La fabrication additive apporte son grain de sel à la formation

La fabrication additive, seule ou combinée à d’autres outils de prototypage, donne lieu à de nouveaux développements dans la conception et la réalisation de systèmes. Elle prend désormais toute sa place dans l’enseignement dispensé à l’UTBM, particulièrement au sein des départements EDIM et GMC.

Les mains à l’œuvre

S’essayer à la réalisation de maquettes et de prototypes, toucher la matière… le contact avec l’objet et la concrétisation d’un projet de conception sont des missions essentielles des formations dispensées à l’UTBM. « Nous formons des ingénieurs, rappelle Hugues Baume, directeur du département Ergonomie, Design et Ingénierie Mécanique (EDIM). Il est important que nos étudiants, qui sont de futurs acteurs de l’innovation, approchent de manière concrète les matériaux, les procédés et les prototypes démonstrateurs des objets qu’ils sont amenés à imaginer ». Do to think  … faire pour réfléchir. Nous tenons à ce que chacun de nos étudiants soit initié aux outils et procédés d’un atelier de prototypage, cela d’autant que l’usinage ou le fraisage ne sont plus inscrits aux programmes des lycéens. « Certains élèves n’ont jamais produit un copeau de toute leur scolarité, ici nous pallions cette lacune », constate Hugues Baume avec simplicité.

Aux côtés d’un parc machine conventionnel et numérique, la fabrication additive fait partie des moyens que l’école met à la disposition des futurs ingénieurs, grâce à des imprimantes 3D et surtout à l’installation en 2008 d’une machine EOS Formiga P100, qui permet de réaliser des pièces, même de grande dimension, d’une grande finesse et intégrant des fonctions (liaison pivot, clippage …), par frittage de poudre polyamide. Elle permet la réalisation rapide de démonstrateurs de principes fonctionnels de concepts innovants, de pièces prototypes s’incluant dans un ensemble mécanique complet aux procédés mixtes (pièces en acier, en aluminium et en polyamide…), et enfin de pièces fines et détaillées pour les maquettes de validation esthétique. Sur ces maquettes à échelle 1 ou réduite, des jantes, des roues, des rétroviseurs, des boutons de commande et bien d’autres objets encore, sont issus de ce procédé. L’usinage numérique de mousse polyuréthane, alternative plus tendre et homogène au bois utilisé par le passé, complète les possibilités offertes par le frittage de poudres, pour réaliser des pièces de très grandes dimensions, comme l’illustre bien la maquette du Mosquito réalisée au semestre dernier. Un concept d’avion ultraléger, ultrarapide, biplace en tandem, pour lequel les étudiants se relaient sur différentes maquettes depuis plusieurs semestres.

Hugues Baume souligne ainsi que « la fabrication additive est un excellent outil pour aider et accélérer la mise en œuvre de la conception, et qu’elle peut très utilement se marier aux autres procédés, sans oublier cependant que les pièces qu’elle permet de fabriquer ne seront peut-être pas représentatives des procédés de grande série ».

Se servir de sa tête

En Génie Mécanique et Conception, Samuel Gomes ne dit pas autre chose. Le directeur du département GMC raconte que le 4D Design est inscrit au programme d’enseignement depuis déjà huit ans, rappelant qu’il s’agit là de combiner conception et intelligence artificielle. « Cette conception intelligente intègre des informations et des données tout droit issues de la connaissance, via les outils de l’intelligence artificielle. » Le 4D Printing, enseigné depuis deux ans aux élèves, ajoute ce processus technologique à la fabrication additive : il permet de produire des systèmes capables de se reconfigurer eux-mêmes en fonction de paramètres extérieurs. Il donne lieu à des modules spécifiques comme « Design Methods Mechanical Engineering » et voit la réalisation de projets étonnants, comme cette montre-bracelet se transformant en drone. « Pour l’instant nous fabriquons des structures. Mais une nouvelle orientation nous mène vers le couplage avec d’autres champs de l’ingénierie comme la thermique. » L’idée est ici de faire circuler un fluide à l’intérieur d’une structure. Il est aussi question d’intégrer des éléments électroniques à un système produit par fabrication additive, pour piloter ces objets connectés par smartphone ou tablette. On est ici dans le monde révolutionnaire de la cyberphysique, dont la traduction en pédagogie prend en GMC le nom de « Ergonomie, design et conception de systèmes cyberphysiques ».

« Dispenser un enseignement adossé à la recherche est passionnant, et donne à nos étudiants les moyens d’être au fait des technologies les plus récentes, grâce à une maquette pédagogique qui évolue sans cesse », se réjouit Samuel Gomes. La fabrication additive est une « lame de fond » qui bouscule la conception, les méthodes d’ingénierie et par ricochet l’enseignement. À l’UTBM, un parc de quelque vingt machines, assurant impression 3D, découpe laser ou encore usinage de matériaux tendres, autorise la réalisation de très nombreux projets étudiants, qui en dernière année sont pour la plupart menés en lien avec le monde industriel.