Groupe B1

Nom des participants :

MABIRE Léna
OLAGNIER Nans
PENOT Léonard
TROUDE Thibault

Séance 1 : Présentation de l'UE et du FABLAB

(Espace de détente à l'entrée du Fablab)

Nous avons commencé cette première séance de l'UE LU1SXPFL, qu'on appelle plutôt "Projet Fablab" en découvrant le principe du Fablab, que l'on peut résumer en un bac à sable scientifique accessible à tout niveau, et que l'on peut utiliser en respectant le principe d'ouverture et de partage. Dans l'Openspace du Fablab, on a accès à diverses machines (imprimante 3D, fraiseuse numérique, découpeuse laser, etc...) afin de faire, comme le disait Neil Gershenfeld, le professeur au M.I.T. créateur du concept des Fablabs : "anything [we want]", soit "tout [ce qu'on veut]".

Le plus important à retenir est que dans cette UE, et dans notre utilisation du Fablab en général, même pour un usage personnel, il faut entretenir ce wiki, et accompagner nos projets d'une documentation la plus précise possible afin que chacun, même dans le futur, puisse utiliser ce que nous avons fait, comme nous utilisons ce que d'autres ont fait dans le passé.

(Imprimantes 3D du FabLab)

Séance 2 : Découverte des logiciels de dessin

Lors de la deuxième séance du Projet Fablab, nous avons appris à utiliser 3 logiciels de dessin numérique : Inkscape pour le dessin 2D, ainsi que OpenSCAD et FreeCAD pour le dessin 3D. A la fin de la séance, on nous as montré comment utiliser les différentes machines que nous aurons à notre disposition lorsque nous mettrons en oeuvre notre projet : imprimante 3D et découpeuse laser.

Commençons par décrire un peu les logiciels : Inkscape est un logiciel de modélisation numérique en 2 dimensions. Pour faire simple, c'est de la géométrie dans un plan en 2 dimensions. L'utiliser nous permettra de faire les plans à mettre dans la découpeuse laser.

Voici ci-dessus le dessin que nous avons réalisé pendant le cours. Notre professeur nous avait demandé de faire seulement un rectangle avec des cercles à l'intérieur, mais nous avons voulu nous amuser en creusant les coins et en ajoutant des rectangles sur les côtés pour agrandir ou rétrécir la pièce, comme un puzzle.

Ensuite, nous avons appris à utiliser le logiciel OpenSCAD. C'est un logiciel de modélisation en 3 dimensions, cette fois, et qui est basé sur du codage. Ainsi, on peut avec ce logiciel créer des formes plus ou moins complexes dans les 3 dimensions d'un plan, avec simplement quelques lignes de code (cela peut sembler compliqué, mais ça ne l'est pas tant que ça en vérité, les lignes de code sont simples à comprendre et à utiliser).

Voici pour illustrer une création que nous avons fait ainsi que le code qui nous as permis de la produire. Normalement, en copiant exactement le même code sur OpenSCAD, vous devriez obtenir le même résultat (à la seule différence que l'image de gauche est tirée de la visionneuse 3d de Windows 11 avec le fichier STL créé avec ce code, car le rendu est plus joli que celui directement disponible sur le logiciel OpenSCAD). Notre professeur nous demandait uniquement de trouer un carré, mais nous avons aussi voulu aller plus loin, en créant des carrés et des sphères, et en les emboîtant les uns dans les autres

$fn=300;

module coque(){
difference(){
sphere(d=30);
translate([0,0,-16])cylinder(h=40,r=9);
    rotate([0,90,0])translate([0,0,-16])cylinder(h=40,r=9);
    rotate([90,0,0])translate([0,0,-20])cylinder(h=40,r=9);
};
};
difference(){
coque();
sphere(d=28);    
};
module tesseract(){
rotate([45,45,45])difference(){
cube(12,center=true);
    translate([0,0,-8])cylinder(h=30,r=5);
    translate([-12,0,0])rotate([0,90,0])cylinder(h=30,r=5);
    translate([0,12,0])rotate([90,0,0])cylinder(h=30,r=5);
    sphere(d=15);
};
};

tesseract();
module boule(){
    rotate([-45,-45,-45])difference(){
sphere(d=9);
translate([0,0,-16])cylinder(h=40,r=2.7);
    rotate([0,90,0])translate([0,0,-16])cylinder(h=40,r=2.7);
    rotate([90,0,0])translate([0,0,-20])cylinder(h=40,r=2.7);
        sphere(d=8);
};
};
boule();
cube(3,center=true);
sphere(d=3.5);

En soit ici, le code est globalement le même pour chaque partie de la figure, si ce n'est que nous n'utilisons pas les mêmes figures géométriques à chaque fois.

Le troisième logiciel que nous avons appris à utiliser est FreeCAD qui est aussi un logiciel de modélisation 3D. C'est aussi un logiciel dit paramétrique comme OpenSCAD à la différence que FreeCAD n'est pas basé sur le codage mais sur l'utilisation de fonction comme la création de bloc, l'extrusion et autres. Bien que cela paraisse plus simple que OpenSCAD, le logiciel FreeCAD est moins intuitif et donc plus difficile à prendre en main.

(Modèle fait avec FreeCAD)

Enfin, nous avons terminé la séance en découvrant un peu le fonctionnement des machines. Nous ne détaillerons pas ici la façon exacte d'utiliser l'imprimante 3D et la découpeuse laser. Tout ce que nous dirons, c'est que ces machines sont assez impressionnantes (notamment la découpeuse laser, qui nous as laissés bouche bée par sa rapidité et sa précision).

Séance 3 : Découverte de l'Arduino

Lors de la troisième séance, nous avons appris les bases de codage d'une carte Arduino et des différents capteurs qui peuvent lui être attachée.

Tout d'abord, on nous a distribué du matériel : une carte Arduino, des câbles, une LED, des résistances... tout ce qu'on utilise comme matériel en temps normal en cours d'électronique (mis-à-part l'Arduino qui est nouveau pour nous). L'Arduino, c'est un système reposant sur deux choses : un logiciel pilotable depuis l'ordinateur (gratuit) et une carte que l'on peut brancher directement à l'ordinateur. Le mélange de ces deux choses, et quelques connaissances de base en électronique, nous permettent de faire ce qu'on appelle de "l'électronique embarqué", c'est-à-dire de l'électronique, mais qu'on peut facilement faire à la maison, sans avoir besoin de tout le matériel des TP d'électro qu'on fait sur le campus de la fac.

Alors immédiatement, on a appris à faire utiliser l'Arduino. On a commencé par faire le circuit "Blink". C'est l'équivalent en Arduino du "Hello World" dans les autres langages de programmation. Le but est très simple : faire clignoter une LED.

Après avoir fait ce code, on a continué sur un circuit un peu plus utile : en branchant un capteur d'humidité et de température sur notre Arduino, on a pu contrôler à chaque seconde l'humidité et la température autour du capteur.

Séance 4 : Début du projet en groupe

Dans cette séance nous avons commencé à préparer notre projet en groupe. Notre idée a été de faire un gravimètre (et détecteur de planètes). L'objectif est donc, à la fin de notre projet, d'obtenir un capteur capable de nous donner l'accélération de la pesanteur, et donc de nous indiquer sur quelle planète on se trouve.

Voici un premier schéma de notre idée (sans beaucoup de développement :

L'idée est la suivante : on fait tomber un accéléromètre, et avec une étude mécanique, on réussit à trouver l'accélération de la pesanteur (l'idée serait de supprimer l'incidence des frottements et de la poussée d'Archimède). Pour cela, on a eu l'idée de fixer l'accéléromètre sur un support mobile, que l'on pourrait facilement faire tomber à l'intérieur d'un tube (que l'on pourrait créer nous-même avec l'imprimante 3D et la découpeuse laser). Avec un baromètre (placé en haut), on pourrait connaître la pression pour calculer la poussée d'Archimède. Ensuite, en reliant le tout à une carte Arduino, on pourrait envoyer les données sur un écran, et afficher ainsi la valeur de g (l'accélération de la pesanteur). En mettant dans une base de donnée les valeurs tabulées des accélérations de pesanteur des différentes planètes du système solaire, par comparaison, notre système pourrait nous dire sur quelle planète on se trouve.

Projet personnels :

En plus du projet de groupe, il nous est demandé de faire deux projets personnels ; créer une illustration en 2D et modéliser un objet en 3D. Le but de ces deux projets est de nous familiariser avec les logiciel de modélisation présenter au dessus mais aussi d'apprendre à nous servir des imprimantes 3D et de la découpeuse laser présentes au fablab.

Projets personnels de Léna

Projets personnels de Nans

Lors de la séance 2, notre professeur nous as donnés 2 devoirs : une modélisation en 2 dimensions et une modélisation en 3 dimensions, sans plus de contraintes que celle de la taille : pour la modélisation 2d, une taille maximum de 30*30 cm et pour celle en 3d, une taille maximum de 15*15*15 cm.

J'ai très rapidement eu beaucoup d'idées pour la modélisation 3d (moins pour celle en 2d), et comme j'aimais bien le logiciel OpenSCAD, j'ai passé du temps dessus, et j'ai alors eu l'idée de modéliser un RER (en fait une rame de type Z2N qui équipe notamment la ligne de RER D).

Voici d'abord le résultat de la modélisation :

Il m'a fallu environ 1h30 à 2h pour arriver à ce résultat, en comptant sur l'aide de Léonard et de Thibault notamment, ainsi que d'autres élèves d'autres groupes du CMI Physique, et en ayant déjà utilisé un peu le logiciel auparavant (voir notre partie sur la séance 2).

Dans la suite, je vais vous détailler un peu comment je suis arrivé à ce résultat, c'est-à-dire vous expliquer le code que j'ai utilisé.

RERD3.stl

Projets personnels de Léonard

Nous avons un total de 2 projets personels à produire en solitaire, l'un en 2D et l'autre en 3D. Lors des ces projet, je ne produirais pas un objet réellement utile mais plus à usage décoratif.

Projet 2D :

Ce projet est réalisé avec le logiciel Inkscape puis gravé ou découpé avec une découpeuse laser.

Projet 3D :

Ce projet est réalisé avec le logiciel OpenScad et Ideamaker pour modéliser l'objet afin de finalement l'envoyer à l'impression 3D dans le Fablab. Le projet ne comprend qu'une seule condition, la taille limité à 15*15*15 cm soit jsuqu'à 25 cm de long en diagonale. Mon idée de modélisation est une épée, plus exactement un glaive qui donnerait une impression d'être entouré de ronces. Je n'ai pas finis le projet en une seule fois et l'ai revu à plusieurs reprises pour finalement avoir ce résultat :

J'ai produit le code en solitaire mais j'ai profité de conseils vis à vis du design de l'épée en elle même, par exemple l'idée de la lune (à l'intérieur de l'étoile sur la poignée) vient de Nans et delle des embouts de la garde avec une précision différente entre les boules qui creusent et celles creusées provient de Léna.

Maintenant je vais détailler les lignes de codes qui m'ont permis de faire celà. J'ai définit une première précision sur 15 grâce à "$fn =15;", elle est modifiée dans les modules directement lorsque j'en ai le besoin. Je ne rentrerais pas toujours dans le détail de la raison des tailles ou positionnement des différents objets.

Tout d'abord mes 3 modules principaux sont les suivants :

Ils structurent les 3 parties principale du glaive et sont le résultat final affiché. Les 3 dernières lignes permettent de les afficher. Ces modules sont tous des différences d'une forme de base simple (ensemble avec rectangle, cylindre ou boule) qui est "taillée" à l'aide d'autres modules comprenant des ensembles de formes simples. Les modules ont des noms correspondants aux zones associées de l'épée. Lorsque l'objet "taillé" est un ensemble de formes et pas uniquement un rectangle (ou autre), cet ensemble est nommé avec le "e" à la fin du nom du module en moins pour avoir un code clair. Dans ce même but, j'ai créé différent groupe de modules, comme les "af", "marq" ou "spir" pour distinguer les fonctions de ces différent modules sans s'embrouiller. La raison pour laquelle la 4ème ligne du module "poigne" est en commentaire est que cette ligne modélise un design ressemble trop à certains signes mulsumans et bien que celà soit un bel ajout, je ne souhaite pas donner une vision autre que décorative à cet objet.

Ces 5 modules sont les ensembles qui vont permettre de changer la forme des modules principaux avec une différence. Le module "marq1", aurait pu être simplifié avec une fonction qui répète une action et modifie à chaque répétition les coordonnées des sphères mais pour pouvoir modifier plus rapidement et simplement les positions des objets, j'ai plutôt opté pour modifier une à une la position, dans le cas d'un ensemble plus grand (ici 10 formes passe encore) comme nous allons le voir, la méthode sera différente.

Ce groupe de module m'a permis de définir et créer les spirales présentent sur la garde et la poignée. "spir2" est le module qui définit les positions des 2 spirales sur la garde et "spir1" celle sur la poignée.

Le module "spir" définit la spirale de base qui est ensuite déplacée dans les autres modules. Pour ce faire, j'ai créer un ensemble de sphères qui se succcèdent avec un déplacement qui eest définit par une fonction cosinus et sinus pour la rotation des sphère autour de l'axe z et juste un facteur pour changer la hauteur de la sphère et donner cette impression de spirale. La fonction "for" permet cette répétition d'action, et la variable i de modifier les valeurs des positions.

Projets personnels de Thibault

Pour le projet en 3D, j'ai voulu essayer de faire un système capable de bouger. J'ai donc pensé a faire un Rubik's cube.

test 1 impression cube part .stl