Présentation de la conception et fabrication assistées par ordinateur

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Cette page a été créée pour présenter la conception et fabrication assistées par ordinateur à toute personne intéressée, notamment nos futur-es étudiant-es de Master MALTT à TECFA

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Introduction

La conception et fabrication numérique (Angl. digital design and fabrication) est aujourd'hui plus connu sous le nom conception et fabrication assistées par ordinateur (CFAO). La CFAO «est la synthèse de la CAO et de la FAO apparue dans les années 1970 avec l'introduction des machines-outils à commande numérique» (Wikipedia, consulté le 16 Avril 2020). 

 CFAO = conception assistée par ordinateur (CAO) + fabrication assistée par ordinateur (FAO)

Technologies de conception et fabrication numérique

Worflow de la conception et fabrication numérique

Workflow générique de la conception et fabrication numérique

Logiciels de conception

Pour la phase de conception, nous pouvons distinguer trois langages de conception : les langages de blocs, les langages de programmation et les interfaces graphiques (logiciels de dessin). De nombreux logiciels existent pour ces trois types de langages de conception. Nous présentons ci-dessous les logiciels que nous utilisons à TECFA.

Logiciels pour la conception 3D
  • BlocksCAD, (programmation visuelle en ligne pour novices). Un tutoriel BlocksCAD est disponible dans ce wiki.
  • TinkerCAD (dessin en ligne pour novices)
  • OpenSCAD (langage de programmation)
  • Blender (environnement de dessin avancé)
Logiciels pour la découpe vinyle et pour la gravure-découpe laser (2D ; 2.5D)
Logiciels pour la broderie numérique
Logiciels de programmation pour cartes électroniques
  • MakeCode, langage de bloc (programmation visuelle). L'interface offre également la possibilité de programmer en javascript.
  • Arduino (/à-faire), langage de programmation. Voir la page officielle Arduino.

Technologies de fabrication

Les technologies de fabrication, également appelées machines à commande numérique permettent de concevoir les objets physiques une fois que ceux-ci ont été modéliser dans les logiciels de conception. A Tecfa, nous possédons plusieurs machines qui ont toutes été documentées dans ce wiki. Il vous suffit de cliquer sur les liens en dessous des images pour y accéder.

Cartes électroniques

Fabrication numérique et apprentissage

La fabrication numérique a été introduite dans l'éducation par le professeur Neil Gershenfeld du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Son cours "how to make (almost) anything?" est donné depuis 1998. Le professeur Gershenfeld est également à l'origine du concept de fablab (FABrication LABoratory ou laboratoire de fabrication numérique) qui se sont développés de manière exponentielle depuis le début des années 2000 pour atteindre fin 2018 plus de 1600 fablabs dans plus de 100 pays (Fablab connect, consulté le 13 Novembre 2019). La liste des fablabs est consultable sous fablabs.io.

Plusieurs auteur-es affirment que le making permet de :

  • Développer des connaissances et compétences numériques comme le dessin vectoriel ou encore la programmation (Barlex, 2011[1]). Pour ce dernier domaine, le making permet notamment d'enseigner et d'apprendre certains aspects de la pensée informatique comme cela est expliqué dans l'article Pensée computationnelle et making[2]
  • Développer des connaissances et compétences disciplinaires comme les mathématiques, les sciences (Blikstein, 2013[3]) ou encore l'art visuel (comme par exemple le cours de B. Emery et S.Lauper Conception assistée par ordinateur, enseignants au Collège Calvin à Genève).
  • Développer des compétences transversales dites compétences du 21e siècle comme la pensée critique (Blikstein, 2018 [4]), la résolution de problèmes (Blikstein, 2013), la créativité (Blikstein, 2013; Schön & al., 2014 [5]) et aussi des compétences en design (Brady, 2017 [6]).
  • Contribuer au développement de soi (Agency by design, 2015[7]) comme, par exemple, l'acquisition d'un état d'esprit de développement (Angl. Growth Mindset, Dweck, 1999). En 2021, des recherches sont en cours pour développer un instrument mesurant le Maker Mindset (voir par exemple Cohen, 2020[8])

Projets dans et pour l'éducation

Impression 3D

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Lors du cours STIC IV 2015, les étudiants ont construit des kits constructifs avec une imprimante 3D.

Parmi les réalisations:

Gravure-découpe laser

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Lors du cours STIC III 2016, les étudiants ont réalisé des Outils pédagogiques avec une découpeuse laser.

Parmi les projets:

Broderie numérique

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Le cours STIC IV 2017 était consacré à la broderie numérique et avait pour thématique "broder pour changer". Les étudiants devaient créer des scénarios d'apprentissage, d'enseignement ou d'intervention qui utilisent la broderie comme médium qui permet au public cible de se transformer. Voir la liste des projets.

Exemples de réalisations :

Electronique

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Le cours STIC IV 2019 était consacré aux e-textiles et technologies portables. Les étudiants devaient créer des projets électroniques portables sur la thématique wearables pour communiquer. Voir la page résultats STIC IV 2019-20.

Exemples de réalisations:

Evénements grand public

Hackday Batelle 2015

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  • Hack-fest-batelle-2015-11-TECFA-2s.jpg

Broderie machine au salon du Livre 2018

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Broderie machine à la Nuit de la Science 2018

  • Broderie-ndls-1.jpg
  • Broderie-ndls-5.JPG
  • Ndls18-82-broderies-part1.png

Publications

  • Lydie Boufflers and Daniel K. Schneider. 2020. Designing an in-service teacher making course to create educational tools. In Proceedings of 9th Annual Conference on Maker Education (FabLearn’20). ACM, New York, NY, USA, 4 pages. https://doi.org/10.1145/3386201.3386210
  • Bajra, Azmira et Daniel K. Schneider (2018). La fabrication digitale comme vecteur d’échange interculturel (CIRTA 2018, extended abstract, slides)
  • Schneider, Daniel K., Mattia A. Friz, Kalliopi Benetos, Lydie Boufflers, Julien Da Costa et Mireille Bétrancourt (2018). Un rôle pour la broderie numérique dans l’éducation ? (CIRTA 2018, extended abstract, slides)
  • Schneider, Daniel (2017). Création d’outils pédagogiques personnalisés par fabrication numérique, Actes de EIAH 2017. PDF reprint
  • Boufflers, Lydie, Sophie Linh Quang & Daniel K. Schneider (2017). Initiation à la pensée informatique avec le jeu de plateau Programming Boty, Atelier "Apprentissage de la pensée informatique, EIAH'17. PDF
  • Kamanda, Yeelen Maole & Daniel K. Schneider (2017). Aspects motivationnels d’un dispositif technopédagogique pour la géométrie des solides, Actes de EIAH 2017. PDF des actes
  • Schneider Daniel, Laure Kloetzer, Julien Da Costa (2017). Apprendre en participant à des projets citizen science numériques, Raisons Educatives 21. HTML

Liens

Généralités sur la fabrication numérique
Wikibook
Evénements, conférences et publications
  • A retrouver sous la page CFAO.

Références

  1. ↑ David Barlex. 2011. Dear minister, this is why design and technology is a very important subject in the school curriculum. Design and Technology Education, 16, 3 (November 2011), 9-18
  2. ↑ Cet article fait partie d'une collection de ressources associées au projet Pensée computationnelle en sciences sociales.
  3. ↑ Paulo Blikstein. 2013. Digital fabrication and ‘making’ in education: The democratization of invention. In FabLabs: Of machines, makers and inventors, J. Walter-Herrman and C. Büching (Eds.). Transcript Publishers, Bielefeld, Chapter 1, 1-21
  4. ↑ Paulo Blikstein. 2018. Maker Movement in Education: History and Prospects. In Handbook of Technology Education, M. J De Vries (Eds.). Springer International, Cham, Chapter 30, 419-437
  5. ↑ Sandra Schön, Martin Ebner and Swapna Kumar. 2014. The Maker Movement. Implications of new digital gadgets, fabrication tools and spaces for creative learning and teaching. ELearning papers, 39 (July 2014), 14-25
  6. ↑ Corey Brady, Kai Orton, David Weintrop, Gabriella Anton, Sebastian Rodriguez and Uri Wilensky. 2017. All Roads Lead to Computing: Making, Participatory Simulations, and Social Computing as Pathways to Computer Science, IEEE Transactions on Education, 60, 1 (February 2017), 59-66. DOI: https://doi.org/10.1109/TE.2016.2622680
  7. ↑ Agency by Design. (2015), Maker-Centered Learning and the Development of Self: Preliminary Findings of the Agency by Design Project.
  8. ↑ Cohen, J., Margulieux, L., Renken, M., & Jones, W. M. (2020). Conclusions From the Validation of a Vignette-Based Instrument to Measure Maker Mindsets
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