 000 ÷ 35 ≈ 28,6 : on ne peut imprimer que 28 pièces entières.
5. Pour 60 couvercles, combien de plaques de PMMA de 400 mm sur 600 mm faut-il acheter ?
   60 ÷ 24 = 2,5 : deux plaques ne donnent que 48 couvercles, il faut donc 3 plaques.

Complète avec le mot du cours.

1. Une pile stocke de l’énergie .
   Énergie chimique, rendue sous forme électrique quand l’objet fonctionne.
2. Un panneau solaire reçoit de l’énergie et fournit de l’énergie électrique.
   Il reçoit l’énergie lumineuse du Soleil.
3. Une génératrice à manivelle reçoit l’énergie de la main qui tourne.
   Le mouvement de la main : énergie cinétique.
4. Une batterie qui se recharge s’appelle aussi un .
   Batterie rechargeable = accumulateur.
5. La source d’énergie réalise la fonction de la chaîne d’énergie.
   Elle alimente l’objet.
6. Les piles usagées se rapportent dans un point de .
   Jamais à la poubelle : au point de collecte.

Pour chaque objet, écris la source choisie parmi : piles, batterie, prise (avec un adaptateur), panneau solaire et batterie, manivelle.

1. Une lampe de lecture fixée à une tête de lit, juste à côté d’une prise, allumée tous les soirs :
   Elle ne bouge pas et la prise est à côté : prise avec un adaptateur, jamais à recharger.
2. Un panneau de randonnée éclairé chaque nuit, en pleine montagne, loin de toute prise :
   Loin de toute prise, éclairé la nuit : le panneau solaire charge le jour une batterie qui alimente la nuit.
3. Une lampe de secours pour la cave, qui doit fonctionner après une longue coupure de courant, sans piles à racheter et sans lumière du jour :
   Ni prise, ni piles, ni soleil : la génératrice à manivelle.
4. Une tondeuse robot qui tond la pelouse plusieurs heures par jour, puis revient se recharger à sa base :
   Sans fil, souvent et longtemps : une batterie rechargeable plutôt que des piles jetées.
5. Un thermomètre sans fil posé à l’ombre au fond d’un jardin, qui mesure seul toute l’année ; on ne veut ni le brancher ni le recharger :
   À l’ombre (pas de panneau), sans prise ni recharge, sans personne pour tourner : des piles.

Forme d’énergie et comparaison des sources.

1. Un prototype de chauffe-mains doit produire de l’énergie .
   Il chauffe : énergie thermique.
2. Un prototype de manège miniature doit faire tourner ses chevaux de bois : il doit produire de l’énergie .
   Un mouvement : énergie cinétique, produite par un moteur.
3. Un jouet use 2 piles par semaine. Nombre de piles usagées à rapporter au point de collecte au bout de 40 semaines :
   2 × 40 = 80 piles.
4. Une pile coûte 0,75 €. Dépense en piles pour ces 40 semaines : €
   80 × 0,75 = 60 €.
5. Une batterie rechargeable et son chargeur coûtent 24 €. Au bout de combien de semaines la dépense en piles atteint-elle ce prix ? (On néglige le prix de l’électricité de recharge.)
   Piles : 2 × 0,75 = 1,50 € par semaine ; 24 ÷ 1,5 = 16 semaines.

Complète avec le mot du cours.

1. Le tableau qui liste les constituants (repère, nombre, désignation) s’appelle la .
   La nomenclature.
2. Un assemblage qu’on ne peut pas défaire sans abîmer une pièce est un assemblage .
   Assemblage fixe (ou permanent) : collage, soudage, rivetage.
3. Une vis et un écrou forment un assemblage .
   On les desserre sans rien abîmer : démontable.
4. Pour câbler un circuit sans soudure, on enfiche les composants dans une plaque d’.
   La plaque d’essai.
5. Sur une plaque d’essai, les deux groupes de trous d’une même colonne sont séparés par la centrale.
   La rainure centrale sépare le groupe a à e du groupe f à j.

Écris « fixe » ou « démontable ».

1. La plaque d’immatriculation d’une voiture, tenue par deux vis :
   On dévisse sans rien abîmer : démontable.
2. Deux tasseaux collés à la colle à bois :
   Collage : fixe.
3. Une poignée de casserole rivetée :
   Pour l’enlever, il faut détruire les rivets : fixe.
4. Un enjoliveur de roue de voiture tenu par des clips :
   Les clips se défont : démontable.
5. Les cloisons en carton d’un range-tiroir, emboîtées sans colle :
   Un emboîtement sans colle se défait : démontable.
6. Le cadre d’un vélo en tubes d’acier soudés :
   Soudage : fixe.

Plaque d’essai et nomenclature.

1. Combien de trous sont reliés à c6, sans compter c6 lui-même ?
   a6, b6, d6 et e6 : 4 trous.
2. Parmi j8, d9, g9 et h10, quel trou est relié à f9 ?
   Même colonne 9, même côté de la rainure : g9 (d9 est de l’autre côté de la rainure).
3. Une DEL a ses deux pattes en b8 et d8. Le courant passe-t-il par la DEL ou par la plaque ?
   b8 et d8 sont reliés : le courant passe par la plaque, la DEL ne s’allume pas.
4. Pour amener le + de la ligne d’alimentation jusqu’à la colonne 5, on enfiche entre les deux un .
   Un fil de liaison relie la ligne + à un trou de la colonne 5.
5. Une nomenclature annonce 4 pieds, 8 vis, 8 écrous, 2 traverses et 1 plateau. Nombre de constituants à compter avant de commencer :
   4 + 8 + 8 + 2 + 1 = 23 constituants.

Complète avec le mot du cours.

1. La découpe laser obtient la pièce par de matière.
   Elle retire la matière le long du trait : enlèvement.
2. L’imprimante 3D obtient la pièce par de matière.
   Elle dépose la matière couche par couche : ajout.
3. Plier une plaque de plastique après l’avoir chauffée le long d’une ligne, c’est le .
   Le thermopliage, à la thermoplieuse.
4. La découpe laser lit un dessin , enregistré en SVG ou en DXF.
   Un dessin vectoriel : des traits que le laser suit.
5. Pour mesurer au dixième de millimètre, on utilise un à coulisse.
   Le pied à coulisse.
6. On ne laisse jamais la découpe laser fonctionner sans .
   Risque d’incendie : jamais sans surveillance.

Écris la machine : « découpe laser », « imprimante 3D » ou « thermoplieuse ».

1. Un marque-page en carton, découpé et gravé d’un motif :
   Pièce plate découpée et gravée : découpe laser.
2. Une figurine de dragon pour un jeu de plateau :
   Pièce en volume : imprimante 3D.
3. Une cornière de protection en plastique, pliée à angle droit pour couvrir l’angle d’un mur :
   Un pli dans une plaque de plastique : thermoplieuse.
4. Les murs plats d’une maison de poupée en contreplaqué :
   Pièces plates dans une plaque : découpe laser.
5. Un capuchon arrondi à enfoncer au bout d’un tube :
   Forme en volume : imprimante 3D.

Calculs de fabrication et mesure.

1. Une pièce imprimée mesure 18 mm de haut ; chaque couche fait 0,2 mm. Nombre de couches :
   18 ÷ 0,2 = 90 couches.
2. Chaque couche demande en moyenne 30 s. Durée d’impression : min
   90 × 30 = 2 700 s ; 2 700 ÷ 60 = 45 min.
3. La même pièce imprimée en couches de 0,3 mm : nombre de couches :
   18 ÷ 0,3 = 60 couches : plus rapide, mais moins fin.
4. Le contour d’une pièce découpée au laser mesure 980 mm ; la procédure donne une vitesse de 14 mm par seconde. Durée de la découpe : s
   980 ÷ 14 = 70 s.
5. Pied à coulisse : le zéro du vernier est juste après 31 mm et le trait 4 du vernier coïncide avec un trait de la règle. Mesure : mm
   31 mm entiers et 4 dixièmes : 31,4 mm.
6. La cote du dessin est 32 mm. Écart entre cette cote et la mesure : mm
   32 − 31,4 = 0,6 mm.