Comment un professeur d'architecture a utilisé l'impression 3D pour améliorer ses cours virtuels

Des étudiants en architecture ont conçu des modèles que le professeur Michael Silver a ensuite imprimés avec la Form 2. Photo gracieuseté de Silver.

La pandémie de COVID-19 a déstabilisé de nombreuses industries. Le secteur des services se bat pour rester à flot, l'industrie du voyage connaît un été incertain, les oeuvres d'art ne sont visibles qu'en ligne et les écoles ont fermé pour passer à l'apprentissage virtuel. 

Pour les étudiants comme pour les enseignants, la transition entre les cours en présentiel et les classes Zoom peut être difficile. Pour les disciplines pratiques comme l'ingénierie, le design et l'architecture, les cours ont besoin de plus qu'une simple connexion internet. Ils nécessitent des équipements, des machines et de la technologie. À l'ère de la distanciation sociale et de l'apprentissage en ligne, les enseignants de ces matières doivent trouver des moyens créatifs de faire participer leurs élèves. 

Michael Silver, professeur d'architecture au College of Design and Architecture de l'Université du Kentucky, a trouvé une solution. Il a acheté une imprimante 3D Form 2 pour donner vie aux bâtiments conçus par ses élèves. Lisez la suite pour savoir :

• Comment M. Silver a résolu son problème en utilisant une imprimante 3D pour son cours d'architecture.

• Comment les imprimantes Formlabs ont amélioré les résultats de l'apprentissage.

• Pourquoi l'impression 3D est l'avenir de l'enseignement.

Silver a une grande expérience de l'impression 3D. En fait, il a entendu parler pour la première fois de l'impression 3D dans les années 1980. « Je possède mes propres imprimantes 3D, je fais beaucoup d'impressions sur des métaux comme le titane, et j'ai accumulé une grande expérience avec toutes sortes de matériaux ces 20 dernières années », a-t-il déclaré. Silver est familier avec un certain nombre de technologies et d'appareils d'impression 3D. Il a entendu parler de Formlabs il y a quelques années. Le College of Design and Architecture dispose de six imprimantes 3D Formlabs que Silver a commencé à utiliser au cours du dernier semestre de printemps. « Ce semestre, nous avons commencé à utiliser ces machines et j'ai été vraiment surpris par la précision et la qualité des résultats. L'imprimante est incroyablement fiable. Je n'ai pas eu une seule impression ratée », a-t-il déclaré. « Les [imprimantes 3D] Formlabs sont très robustes, et après un semestre, nous étions déjà suffisamment familiers avec leur fonctionnement. En raison de la pandémie, j'ai alors décidé d'imprimer les maquettes des étudiants pour l'examen final si nous réussissions à obtenir une machine. »

Lorsque la pandémie de COVID-19 a frappé juste après les vacances de printemps, M. Silver s'est démené pour trouver un moyen d'enseigner son cours d'introduction à l'architecture à distance tout en préservant l'aspect pratique si important pour ce cours. « Notre programme est très axé sur la pratique. Nous avons besoin de machines, d'outils de construction et de découpeuses laser. L'une des conséquences de la pandémie a donc été que nous n'avons pas pu faire beaucoup de modélisations d'objets physiques », a expliqué M. Silver.

Ayant déjà utilisé l'imprimante 3D Form 2, Silver s'en est acheté une. Dans le cadre de ce cours, les étudiants devaient concevoir une chapelle pour un petit site de leur choix. En concevant leur chapelle, les étudiants ont pu explorer un large éventail d'idées, d'espaces, de formes et de matériaux. Les étudiants ont envoyé les fichiers STL des modèles conçus avec des logiciels de CAO comme Rhino au professeur Silver, qui les a ensuite imprimés. « Ils mettaient au point leur conception pendant que je gérais l'imprimante de mon côté. Pour l'examen, je leur ai montré leurs modèles physiques, et eux ont présenté leurs croquis. Nous avons donc pu continuer à fabriquer des objets physiques pendant la période de quarantaine », a déclaré M. Silver. « Nous n'avons pas eu un seul échec d'impression sur la [Form 2]. Tous les modèles produits étaient parfaits, et l'imprimante a été très performante et rentable.    En fait, j'avais acheté des cartouches supplémentaires juste au cas où nous serions à court de matériel, mais l'imprimante s'est avérée si efficace et nous avons obtenu tellement de modèles par cartouche que cela a suffi pour une classe de 14 étudiants. »

Les 14 étudiants ainsi pu produire 16 à 17 modèles en deux semaines. « C'était incroyable de pouvoir créer des prototypes physiques pendant la quarantaine, alors que tout le monde ne se réunissait que sur Zoom », a déclaré Silver. 

Les étudiants de M. Silver étaient ravis de pouvoir produire des modèles physiques malgré les cours en ligne. « Ils étaient tellement soulagés de sortir de cette pandémie avec quelque chose de concret entre les mains, car ils avaient besoin de photographier des modèles physiques pour leur étoffer leur portfolio », a déclaré Silver. « Si vous ne pouvez pas photographier de modèles, pas de contenu pour votre portfolio. »

À l'origine, Silver pensait transporter sa grande imprimante 3D de New York au Kentucky, mais ce n'était pas envisageable : il fallait au moins trois personnes pour la sortir du bâtiment. C'est là que la Form 2 s'est révélée pratique : sa petite taille a permis à Silver de l'installer dans son appartement et de commencer à imprimer immédiatement. M. Silver n'a eu qu'à la déballer et à la configurer : en une demi-heure, la Form 2 était opérationnelle.

L'impression 3D encourage la conception itérative. « L'avantage de l'impression 3D, c'est que vous pouvez constamment mettre à jour vos modèles et les imprimer plusieurs fois pour perfectionner votre conception. Et même s'ils n'ont eu que peu de temps pour itérer leurs conceptions, les étudiants ont au moins réalisé trois modèles différents pour chacun de leurs projets », a déclaré Silver. « L'impression 3D vous permet donc de visualiser les différents modèles et de montrer l'évolution de la conception. C'est formidable pour l'enseignement, car la discussion pédagogique entre l'étudiant et le professeur peut porter sur l'évolution du modèle et sur les décisions prises. Il s'agit donc d'une version alternative du prototypage itératif. Au lieu d'itérer des prototypes pour la production industrielle, nous itérons des modèles de bâtiments. »

M. Silver nous a également expliqué qu'au cours du processus de conception, ses étudiants ont appris à rendre leurs modèles étanches en éliminant les espaces de surfaces dans Rhino 3D.

M. Silver a ajouté que, même si la Form 2 est plus petite que certaines imprimantes 3D avec lesquelles il a travaillé, elle permet d'imprimer de grands modèles sans transiger sur la qualité. Il a été impressionné par la résolution et la surface lisse des pièces imprimées. Il a été tellement impressionné par les détails rendus par la Form 2 qu'il a commencé à l'utiliser pour ses propres projets. 

« Je travaille sur la conception d'un pont-levis mécanique, et le modèle doit être extrêmement détaillé.   J'ai besoin d'une résolution beaucoup plus détaillée pour ce projet, car le modèle comporte de minuscules vis et toutes sortes de petits ressorts et composants mécaniques miniatures. La [Form 2] offre les tolérances dont j'ai besoin pour fabriquer ce type de pièces et à cette échelle », a-t-il déclaré.  

L'avenir de l'impression 3D dans l'enseignement est prometteur, même en cas de pandémie. Comme l'a prouvé Silver, l'impression 3D permet de donner aux cours un aspect pratique, même s'ils sont en ligne. De plus, ses étudiants sont enthousiastes et satisfaits de cette idée.

Formlabs est prêt à répondre aux besoins des enseignants, qu'il s'agisse d'écoles primaires ou secondaires, de collèges communautaires, d'écoles techniques, de lycées ou d'universités.