Design et fabrication numérique

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Introduction

Le design 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 13 octobre 2019). CFAO = CAO + FAO

Design/conception par ordinateur

• CAO - conception assisté par ordinateur
• CAD - computer-aided design

Fabrication numérique

• FAO - fabrication assisté par ordinateur
• CAM - computer-aided manufactoring
• CNC - Computer numerical control

Variantes

• BAO - Broderie assistée par ordinateur
• MAO - Musique assistée par ordinateur ....

Voir aussi

• cfao - Une page qui résume des ressources disponibles dans ce wiki ainsi que certains artefacts produits à TECFA.

Savoir mis en action en design et fabrication digitaux

1. on crée ou adapte un modèle sur ordinateur
2. on le matérialise sur une machine pilotée par ordinateur (imprimante 3D, découpe laser, machine à broder , découpeuse vinyle, shop bot, CNC décolletage)

Pourquoi design et fabrication numérique dans l'éducation ?

Reflet d'un phénomène de société

• Le design et la fabrication numérique est « in », c’est devenu un phénomène socio-politique. Voir par exemple les Fab Labs (EduTechWiki anglais)

Former la nouvelle génération aux sciences de design

• Eveiller l'intérêt pour l'informatique, le design et les technologies (ré-industrialisation)
• Le quadrant de Pasteur ou l'absence du design et technologies dans les sujets appelés "STEM" aux pays anglo-saxons (Science, technology, engineering and mathematics). Un pays compétitif produit au niveau "Pasteur".

Le quadrant de Pasteur (Stokes, 1997)

	pas de science	science
appliqué	Edison (utilisable)	Pasteur (utilisable et intéressant)
non-appliqué	Certaines recherche inutiles	Bohr (théorie pure)

• développement d'aptitudes méta-cognitives et autres savoir-faire général (même argumentation que pour l'enseignement par projets)

Un médium pour enseigner l'informatique et autres domaines

• Média motivants pour y glisser d'autres sujets (géométrie, programmation, dessin)
• Relever le niveau très bas en TIC (les "digital natives" ne maîtrisent pas l'ordinateur et ont des difficultés avec les technologies éducatives.)

Fabrication d’objets pédagogiques par les enseignants (modèles et jeux)

Modèles pour l'enseignement

L'enseignement a toujours utilisé des modèles (probablement plus dans le passé que maintenant). «There is ample evidence that learning is enhanced through active experiences, especially when relating to spatial and physical concepts that are difficult to visualize and understand abstractly. [...] Physical models can also aid visually impaired persons and help alleviate learning disparities associated with spatial reasoning.» (3D Printables, non trouvé, consulté le 13 octobre 2019)

A notre avis, on peut trouver des modèles de types très différents. Par exemple:

• Visualisation mathématiques, par exemple des distributions dans une expérience (comparer deux histogrammes avec une mise en valeur de la moyenne, de la médiane, etc).
• Objet historiques, par exemple la face d'une maison
• Objets de la chimie (difficiles à imprimer avec une imprimante 3D de type RepRap)
• Objets des sciences de la vie comme Anatomie (organes, dents), plantes (par exemple une coupe en longueur d'un arbre)
• Formes (écritures calligraphiques ou chablons pour dessiner).

Origines

Plusieurs origines:

(1) le bricolage / do-it-yourself

• Cette tradition existe depuis toujours
• Enseigné dans beaucoup d'écoles (image "inutile" et "viellote")
• Actuellement, le bricolage s'informatise (design, contrôle numérique, électronique, etc.)

(2) Web 2.0, le web de services et les hacker spaces

• Partage sur Internet (conseils, designs, etc.), par exemple sur thingiverse
• Services de fabrication en ligne: vous téléversez le design et choisissez le rendu), par exemple sculpteo, shapeways
• Movements politiques alternatives comme les hacker spaces, le tiers-mondisme technique, etc.

(3) Initiatives académiques comme le mouvement "FabLab" et les recherches en IA

• Enseigner à fabriquer tout ou presque tout, Neil Gershenfeld (MIT). Répliqué à échelle planétaire
  • en:Tour de Fablab et en:Fab lab
  • en:Fab labs in education, voir aussi liste d'outils du FabLab du MIT
• Recherches en intelligence artificielle sur le auto-mimétisme aboutissant dans un design pour une imprimante 3D (RepRap)

(4) Education

• Plans politiques pour ré-industrialiser (introduction de la CAD dans les écoles) et sujets politiques comme l'environnement (green technologies)
• Un lien avec des mouvements de pédagogie active. Par exemple: «Renouveler la pédagogie, apprendre en faisant, en expérimentant et en innovant, valoriser le partage, la collaboration et l’intelligence collective sont les principes moteurs des fablabs.» (Pôle Numérique Rennes Beaulieu, juin 2016, lien cassé).
• Introduction de design et technologies comme sujet (Angleterre)
  • en:Design and technology in England's national curriculum
  • Un discours multi-facettes (importance du design et de la technologie, motivation, apprentissage de capacités méta-cognitives, etc.)
• Essor de filières de design "branchées" au niveau universitaire secondaire II

(5) Les "ingénieries"

• On assiste à une baisse de coûts (logiciels et machines de fabrication) et une émergence de "desktop et personal manufacturing".
• Versions grand publique de logiciels et de machines coûteuses (conception 3D, broderie, découpeuses, fraiseuses, etc.)
• Essor de la 3D dans le domaine du jeu (réutilisation de certaines techniques de modélisation)
• Informatisation de plusieurs disciplines (architecture, mécanique, etc.) et "ingénieurisation" de certaines sciences (notamment la biologie)

(6) Une convergence

• A travers plusieurs point focaux comme l'éducation ou encore des artéfacts comme les imprimantes 3D on observe une convergence de tous ces mouvements "quelque chose est dans l'air".

Liens

• http://faitmain.org/

• Les ateliers de fabrication numérique (Vitrine technologie éducative)

• Scopes df. Resources pédagogiques de la fablab foundation. Quote: Digital fabrication has the potential to transform k-12 education. With the SCOPES-DF project, the Fab Foundation is bringing together fabbers, makers, and educators to deepen our understanding of the “what”, “how” and “why” of STEM disciplines.

Bibliographie

• Fablab, Hackerspace, les lieux de fabrication numérique collaboratifs, livre en ligne (HTML/PDF/e-PUB) open-contents.

• Blikstein, Paolo, Sylvia Libow Martinez, and Heather Allen Pang (eds). (2016). Meaningful Making: Projects and Inspirations for Fab Labs + Makerspaces, Constructing Modern Knowledge Press, Print book ISBN: 978-0- 9891511-9-1, e-book ISBN: 978-0- 9891511-2- 2, http://fablearn.stanford.edu/fellows/page/meaningful-making-book.

• « Fab labs », « makerspaces » : entre innovation et émancipation ?". Revue internationale de l’économie sociale, no 334 (2014). https://www.erudit.org/en/journals/recma/2014-n334-recma01584/1027278ar/