Initiation au modélisme en mode Fablab

Dans le cadre de l’action « Amiens for youth » organisée par Amiens Métropole, un atelier d’initiation au modélisme avait été proposé par la Machinerie dans l’optique d’accueillir 10 jeunes âgés entre 13 et 18 ans au cours de la dernière semaine du mois d’Août 2019 pour prototyper des bateaux radiocommandés au sein du Fablab et les tester régulièrement au parc St-Pierre. À l’issue de l’atelier les participants repartiraient avec leur bateau radiocommandé. Wissam, Kylian, Matisse, Tristant et Adrien furent les 5 participants notre premier atelier en rapport avec le modélisme.

À travers cet atelier, nous souhaitions permettre à un jeune public de découvrir le Fablab et ce qu’on peut y faire, en leur proposant de bricoler un système favorisant l’apprentissage de connaissances et de compétences techniques tout en gardant une saveur ludique. Dans cette optique nous avons choisi de nous orienter vers le modélisme radiocommandé permettant de toucher des disciplines tel que la mécanique et l’électronique tout en restant ludique grâce à la possibilité de prendre le contrôle de sa création avec une radiocommande et ainsi pouvoir tester et ressentir facilement ses qualités et ses défauts.

Cependant, proposer de concevoir et de fabriquer de A à Z un système complet à un public non initié aux outils de CAO et de fabrication numérique en moins d’une semaine est presque impossible et les risques de décrochage et d’ennui sont alors inévitable avec un tel niveau de difficulté. Pour rendre l’atelier plus accessible, nous avons donc eu l’idée de fournir aux participants un système pensé pour accueillir et protéger de l’eau l’ensemble de l’électronique embarqué tout en accueillant un système de direction et de propulsion. Ainsi au cour de la semaine les participants pourraient se concentrer sur le prototypage de la coque ou des flotteurs du bateau en réalisant des tests quotidiennement. C’est pour permettre cette démarche que la « brique propulsion «  est née.

Aperçu de la brique propulsion et de ses principaux composants :

Déroulé de l’atelier :

Jour 1 « Briefing de la mission collective»:

Après un petit temps de présentation collective, nous leur avons présenté un prototype de bateaux peu abouti (les flotteurs étaient constitué de bouteilles de lait assemblé avec du scotch…) mais néanmoins fonctionnel que nous leur avons fait essayé au parc St-Pierre pour qu’ils puissent constater l’ensemble de ses défauts (mauvaise flottaison, direction difficile, bateau qui plonge dans l’eau quand on accélère….)

Nous leur avons ensuite annoncé que nous allions devoir travailler ensemble à améliorer ce prototype pour qu’il puisse repartir avec un bateau agréable à piloter en fin de semaine.

Nous sommes alors rentrées dans une démarche de recherche de solutions collectives avec pour objectif de mettre au point un nouveau bateau à tester rapidement. Après avoir retenu plusieurs pistes d’améliorations, nous avons laissé refroidir un peu nos cerveaux en nous concentrant sur une tâche à ne pas négliger : la personnalisation des bateaux. Chaque participants a dû trouver un nom et un logo pour son bateaux et apprendre à utiliser le logiciel Inkscape pour vectoriser son nom et son logo afin de pouvoir le graver avec la découpeuse laser sur le couvercle en plexiglas de leur brique propulsion. Ci-dessous les réalisations :

En fin de journée, nous avons démarrer l’impression de plusieurs proues et poupes de flotteurs à assembler le lendemain.

Jour 2 « Assemblage partiel des briques propulsion et prototypage de flotteurs»:

Le deuxième jour, nous nous sommes fixés comme objectif de réussir à finir 2 briques propulsions et 4 flotteurs afin de pouvoir tester 2 bateaux le lendemain. Au cours de la journée l’ensemble des participants à pu pratiquer la soudure à l’étain nécessaire au câblage des briques propulsions et assembler la plupart des pièces des 2 briques propulsion nécessitant parfois un travail de ponçage et d’ébavurage à la lime et au papier de verre.

Pour réaliser les flotteurs nous avions choisi d’utiliser du tube PVC de Ø50 mm retrouvé à la cave. Après un rapide calcul approximatif prenant en compte le poids de la brique propulsion, nous avons pu estimer la longueur minimale de tube nécessaire pour avoir une ligne de flottaison à la mi-hauteur diamétrale des tubes. Nous avons choisi de tester 2 bateaux avec 2 longueurs de tubes différentes et 2 safrans de dimensions différentes pour observer les différences de comportement.

Le soir venu, nous avons démarrer l’impression de pièces permettant de raccorder les flotteurs aux briques propulsion.

Jour 3 « Test des 2 bateaux et prototypage d’un 3ième bateau»:

Dès le matin, nous avons assemblé les flotteurs aux briques propulsion imprimées la veille et nous sommes retournés au parc St-Pierre pour tester les engins. Les résultats furent très encourageant car les bateaux se dirigées beaucoup plus facilement que le première jour notamment grâce au safran plus grand et à une meilleur maîtrise de la ligne de flottaison qui permet au Safran d’être plus immergé dans l’eau. Côté vitesse, nous pouvions enfin pousser les turbines à fond sans risquer de retourner les bateaux grâce en grande partie à la proue à l’avant du bateaux qui rendait les flotteurs plus hydrodynamique et à la longueur des flotteurs qui rendait le bateau plus stable dans le sens de déplacement.

Quelques points négatifs furent tout de même relevés :

– à une certaine vitesse les sillons d’eau générés par les flotteurs avaient tendance à venir percuter l’avant de la brique ce qui engendre une perte de vitesse non négligeable.

– la ligne de flottaison était encore un peu trop haute car les flotteurs étant un peu trop immergés dans l’eau, cela générait des frottements important avec l’eau et donc une perte de vitesse

– un peu d’eau a été retrouvée dans la brique propulsion, apparemment cette eau provenait du passage de câble de la turbine : seule partie de la brique n’ayant pas été étanchéifiée.

Ce test a donc permis de valider le design des proues, des poupes et du safran mais surtout de s’amuser au bord de l’eau.

Fort de ce retour d’expérience nous avions choisi de prototyper pour le lendemain un 3ième bateau avec des flotteurs plus gros pour savoir quelle forme finale donner à l’ensemble des bateaux. Ces nouveaux flotteurs ont été fabriqué à partir de tube PVC pour gouttière de Ø80mm.

Jour 4 « Test du 3ème prototype et poursuite de l’assemblage des dernières briques propulsions»:

De retour au parc St-Pierre pour un 3ème test avec 3 bateaux, car nous souhaitions ré-utilisé les bateaux testés la veille pour les comparer au nouveau, … enfin, c’est la version officielle…. En fait nous voulions surtout jouer avec plus de bateaux ! L’essai du 3ème prototype a permi de constater qu’il allait un peu plus vite que les précédents tout en étant plus réactifs lors des changements de direction. Il permettait également de pousser les turbines à plein régime sans que l’eau ne vienne frapper constamment l’avant de la brique propulsion et ralentisse l’avant du bateau.

Nous avons donc choisi de dupliquer ces flotteurs pour l’ensemble des bateaux à une exception prêt : Adrien n’était pas totalement convaincu par les résultats du dernier prototype, il a donc choisi de garder ses flotteurs Ø50 mais de les allonger et d’ajouter un par-vague à l’avant de sa brique propulsion. De retour dans le fablab un formidable esprit d’entraide se mit en place pour terminer les dernières briques propulsion, les participants étaient devenus quasi autonome pour câbler, souder, assembler et tester leur brique propulsion. Nous étions l’avant dernier jour de l’atelier et afin d’avoir 5 bateaux opérationnels pour s’amuser vendredi après-midi, il nous restait 6 proues, 6 poupes et 6 pièces pour fixer les flotteurs à fabriquer pour le lendemain. Ce n’est pas moins de 6 imprimantes 3D qui ont fonctionné toute la nuit pour fabriquer toutes les pièces.

Jour 5 « Assemblage des derniers bateaux et essais finaux »:

La matinée fût bien remplie avec l’assemblage et le collage au mastic de l’ensemble des flotteurs et la fabrication d’un par-vague pour le Phoenix et Nimbus qui sont tous les deux restaient avec des flotteurs de Ø50mm mais rallongé de 5 cm. La construction des bateaux prit fin à 15h où nous nous sommes empressés d’aller au parc St-Pierre pour faire naviguer nos bateaux. 

Phoenix, Nimbus et Stormy n’ont pas tardé à prendre le large.

Malheureusement le Titanic LIDL et le Macaque rencontrèrent des petites défaillances techniques, la cruelle loi de Murphy était passée dans le coin : le premier a vu l’un de ses fils du connecteur batterie se déssouder et le second un petit souci dans le câblage, heureusement ces petites défaillance furent corrigées aussitôt rentré au Fablab. 

Néanmoins l’esprit de solidarité permit à l’ensemble des participants de piloter les bateaux au cours de cette après-midi et de tenter des figures improbables….

Une fois toutes les batteries déchargées et le cadran de la montre indiquant 16h30, ce premier atelier d’initiation au modélisme se conclut au Fablab où Benjamin et moi même avons rappeler aux participants qu’ils pouvaient devenir adhérent de la Machinerie pour venir aux sessions libres du Fablab afin de continuer d’améliorer leur bateau voir même d’en refaire un totalement différent en réutilisant le matériel fourni.  Chacun des participants se vit remettre un chargeur et une batterie avant de quitter le Fablab avec sa création.

En conclusion, nous avons passé un bon moment avec les participants qui ont pu découvrir le Fablab, y expérimenté le prototypage sous différents aspects et s’amuser. Nous avons été agréablement surpris par l’implication, l’esprit d’entraide et de bienveillance qui est apparu au sein du groupe. Notre seul regret et de n’avoir eu aucune participantE, nous gardons espoir de parvenir à rassembler un public un peu plus mixte autour de la fabrication numérique.

Toutefois cet atelier nous as conforté dans l’optique de proposer davantage d’atelier axé sur le modélisme radiocommandé, TO BE CONTINUED….

Fabrication :

Pour ceux qui souhaitent fabriquer la brique propulsion, l’ensemble des fichiers de fabrication sont disponibles sur notre borne de documentation DODOC au sein de notre Fablab.