🖨️ Identifier les composants d'une imprimante 3D¶

Objectifs pédagogiques¶

Expliquer le principe de fonctionnement d'une imprimante 3D, ses domaines d'utilisation et ses limites.
Identifier les composants d'une imprimante 3D, leur rôle et les règles de sécurité qui s'y rattachent.
Comparer les propriétés de matériaux d'impression (PLA, ABS, PETG).

Contexte¶

Après le bloc IA de début d'année, place au projet : tu vas concevoir un objet utile puis le faire imprimer en 3D. Une imprimante 3D construit un objet en déposant de la matière couche après couche, à partir d'un modèle numérique. L'imprimante de la salle (une Creality Ender 6) va servir toute l'année. La buse et le plateau chauffant transforment l'énergie électrique en chaleur pour faire fondre le plastique : la buse dépasse 200 °C en fonctionnement et le plateau chauffant devient brûlant lui aussi. La structure est semi-fermée (le dessus reste ouvert) : un contact accidentel reste possible pendant ou juste après une impression.

Problématique

Comment fonctionne une imprimante 3D, quels risques présente-t-elle, et quel matériau choisir pour un objet donné ?

Mission¶

Rechercher le principe de fonctionnement de l'impression 3D par dépôt de fil fondu (FDM).
Rechercher trois domaines réels d'utilisation de l'impression 3D (médical, aéronautique, prototypage, loisir...) et deux limites (temps de fabrication, résistance, taille...).
Observer l'imprimante de la salle (Creality Ender 6) pendant la démonstration du professeur, sans toucher la buse ni le plateau. Réaliser un schéma légendé indiquant chaque composant (buse, plateau chauffant, moteurs, structure, bobine de filament) et sa fonction.
Rechercher les caractéristiques techniques du PLA, de l'ABS et du PETG (température de fusion, résistance, sensibilité à la dégradation face aux UV et à l'humidité). Compléter un tableau comparatif avec ces données.
Choisir un matériau pour un objet destiné à rester dehors. Justifier ce choix à partir des données du tableau.
Rechercher les règles de sécurité à respecter avec cette imprimante, en particulier pour la buse, le plateau chauffant et les filaments (odeurs, fumées), et les lister.
Créer, avec Coggle, une carte mentale reprenant le principe général, les domaines et les limites de l'impression 3D.

Questions de synthèse

Résumer en une phrase le principe de l'impression 3D par dépôt de fil fondu.
Pourquoi ne faut-il jamais toucher la buse ou le plateau pendant ou juste après une impression ?
Choisir, d'après tes recherches, un matériau pour un objet destiné à rester dehors et justifier ce choix.

Ressources et outils

Moteur de recherche : pour le principe de fonctionnement, les domaines d'utilisation et les fiches techniques des matériaux.
Imprimante de la salle (Creality Ender 6) : observée pendant la démonstration, sans toucher la buse ni le plateau.
Coggle : création de la carte mentale en ligne, gratuit — coggle.it.
OneNote : dépôt de ton schéma, de ton tableau comparatif et de ta carte mentale.

CRCN / Pix

CRCN 1.1 — Mener une recherche et une veille d'information
CRCN 4.3 — Protéger la santé, le bien-être et l'environnement

Ce qu'il faut retenir¶

Une imprimante 3D FDM fabrique un objet en déposant du plastique fondu couche après couche, à partir d'un modèle numérique. Elle a des limites : temps de fabrication, résistance, taille.
Chaque composant d'une machine a une fonction précise : ici, la buse et le plateau transforment l'énergie électrique en chaleur.
Le choix d'un matériau dépend de l'usage : on compare des données (température de fusion, résistance, tenue aux UV et à l'humidité) et on justifie avec elles.
Une machine qui chauffe se manipule avec des règles : ne pas toucher les pièces chaudes, aérer si le filament dégage des odeurs.

Dans cette activité : l'imprimante 3D de la salle et les matériaux PLA, ABS et PETG.

Grille d'évaluation

Identifier les composants d'une imprimante 3D

Production attendue : le schéma légendé, le tableau comparatif, la liste des règles de sécurité et la carte mentale, déposés dans OneNote, plus les réponses aux questions de synthèse.

Critère	Indicateurs observables	-- (insuffisant)	- (fragile)	+ (satisfaisant)	++ (très bonne maîtrise)
Principe, domaines et limites	Principe expliqué Nombre de domaines et de limites Carte mentale	Le principe n'est pas expliqué et aucun domaine ni aucune limite n'est cité.	Le principe est expliqué mais il manque des domaines ou des limites (moins de 3 domaines ou moins de 2 limites).	Le principe est expliqué en une ou deux phrases ; 3 domaines réels et 2 limites sont cités.	Comme le niveau +, et la carte mentale déposée dans OneNote relie le principe, les domaines et les limites.
Composants et sécurité (obj. 1, obj. 2)	Schéma légendé et nombre de composants nommés Fonction de chaque composant Règles de sécurité citées Réponse à la question sur la buse et le plateau	Aucun schéma légendé n'est produit et aucune règle de sécurité n'est citée.	Le schéma nomme moins de 5 composants ou en omet la fonction, ou une seule règle de sécurité est citée.	Le schéma légendé nomme les 5 composants (buse, plateau chauffant, moteurs, structure, bobine de filament) avec leur fonction ; les règles citées couvrent la buse, le plateau chauffant et les filaments qui dégagent des odeurs ou des fumées.	Comme le niveau +, et le schéma indique que la buse et le plateau transforment l'énergie électrique en chaleur ; la réponse à la question de synthèse explique le risque de contact (température, temps de refroidissement).
Comparaison des matériaux (obj. 3)	Données du tableau pour PLA, ABS et PETG Choix justifié	Le tableau n'est pas rempli, ou il ne renseigne qu'un seul matériau.	Le tableau compare les trois matériaux mais des données manquent, ou le choix n'est pas justifié.	Le tableau contient, pour les trois matériaux, les trois caractéristiques demandées ; le choix pour un objet extérieur est justifié par au moins une donnée du tableau.	Comme le niveau +, et la justification compare le matériau choisi à au moins un autre, avec les données correspondantes.