Nous souhaitons équiper le collège Jean Macé d’une imprimante 3D. Lors d’une réunion avec des professeurs de Technologie collège de la Vienne, un modèle nous a été conseillé, la Tobeca 2. Je me suis donc intéressé à cette imprimante 3D que je vous présente dans cet article.

Qu’est-ce qu’une imprimante 3D ?

C’est une machine capable de fabriquer des objets, en plastique dans notre cas, en déposant de la matière plus ou moins liquide, du plastique fondu dans notre cas, comme le ferait une imprimante de bureau avec de l’encre. Mais au lieu de se limiter à une couche de matière déposée sur une surface plane, la machine est capable de gérer des déplacements dans une troisième direction pour déposer successivement de très fines couches de matière, les une sur les autres. L’imprimante réalise ainsi un objet en 3 dimensions à partir d’un modèle dessiné avec un ordinateur, avec un logiciel comme Google Sketchup ou SolidWorks par exemple. Ce procédé permet de fabriquer directement des objets aux formes complexes mais il a l’inconvénient d’être très long : entre une dizaine de minutes et quelques heures suivant la taille de l’objet à imprimer (mais dépend peu de la complexité de la pièce). Une imprimante 3D ajoute progressivement de la matière alors qu’une machine à commande numérique, comme CharlyRobot, part d’un bloc de matière brute dans lequel il enlève progressivement de la matière, avec une fraise par exemple.

Tour Eiffel en plastique en 3 dimensions, d’environ 20cm de haut, imprimée en près de 5h avec une imprimante 3D (Source : Tobeca.fr)

Le modèle 3D utilisé pour imprimer cette tour Eiffel (Source : thingiverse.com)

Lien vers les fichiers source de ce modèle 3D chez thingiverse.com

Vidéo de présentation de l’imprimante 3D Tobeca 2 (Source : YouTube, Adrien Grelet) :

Voici une autre petite vidéo (source : MakerShop.fr) qui montre la fabrication d’un petit vase en plastique avec une imprimante 3D, l’ancien modèle Tobeca 1. Attention, cette vidéo est en partie en vitesse accélérée :

La société Tobeca

Tobeca est une startup (jeune entreprise) créée en octobre 2013 par Adrien Grelet (DUT Génie Electrique et Informatique Industrielle de Tours) qui conçoit et commercialise des imprimantes 3D open source (matériel et logiciels sont libres) et peu chers. Tobeca se situe à Vendôme (entre Tours et Chartres). Elle privilégie qualité et simplicité pour le particulier et les PME.

Site de la société Tobeca

L’imprimante 3D Tobeca 2

Le modèle Tobeca 2 est sorti le 15 juillet 2014. Il ne coûte que 999 € (en version de base, monté et testé). Cette imprimante utilise des bobines de filament en plastique, notamment du PLA (plastique produit à partir d’amidon de maïs et biodégradable). Une bobine de 880 g de PLA 1.75 mm coûte 29 €, soit 33 € le kilo, et devrait suffire pour une année d’utilisation (Source : Tobeca.fr).

L’imprimante 3D Tobeca 2 sur la boutique de Tobeca

Quelques caractéristiques de l’imprimante 3D Tobeca 2

◾Dimensions (avec bobine) et poids : 440 x 450 x 460 mm, 10 kg

◾Volume d’impression (X, Y, Z) : 200 x 200 x 250 mm soit 10 000 cm3, ou 1 litre

◾Plus petits déplacements possibles : 0,015 mm soit 15 µm (en théorie, car en pratique c’est 0,1 mm soit 100 µm)

◾Épaisseurs de couches : 0,10 mm à 0,30 mm soit 100 à 300 µm (en fonction de la qualité choisie)

◾Vitesses d’impression : jusqu’à 200 mm/s (en fonction de la qualité choisie)

L’imprimante 3D Tobeca 2 vient d’imprimer une tour Eiffel en plastique de 20cm de haut, couche par couche, en près de 5h (Source : tobeca.fr)

Prototype de la Tobeca 2 vue de l’arrière : les fils ne sont pas gainés ici (Source : 3dprint.com)

Prototype de la Tobeca 2 vue de l’avant : les fils ne sont pas gainés ici. (Source : 3dprint.com)

Tobeca 2 : la tête d’impression est refroidie avec un ventilateur de 40 mm. Les fils sont gainés sur ce modèle de série. (source : makerfaireparis.com)

Prototype de la Tobeca 2 : Lorsque la machine est repliée pour le transport, on voit bien le mécanisme d’entrainement de la tête d’impression (Source : Tobeca.fr)

La tête d’impression refroidie par un ventilateur de 40 mm avec la buse de 0,4 mm d’où sort un fil de plastique fondu (du PLA) lors de l’initialisation de la machine (Source : Guide d’utilisation Tobeca.fr)

Une bobine de 880 g de PLA 1.75 mm coûte 29 € et devrait suffire pour une année d’utilisation (Source : Tobeca.fr)

Une imprimante 3D libre

Ctte imprimante est libre et diffusée sous la licence Open Source Creative Commons Non Commerciale. L’imprimante peut être étudiée, modifiée, répliquée, de manière libre à partir des fichiers sources (matériel et logiciel) fournis.

Repetier Host est le logiciel libre utilisé par Tobeca (Source : repetier.com)

Principaux atouts de cette imprimante 3D

– Low-cost mais performante Cette imprimante 3D Tobeca 2 est une des moins chères de sa catégorie (999 € montée) et possède cependant de très bonnes performances avec notamment un bon volume d’impression de 10 000 cm3 (20 x 20 x 25 cm) et une bonne résolution (couches de 100 µm d’épaisseur et 15 µm de résolution horizontale). Elle est peu encombrante et facile à transporter (dans sa mallette support) alors qu’elle possède un assez grand volume d’impression.

– Pédagogique : Elle n’a pas de capot ce qui permet aux élèves de bien visualiser son fonctionnement mais aussi les solutions techniques retenues pour sa conception (moteurs, transmission, guidages, circuit de gestion de l’énergie, …).

– Simple : Elle semble simple d’utilisation : profils d’impression pré-configurés, logiciel tout en un pour imprimer en 3 clics.

– Bon support client Le SAV est proche et réactif (merci à M Grelet, le dirigeant de Tobeca, pour sa disponibilité) : Tobeca est à Vendôme entre Tours et Chartres. La garantie est de 1 an, extensible à 3 ans pour seulement 100 €. Le forum de Tobeca est actif.

L’aventure humaine de la startup Tobeca

Le développement des imprimantes 3D par Tobeca est directement liée au projet RepRap qui consiste à concevoir des imprimantes 3D pour fabriquer chez soi des objets, mais aussi des pièces pour répliquer l’imprimante 3D. Adrien Grelet, diplômé de l’IUT de Génie Electrique et Informatique Industrielle de Tours, a conçu une première imprimante 3D, puis a créé en octobre 2013 la start-up Tobeca à Vendôme. Il a ensuite conçu et commercialisé l’imprimante Tobeca, première du nom, vendue à plus de 150 exemplaires. Fort de ce succès, il a conçu la version 2 de cette imprimante, la Tobeca 2, commercialisée depuis le 15 juillet 2014. Lien vers une petite vidéo (4 min) du 5 mai 2014 qui présente le début de cette formidable aventure humaine (Source : JeunesOCentre.fr) :

Et des liens vers les comptes Facebook , Google+ et Twitter de Tobeca.

Nous sommes intéressés par vos commentaires (ci-dessous), notamment si vous connaissez les imprimantes 3D de Tobeca.

Mise à jour du 22 février 2016

Attention le logiciel Ardublock est en fin de vie. Depuis maintenant deux ans environ, de nouveaux logiciels de programmation ont été développés, la plupart à partir de Blockly conçu spécialement par Google pour faciliter justement le développement de ce type de logiciels pédagogiques. On trouve aujourd’hui des logiciels capables de remplacer avantageusement Ardublock. J’ai choisi d’utiliser Blockly Arduino qui a entre autre l’avantage de pouvoir facilement s’adapter à mes besoins pédagogiques. J’ai rédigé un article qui vous expliquera plus précisément les avantages de Blockly Arduino par rapport à Ardublock, ainsi que les points à améliorer prochainement.

La suite de cet article date de novembre 2013. Il est destiné aux élèves curieux qui s’intéressent à l’informatique ou à l’électronique.

1. Arduino : c’est quoi ?

Arduino est le nom d’une gamme de cartes à microcontrôleur, c’est à dire de cartes électroniques programmables. Elles utilisent toutes un même logiciel de programmation appelé logiciel Arduino également.

Carte Arduino Leonardo (Source : arduino.cc)

2. Arduino : ça sert à quoi ?

Une carte Arduino, comme toutes les cartes à microcontrôleur, permet de piloter un système de manière interactive à partir du programme que l’on aura défini et mis dans sa mémoire. Par exemple gérer automatiquement l’ouverture d’une porte de garage, envoyer un SMS quand le jardin est trop sec et gérer le système d’arrosage à distance, piloter un nouveau robot, … Il faut pour cela associer à la carte Arduino des capteurs (de lumière, de température, de position, …), des actionneurs (moteurs, pompe, …), des organes de sortie (lampe, chauffage, …), des circuits de puissance, une alimentation (piles, panneaux solaires, …), des interfaces de dialogue (boutons, LEDs, écran, …), des interfaces de communication (réseau filaire, réseau sans fil, …), …

Une carte Arduino (de base) gère essentiellement le traitement de l’information (source : developpez.com)

Arduino peut être utilisé pour des applications en domotique (source : jeromeabel.net)

Un robot intégrant une carte Arduino Leonardo (source : mhobbies.com)

3. Arduino : ça sert à qui ?

Arduino a été conçu pour l’enseignement de l’électronique et de l’informatique. Il a été conçu pour être accessible à tous les « bricoleurs » : système pas cher, simple, … mais performant !

Des étudiants de l’école Louis Lumière travaillent sur un projet avec des effets sonores pilotés par une carte Arduino (source : digitalarti.com)

4. Arduino : pourquoi un tel succès ?

Deux raisons principalement au succès du système Arduino : Le logiciel Arduino est gratuit et il existe de nombreuse autres cartes électroniques compatibles pour faire simplement des maquettes.

Carte électronique connectée sur une carte Arduino pour contrôler des moteurs (source : robotshop.com)

Carte connectée sur une carte Arduino pour lire des fichiers de musique (source : seeedstudio.com)

5. Arduino : ça coûte combien

Pour tester Arduino :
Carte Arduino Leonardo = 18 € Câble USB A / micro USB B (1,8 m) = 4 €
Logiciel Arduino : gratuit
Total = 22 € TTC (hors frais de port)
Cartes à connecter sur la carte Arduino : prix très variables, mais entre 10 et 30 € généralement.

6. Arduino : ça vient d’où ?

Monsieur Massimo Banzi enseignait la conception interactive en Italie. En 2005, il a conçu une carte électronique minimaliste et low cost pour permettre à ses étudiants de bricoler dans des activités de projets. Il appellera cette carte Arduino comme le bar où il avait l’habitude d’aller. Ce nom correspond à celui du roi Arduin (en 1002 en Italie). Avec l’aide d’une équipe de développeurs, ils conçoivent un logiciel spécifique. Le succès grandissant rapidement au fil des années, différentes versions matérielles et logicielles seront développées avec aujourd’hui l’Arduino Leonardo.

L’équipe de développeurs des produits Arduino officiels, avec Massimo Banzi en bas à droite (source : atelier-objets-communicants.ensad.fr)

7. Arduino : c’est utile au collège ?

Arduino a été développé au départ pour des étudiants où des bricoleurs qui ne maîtrisent pas l’électronique où l’informatique. Au collège, en Technologie, l’utilisation d’une carte à microcontrôleur est intéressante si on la programme graphiquement avec un logiciel comme Ardublock.
Les systèmes automatiques contrôlés par programme sont étudiés surtout à partir de la classe de quatrième, avec le thème « confort et domotique », mais ils peuvent être utilisées aussi comme aide au pilotage de dispositifs expérimentaux pour l’acquisition et le traitement de données issues de mesures par exemple. Les cartes Arduino peuvent être facilement mises en oeuvre par les élèves et être un atout très précieux pour rendre des projets motivants, innovants, performants.
En classe de quatrième, le niveau d’exigence reste assez faible. L’élève doit faire des investigations sur des systèmes qui utilisent des solutions techniques programmées. Il doit savoir identifier, choisir et mettre en œuvre des solutions techniques, mais la compréhension doit rester globale. Il doit surtout être capable d’en parler, sans maîtriser les détails des solutions techniques et de leur mise en œuvre.

En ce qui concerne plus spécifiquement la programmation, les textes officiels précisent que :
« la programmation d’un support automatique ne demande pas l’écriture de lignes de code. Elle doit être graphique si le support présente une interface qui le permet. Le système automatique doit être simple. L’objectif est de comprendre de manière globale l’impact de la modification sur le fonctionnement du système. »

8. Arduino + Ardublock : la solution idéale pour débuter ?

Ardublock permet de programmer graphiquement, à l’aide de blocs, une carte à microcontrôleur de type Arduino. Il suffit de sélectionner dans une bibliothèque des blocs de programme, … comme avec le logiciel Scratch qui permet d’apprendre l’informatique dès 8ans. C’est une application, libre et gratuite comme le logiciel Arduino dans lequel elle s’intègre (comme le patch d’un jeu vidéo). La programmation d’une carte Arduino avec Ardublock est accessible aux débutants en informatique, à partir de 10 ans environ.

Lien pour télécharger le logiciel Arduino.
Lien pour télécharger la version béta du patch Ardublock (du 12 nov 2013).
Lien pour voir comment intégrer Ardublock dans Arduino.
Lien vers des exemples de programmes : (à venir)

Interface d’Ardublock : à gauche les bibliothèques de blocs, à droite le programme avec les blocs sélectionnés et édités (source : LP2I)

8. Arduino : quel avenir ?

Fin 2013 va sortir l’Arduino Yún qui permet un accès performant à Internet en Wifi. Cette carte contient deux processeurs. La carte est de taille réduite. Elle devrait coûter 60 à 70 € seulement. l’Arduino Yún pourra communiquer facilement avec une tablette tactile Androïd ou un smartphone qui servir d’interface de dialogue intelligente. Les deux communiqueront sur le même réseau, en Wifi par exemple, et partageront des ressources communes sur le cloud (espace de stockage sur Internet). D’ailleurs Yún signifie cloud en chinois !

Carte Arduino Yun avec interface Wifi (source : arduino.CC)