Technologies d'impression 3D dans l'éducation, principes fondamentaux et avantages de chacune.

L'impression 3D est l'une des tendances les plus importantes de ces dernières années dans le domaine technologique, mais contrairement à l'idée générale, elle ne se réduit pas à un type de machine, mais plutôt à un ensemble de technologies qui permettent de créer des objets sans avoir besoin de moules ou de minimums. Chaque technologie a ses propres utilisations et applications, ainsi que ses propres matériaux.

De nos jours, il existe plusieurs appareils qui peuvent être très utiles en classe et année après année de plus en plus d'écoles les utilisent pour réaliser des projets pédagogiques. Compétences STEAM, qui sont de plus en plus valorisées chez les jeunes lorsqu'il s'agit, par exemple, de trouver un emploi, sont les compétences inscrites dans les domaines de la science, de la technologie, de l'ingénierie, de l'art et des mathématiques. Et l'impression 3D en fait partie.

Importance dans l'éducation

L'impression de modèles 3D développe des compétences qui impliquent les élèves dans le processus, les amène à s'adapter au changement et à résoudre les erreurs. Ainsi, l'apprentissage ne se base pas uniquement sur l'observation, mais sur l'impression de fichiers que vous créez vous-même. En intégrant l'impression 3D dans la salle de classe, les élèves développent leur créativité et leurs compétences organisationnelles en ouvrant leur esprit à une myriade de possibilités, y compris la création d'objets 3D uniques ou par morceaux, ainsi que l'amélioration de tous les objets existants.

Passer des plans à la conception 3D et pouvoir toucher ses propres créations apporte une approche beaucoup plus réaliste et dynamique de l'apprentissage. Et ainsi l'assimilation des connaissances se fera naturellement.

La technologie 3D dans les écoles primaires et secondaires stimule non seulement l'engagement et encourage la pensée créative pour améliorer les opportunités d'apprentissage dans les matières STEM , mais en l'intégrant dans différentes matières, il sert de plate-forme aux enseignants pour préparer leurs élèves à l'avenir, facilitant l'acquisition de compétences et d'expérience en résolution de problèmes.

Dans le cas de l'enseignement et de la formation professionnels (EFP), la mise en œuvre de la technologie 3D intègre bien plus d'informations que le simple fonctionnement de l'équipement; il invite les étudiants à explorer tous les aspects de la conception, du dessin sur papier, de la conception ou de la modélisation avec un logiciel 3D, à la préparation de leurs fichiers pour l'impression 3D.

Les possibilités offertes par les imprimantes 3D pour l'enseignement dans les écoles sont infinies, et elles peuvent être adaptées aux besoins de chaque niveau d'enseignement, obtenant un retour sur investissement rapide. Il existe de nombreuses technologies d'impression 3D disponibles aujourd'hui, mais les deux plus courantes et accessibles sont la FFF/FDM et le laser.

Extrusion de matière :FFF/FDM

La technologie FDM (Fused Deposition Modeling), également connue sous le nom de FFF (Fused Filament Manufacturer), est la technologie la plus répandue sur le marché aujourd'hui. Cette technologie consiste à obtenir une pièce par dépôt couche par couche d'un filament fondu en l'introduisant dans une extrudeuse qui l'a traité à une température supérieure à sa température de fusion. Il existe deux types de diamètres de filament (1,75 mm et 2,85 mm), et le grand avantage de cette technologie est la grande variété de matériaux disponibles, son prix économique et la possibilité de les combiner permettant, par exemple, de réduire le post-traitement d'élimination du support en incorporant un matériau de support soluble dans l'impression. De plus, l'entretien de cet équipement est très simple, se limitant à calibrer les arbres ou à chauffer l'extrudeuse en cas d'encrassement.

Image 1 :Imprimante 3D Raise3D E2. Source :Augmenter la 3D.

Cette technologie est idéale pour les pièces solides, volumineuses, résistantes mécaniquement et thermiquement. Mais malgré les avantages mentionnés ci-dessus en ce qui concerne la technologie d'extrusion de matériaux, il y a un aspect sur lequel ils ne peuvent pas rivaliser avec les technologies laser, c'est que, bien qu'ils nécessitent plus de temps de post-traitement, ils sont beaucoup plus précis et plus rapides.

Laser (SLA, SLS)

Ce type d'imprimante, au lieu de déposer le filament, projette toute la couche sur la matière, qui se solidifie au fur et à mesure.

En stériolithographie ou SLA, la photopolymérisation se produit lorsque vous exposez une résine liquide photosensible à une source lumineuse. Lorsque la source de lumière est contrôlée, vous pouvez façonner un objet. Cette technologie contient de la résine liquide à l'intérieur d'un réservoir et en déplaçant une plate-forme de haut en bas, elle solidifie une couche de matériau à la fois à l'aide d'un laser.

Dans le cas du SLS, il s'agit d'une technologie capable de fabriquer des pièces entièrement solides par frittage ou fusion de particules de poudre plastique ou métallique. Cette technologie dose une très fine poudre de matériau sur un lit plat, sur lequel le matériau nécessaire est fondu puis recouvert d'une nouvelle couche de poudre. La variation de la technologie est donnée par la source d'énergie de fusion et le matériau à utiliser. Dans le cas du SLS, cela se fait avec des plastiques, principalement du nylon 12, qui sont fondus au laser.

Image 2 :Étudiants avec des imprimantes Formlabs. Source :Formlabs.

Ces types de technologies sont idéales pour réaliser de petits détails ou des finitions complexes sur des pièces nécessitant plus de robustesse, obtenir une plus grande précision et gagner du temps d'impression. Cependant, ils sont plus chers que l'impression par filament, car la résine et la machine elle-même sont plus chères.

Et les enfants ? Eh bien, il existe également des imprimantes compatibles avec un public plus adapté aux enfants, qui disposent de toutes les mesures de sécurité et sont spécialement adaptées pour répondre aux besoins qui existent dans les salles de classe :isolation, matériaux et fonctionnement spécialement conçus pour les enfants. Le fabricant d'imprimantes 3D de bureau XYZprinting a développé l'imprimante Toybox exclusivement pour les enfants. Cependant, il ne s'agit pas toujours d'imprimantes 3D, par exemple, 3Doodler propose une gamme de packages d'apprentissage pour son crayon 3D.

Image 3 :3Doodler. Source :Wobleworks.

Le stylo 3Doodler est un moyen simple d'intégrer l'impression 3D dans les écoles en facilitant la création d'illustrations 3D, donner aux élèves une compréhension de base de la tridimensionnalité.

Mise en œuvre en classe

L'importance del'inclusion de l'impression 3D dans les diplômes professionnels et les écoles est un fait. Et comme la formation est essentielle pour l'application et la mise en œuvre de la technologie 3D, notamment pour l'industrie, elle est devenue une nécessité professionnelle.

L'application pratique de cette technologie peut être intégrée à une grande variété de matières scolaires pour simplifier les concepts théoriques souvent difficiles pour les étudiants . Mais il n'est ni facile ni très courant de trouver une imprimante 3D dans les écoles espagnoles, et bien qu'il existe des initiatives expérimentales qui l'ont fait avec succès, son utilisation est presque toujours destinée à des projets spécifiques ou à des journées de projet entières. Dans d'autres pays, comme les États-Unis ou le Royaume-Uni, ils sont intégrés dans les salles de classe, conscients de leur potentiel en tant que ressource pédagogique, de leur polyvalence et de la possibilité d'encourager la participation active des élèves.

Certaines des raisons pour lesquelles l'inclusion plus visible de cette technologie devrait être accélérée sont les suivantes :

1. Motive l'élève et encourage l'apprentissage.

2. Cela accélère le processus d'apprentissage.
3. Améliore la rétention des informations.
4. Développe la capacité critique et de réflexion.
5. Cela encourage l'apprentissage collectif et personnalisé.

Dans le processus de concrétisation de certains projets, les enfants et les adolescents peuvent saisir des concepts sous-jacents complexes. En assimilant ces concepts par la pratique, les étudiants restent motivés pendant le processus d'apprentissage. Sans aucun doute, l'utilisation d'équipements 3D dans l'environnement éducatif permet aux étudiants de réaliser différents projets et activités qui renforcent leurs compétences STEAM, améliorent leurs capacités de travail en équipe, améliorent leur estime de soi et stimulent leur créativité.