Analyse d’un objet technique et projet

Fonction principale

La fonction principale de l'objet technique représente la raison pour laquelle il a été créé. La fonction principale est souvent liée à la fonction d'usage et au besoin de l'objet.

• la fonction principale d'une paire de chaussures est : protéger les pieds ;
• la fonction principale d'un vélo est : permettre de se déplacer plus rapidement.

Pour trouver la fonction principale d'un objet technique, on peut se poser la question : Quel est le rôle de cet objet ?

Un objet technique peut avoir plusieurs fonctions principales.

Contraintes

En plus d'avoir une fonction principale, un objet technique est soumis à des contraintes, qu'il doit respecter. Les contraintes sont choisies par le créateur de l'objet technique.

Exemples de contraintes

Une paire de chaussures doit par exemple respecter les contraintes suivantes :

• être esthétique ;
• avoir un prix modéré ;
• être fabriquée avec des matériaux recyclables ;
• résister à la pluie ;
• etc.

Un vélo doit par exemple respecter les contraintes suivantes :

• être tout terrain ;
• pouvoir être facilement réparé par son utilisateur ;
• être facile à porter ;
• être esthétique ;
• pouvoir supporter un utilisateur jusqu'à 120 kg ;
• avoir 15 vitesses ;
• etc.

Fonction technique

Pour pouvoir effectuer sa fonction principale, et pour pouvoir respecter ses contraintes, un objet technique doit posséder un certain nombre de fonctions techniques.

Exemple : Fonctions techniques d'un vélo

Prenons un vélo dont :

• la fonction principale est "permettre de se déplacer plus rapidement" ;
• la contrainte 1 est "pouvoir supporter un utilisateur jusqu'à 120 kg" ;
• la contrainte 2 est "être facile à porter".

Pour réaliser la fonction principale, le vélo possède les fonctions techniques suivantes :

• ne pas être ralenti dans sa course ;
• être facilement contrôlable ;
• utiliser l'énergie musculaire de son utilisateur efficacement.

Pour respecter la contrainte 1, le vélo possède la fonction technique : avoir une structure solide.

Enfin, pour respecter la contrainte 2, le vélo possède la fonction technique : être léger.

Chaque fonction principale ou contrainte peut nécessiter une ou plusieurs fonctions techniques.

Solution technique

Chaque fonction technique est réalisée grâce à une ou plusieurs solutions techniques. Les solutions techniques sont choisies lors de la conception de l'objet.

Exemple : Solutions techniques d'un vélo

Voici les solutions techniques (en gras), permettant de réaliser les 5 fonctions techniques du vélo :

• ne pas être ralenti dans sa course → le vélo n'est pas ralenti dans sa course grâce à ses roues et son aérodynamisme ;
• être facilement contrôlable → le vélo est contrôlable grâce à son guidon ;
• utiliser l'énergie musculaire de son utilisateur efficacement → le vélo récupère l'énergie de l'utilisateur grâce au pédalier et le transmet à la roue grâce à une chaîne et des roues dentées.
• avoir une structure solide → la forme du cadre du vélo possède une forme particulière qui le rend très solide ;
• être léger → le cadre du vélo est fabriqué dans un matériau léger comme l'aluminium.

Projet et équipe

Un projet est un processus, en plusieurs phases, au cours duquel un groupe de personnes va mettre au point un objet technique, ou améliorer un objet technique existant.

Le groupe de personnes forme alors une équipe.

Un projet se découpe en 4 phases :

Phases du projet

Imprégnation

L'imprégnation consiste à analyser le thème du projet, ses enjeux et sa problématique. Il faut s'assurer de bien comprendre l'objectif du projet avant de passer à la suite.

Conception

La conception consiste à réfléchir à la question suivante : "Comment mener à bien le projet ?". Pour cela, on va chercher des idées pour créer/améliorer l'objet technique, chercher les fonctions techniques de l'objet puis trouver des solutions techniques pour y répondre. On pourra notamment réaliser des croquis et des schémas de l'objet, pour décrire comment on va l'améliorer/créer.

Réalisation

La réalisation est la phase durant laquelle on va fabriquer ou modifier l'objet. Pour cela, on se basera sur les idées et les croquis/schémas faits lors de la conception.

Tests

Les tests, qui représentent la dernière phase du projet, permettent de s'assurer que l'objet technique final fonctionne comme prévu. Les tests servent à valider le projet. Lors des tests, on doit notamment effectuer des mesures (dimensions, masse, vitesse, etc.) sur l'objet technique.

Maquette

Lors d'un projet de création d'un objet technique, l'équipe du projet est souvent amenée à fabriquer une ou plusieurs maquettes.

La maquette d'un objet technique est une version simplifiée, qui ne comporte pas forcément toutes les solutions techniques de l'objet.

Caractéristiques et utilité de la maquette

Une maquette peut être fabriquée avec du carton, du papier, de la colle, des trombones, etc. Le but de la maquette est de pouvoir vérifier que certaines idées sont valides, avant de passer à la suite du projet. Une maquette permet notamment de valider les dimensions de l'objet technique.

Prototype

Le prototype est la première version totalement fonctionnelle de l'objet technique qu'on veut créer. Un prototype doit comporter toutes les solutions techniques de l'objet. Le prototype est fabriqué avec des moyens plus avancés que la maquette : par exemple par impression 3D ou par usinage.

La fabrication du prototype permet d'effectuer les tests finaux du projet, et de terminer le projet si le prototype est validé ou non.

Conception assistée par ordinateur

La conception assistée par ordinateur, ou CAO, permet de modéliser en 3D (trois dimensions) les pièces de l'objet technique qu'on veut réaliser/prototyper. La CAO se fait avec un logiciel spécialisé, permettant la modélisation en 3D sur un ordinateur. Les logiciels les plus courants sont SolidWorks, SketchUp et TinkerCAD.

De la modélisation 3D au prototype

Une fois les pièces modélisées en 3D, elles peuvent être imprimées en 3D à l'aide d'une imprimante 3D. L'impression 3D permet de créer la pièce, dans un matériau plastique. En imprimant les différentes pièces d'un objet technique, puis en les assemblant, on peut alors fabriquer le prototype de l'objet technique.