Découpe laser et impression 3D — Fiche de prise en main
Programme de Robotique et Technologies Numériques — Année scolaire 2026-2027
Collège Privé La Vision Future de Grand-Bassam — Équipe pédagogique HV-FABLAB
À quoi sert ce document ?
Cette fiche explique comment transformer un fichier en objet réel, avec les 2 machines du laboratoire : la découpe laser et l'imprimante 3D.
Public : encadreurs et élèves.
Niveaux concernés : 3e et lycée (projets) ; démonstration possible dès le primaire.
Durée : 2 à 3 séances de découverte + usage en projet.
⚠️ 1. Sécurité — À LIRE AVANT TOUT
Ces deux machines sont les équipements les plus dangereux du laboratoire.
| Règle absolue | Pourquoi |
|---|---|
| Jamais seul devant la machine | Un adulte formé doit être présent en permanence |
| Jamais sans surveillance | Un incendie peut démarrer en quelques secondes |
| Ne jamais ouvrir le capot pendant le travail | Rayon laser / pièce en mouvement |
| Ne jamais regarder le faisceau laser | Lésion irréversible de l'œil |
| Un extincteur à proximité | Règle de base en atelier |
| Ne jamais quitter la pièce | C'est la règle qui sauve |
| Signaler toute odeur de brûlé | Intervention immédiate |
| Ne pas toucher la pièce juste après | Elle est très chaude |
🎯 Phrase à faire retenir : « Une machine de fabrication numérique ne s'arrête pas toute seule en cas de problème. C'est moi qui surveille, ou on ne lance pas. »
⚠️ Ces règles font partie de la Charte du laboratoire. Un élève qui ne les respecte pas est écarté de l'atelier — la sanction est automatique.
2. Les 2 machines, à quoi elles servent
| Découpe laser | Imprimante 3D | |
|---|---|---|
| Ce qu'elle fait | Coupe ou grave une plaque | Construit un objet couche par couche |
| Matière | Plaque plate (bois, plexiglas, carton) | Filament (plastique fondu) |
| Fichier de départ | 2D — .SVG, .DXF |
3D — .STL |
| Logiciel | Inkscape | SketchUp ou Fusion 360 |
| Durée typique | 2 à 15 minutes | 30 minutes à 5 heures |
| Résultat | Des pièces plates à assembler | Un objet en volume |
| Image | Un cutter très précis | Une imprimante en relief |
🎯 Le lien à faire comprendre :
Découpe laser = on part d'un DESSIN (2D).
Impression 3D = on part d'un VOLUME (3D).
3. La chaîne complète (commune aux 2 machines)
1. IDÉE → 2. DESSIN → 3. FICHIER → 4. PRÉPARATION → 5. MACHINE → 6. FINITION
(besoin) (logiciel) (SVG/STL) (slicer/logiciel) (lancement) (assemblage)
| Étape | Découpe laser | Impression 3D |
|---|---|---|
| 1. Idée | Un support, un gabarit, une boîte | Un boîtier, un engrenage, une pièce |
| 2. Dessin | Inkscape (2D) | SketchUp / Fusion 360 (3D) |
| 3. Fichier | .SVG ou .DXF |
.STL |
| 4. Préparation | Attribuer les couleurs (découpe/gravure) | Trancher (slicer) : orientation, supports, remplissage |
| 5. Machine | Envoyer, surveiller | Envoyer, surveiller le début |
| 6. Finition | Détacher, poncer, assembler | Retirer les supports, ébavurer, assembler |
🎯 Message clé : « La machine ne réfléchit pas. Si mon fichier est faux, l'objet sera faux — et j'aurai gaspillé la matière et le temps de la machine. »
4. La découpe laser
Le principe
Un faisceau laser très concentré brûle la matière en suivant le dessin. Il coupe (traverse) ou grave (marque la surface).
Les codes couleur (essentiels)
Chaque couleur = une action différente. C'est le logiciel de la machine qui interprète ces couleurs.
| Couleur | Action | Épaisseur de trait |
|---|---|---|
| Noir | Découper (traverser) | Très fin : 0,1 mm |
| Rouge | Graver (marquer) | Fin |
| Bleu | Gravure légère | Fin |
| Vert / autres | Repères internes | Selon la machine |
⚠️ Chaque machine a ses propres codes. Toujours vérifier avec l'encadreur avant d'envoyer un fichier.
Les matières
| Matière | Épaisseur max courante | Remarque |
|---|---|---|
| Bois (contreplaqué, MDF) | 3 à 6 mm | Le plus utilisé, très tolérant |
| Plexiglas (acrylique) | 3 à 5 mm | Beau rendu, attention aux vapeurs |
| Carton | 1 à 3 mm | Idéal pour prototyper |
| Papier | — | Découpe très rapide |
⚠️ Les matières INTERDITES : PVC (dégage du chlore toxique et corrode la machine), vinyle, polycarbonate, mousse. À ne jamais découper au laser.
⚠️ L'épaisseur de la matière change tout : un emboîtement prévu pour du 3 mm ne rentre pas dans du 5 mm. Mesurer AVANT de dessiner.
Le chemin dans Inkscape
- Dessiner la pièce aux bonnes dimensions (mesures tapées au clavier).
- Mettre les traits de découpe en noir très fin (0,1 mm).
- Faire attention aux traits en double (la machine passerait 2 fois).
- Exporter en
.SVG. - L'encadreur importe dans le logiciel de la machine, lance, et surveille.
Les 6 vérifications avant de lancer
- [ ] Dimensions exactes, en millimètres.
- [ ] Épaisseur de la plaque connue et mesurée.
- [ ] Traits de découpe en noir très fin.
- [ ] Aucun trait en double (zoomer pour vérifier).
- [ ] Le dessin tient dans la plaque.
- [ ] Fichier bien enregistré en
.SVG.
5. L'impression 3D
Le principe
L'imprimante fond un filament de plastique et le dépose couche par couche (souvent 0,2 mm) pour construire l'objet du bas vers le haut.
Le « slicer » : l'étape intermédiaire indispensable
Le slicer (logiciel de tranchage) transforme le .STL en instructions pour la machine.
| Réglage | Ce que c'est | Valeur conseillée pour débuter |
|---|---|---|
| Hauteur de couche | L'épaisseur de chaque couche | 0,2 mm (bon compromis) |
| Remplissage | La densité de l'intérieur | 15 à 20 % (solide mais léger) |
| Supports | Les étais à découper après | Oui si l'objet a des porte-à-faux |
| Température buse | La chaleur de la buse | Selon le filament (PLA : 200 °C) |
| Température plateau | Chaleur du plateau | PLA : 60 °C |
| Adhésion | Ce qui colle la pièce au plateau | Jupette (brim) ou laque |
L'orientation : la décision la plus importante
Le même objet, imprimé dans 2 orientations, n'a PAS la même résistance.
| Règle | Pourquoi |
|---|---|
| Mettre la face la plus grande en bas | Meilleure adhérence |
| Imprimer le sens des efforts dans le plan des couches | Les couches collent moins bien entre elles |
| Minimiser les porte-à-faux | Moins de supports à enlever |
| Éviter les ponts longs | Ils s'affaissent |
🎯 Analogie pour les élèves : un objet imprimé en 3D est comme un mur de briques. Les briques collent bien entre elles dans la même rangée, mais moins bien entre les rangées. Donc si on tire « entre les rangées », ça casse plus facilement. C'est pour ça que l'orientation compte.
Le piège du « corps non fermé »
Un modèle 3D avec une surface manquante ne s'imprime pas correctement : le slicer va « boucher » le trou de manière imprévisible.
→ Vérifier : dans le modèle, le corps doit être opaque et fermé (pas de zone translucide).
Le vrai délai : à anticiper
| Taille de l'objet | Durée d'impression |
|---|---|
| Petit (2 cm) | 20 à 40 min |
| Moyen (5 cm) | 1 à 2 h |
| Grand (10 cm) | 3 à 6 h |
⚠️ Conséquence pédagogique : on ne peut pas imprimer 30 objets différents en une heure. Prévoyons : imprimer les objets entre les séances, et en séance, faire la conception et la préparation.
6. Le jeu d'assemblage (jeu / tolérance)
Pour que deux pièces s'emboîtent, il faut du jeu.
| Pièce | Cote | Remarque |
|---|---|---|
| Pièce mâle | 10,0 mm | La cote théorique |
| Pièce femelle | 10,2 mm | Il faut de la place |
| Jeu total | 0,2 à 0,3 mm | À ajuster selon la machine |
| Machine | Tolérance réaliste |
|---|---|
| Découpe laser | Très précise (0,1 mm) → jeu faible |
| Impression 3D | Moins précise (0,2 à 0,4 mm) → jeu plus grand |
🎯 Erreur classique du débutant : dessiner les 2 pièces à la même cote → elles ne rentrent jamais.
À faire comprendre : « Deux mains exactement de la même taille ne peuvent pas se glisser l'une dans l'autre. Il faut toujours un peu de place. »
7. Matière, temps et gaspillage — la responsabilité
Chaque envoi à la machine coûte de la matière, du temps et de l'usure.
| Bonne pratique | Pourquoi |
|---|---|
| Prototyper en carton d'abord | Coût quasi nul, validation rapide de la forme |
| Imprimer petit avant d'imprimer grand | Vérifier que les dimensions sont bonnes |
| Vérifier le fichier avant d'envoyer | Éviter une pièce ratée et de la matière perdue |
| Regrouper les pièces sur la même plaque | Économiser la matière et le temps machine |
| Récupérer les chutes | Elles servent aux tests |
| Noter ses réglages | Pour pouvoir refaire, ou corriger |
🎯 Message à faire passer : « Le fichier raté, ce n'est pas grave. La matière gaspillée, c'est de l'argent de l'école — et il n'est pas illimité. »
8. Progression conseillée
| Séance | Objectif | Ce qui est produit |
|---|---|---|
| 1 | Découverte + sécurité (obligatoire) | Rien — on observe, on comprend les risques |
| 2 | Découpe laser (démonstration) | Une pièce simple découpée par l'encadreur |
| 3 | Impression 3D (démonstration) | Un petit objet lancé, résultat à la séance suivante |
| 4+ | Usage en projet | Les pièces de leur propre projet |
🎯 La séance 1 ne produit RIEN, et c'est normal. On ne touche pas à ces machines avant d'avoir compris les risques. C'est non négociable.
9. Dépannage
Découpe laser
| Symptôme | Cause probable | Solution |
|---|---|---|
| La machine ne découpe pas bien | Puissance ou vitesse mal réglée | Revoir les paramètres avec l'encadreur |
| La pièce est brûlée | Puissance trop forte / trait en double | Réduire la puissance, vérifier les doublons |
| Les pièces ne s'emboîtent pas | Jeu insuffisant / épaisseur différente | Ajuster le jeu, mesurer la plaque |
| La découpe est décalée | Plaque mal fixée / miroir mal aligné | Refixer la plaque, vérifier l'alignement |
| Fumée épaisse | Matière inadaptée | Arrêter, vérifier la matière (pas de PVC !) |
Impression 3D
| Symptôme | Cause probable | Solution |
|---|---|---|
| La première couche ne colle pas | Plateau sale / température basse | Nettoyer, régler la température, ajouter laque |
| Les couches se décalent | Pièce décollée / courroie | Nettoyer le plateau, vérifier les courroies |
| Bouchage de la buse | Filament sale / température basse | Déboucher, vérifier la température |
| Filaments qui pendent | Pas assez de supports | Activer les supports ou réorienter |
| L'impression s'arrête en cours | Plantage, coupure | Relancer (perte de la pièce) |
| L'objet est fragile | Remplissage trop faible / mauvaise orientation | Augmenter le remplissage, réorienter |
| Le fichier est refusé | Corps non fermé | Réparer le modèle (surfaces manquantes) |
10. Erreurs pédagogiques à éviter
| ❌ À éviter | ✅ À faire |
|---|---|
| Laisser un élève seul devant la machine | Un adulte présent, toujours |
| Sauter la séance sécurité | La faire en premier, obligatoirement |
| Lancer un fichier non vérifié | Faire la checklist systématiquement |
| Dessiner les 2 pièces à la même cote | Prévoir le jeu (0,2-0,3 mm) |
| Lancer une impression de 5 h en pleine séance | Anticiper : imprimer entre les séances |
| Gaspiller la matière pour tester | Prototyper en carton d'abord |
| Ne pas faire noter les réglages | Tenir un carnet de réglages |
11. Ressources externes
- Inkscape (préparation 2D) :
https://inkscape.org/ - Fusion 360 (préparation 3D) :
https://www.autodesk.com/products/fusion-360/ - Fiches internes associées :
../04-Inkscape/Inkscape - Fiche de prise en main.md../03-SketchUp/SketchUp - Fiche de prise en main.md../05-Fusion360/Fusion 360 - Fiche de prise en main.md
12. L'essentiel à retenir
- Sécurité d'abord : jamais seul, jamais sans surveillance, extincteur à portée.
- Découpe laser = 2D (
.SVG) · Impression 3D = 3D (.STL). - La machine ne réfléchit pas : fichier faux = objet faux.
- Le jeu d'assemblage (0,2-0,3 mm) est obligatoire pour emboîter.
- L'orientation d'une impression change sa résistance (effet « mur de briques »).
- Anticiper : une impression peut durer plusieurs heures.
Équipe pédagogique HV-FABLAB — Collège Privé La Vision Future de Grand-Bassam — Année scolaire 2026-2027