Fabriquer un porte téléphone à la découpeuse laser

1. Opportunité - Déclenchement : la fête des pères approche et les enseignantes proposent aux élèves de réaliser un porte téléphone portable en bois; la collaboration possible avec le LaFoFaN devrait permettre de fabriquer les pièces de bois à la découpeuse laser.

Après une phase de discussion, au cours de laquelle un prototype en carton est présenté aux élèves (voir ci-dessus), le projet est lancé : fabriquer un porte téléphone en utilisant uniquement la technique de l'emboitement pour assembler les différentes pièces. 

Une première rencontre avec les acteurs du LaFoFaN est organisée. Une visite du laboratoire de fabrication numérique est programmée afin que les élèves puissent se rendre compte du travail de la découpeuse laser et éviter l'effet "boîte noire". Au cours de cette visite, les élèves fabriqueront une boîte par emboitement, les éléments de la boîte étant découpés à la découpeuse laser. Les élèves pourront ainsi observer la machine en marche.

Pour construire leur boîte, ils devront également poncer et limer, ce qu'ils devront faire par la suite pour finaliser leur cadeau de fête des pères. L'assemblage des 6 pièces par tenons et mortaises est un exercice parfois complexe pour certains élèves. Il s'agit d'un exercice de travail en 3 dimensions qui demande à analyser les différentes pi!ces pour percevoir les assemblages.

2. Préparation - Planification : au cours de cette phase, les élèves vont réaliser quelques recherches sur Internet pour repérer des exemples de porte téléphone et définir quelques porte téléphones types. C'est à partir de ces prototypes qu'ils vont construire le leur.

Il est proposé aux élèves de réaliser d'abord leur projet en papier puis en carton. Il leur est donc demandé de récolter des cartons pour pouvoir réaliser leur prototype, en précisant qu'il ne doit pas être trop épais car ils devront le découper. Il est également nécessaire que l'enseignant prépare quelques cartons de réserve...

3. Réalisation - Ajustement : les premiers travaux proposés suivent un processus de prototypage. D'abord les élèves imaginent leur porte téléphone sur papier, même s'ils ne sont pas encore à même de dessiner en 2D un objet en 3D. L'objectif n'est pas d'avoir un dessin parfait, mais de commencer à réfléchir sur l'objet qu'ils vont fabriquer.

Ensuite, il leur est demandé de réaliser un premier prototype en 3D à l'aide du carton qu'ils ont préparés. À ce stade, tous les élèves n'ayant pas apporté les mêmes cartons, une réflexion sur ce matériau et ses différentes qualités en fonction de son type est possible (un site pour se renseigner sur les types de carton). Pour certains élèves, particulièrement pour les élèves de 3e année, il est parfois plus aisé de découper des pièces dans des feuilles de papier et de les coller. La réflexion sur les pièces en carton avec un assemblage par emboîtement venant dans un deuxième temps.

Ces prototypes, malgré leurs imprécisions, permettent de réfléchir aux différentes pièces qu'il va falloir dessiner par la suite. Ce travail permet également de réfléchir aux emboîtements et aux soutiens des pièces obliques. Des ajustements sont souvent nécessaires et un second prototypage en carton est alors réalisé en tenant compte des observations et décisions.

Lorsque le prototype est validé, les élèves sont invités à dessiner sur une feuille de papier quadrillée (A3) les différentes pièces qui vont composer leur porte téléphone.

4. Finalisation - Évaluation : lorsque les pièces de chaque élève sont dessinées sur le support papier fourni, il faut les dessiner sur un support numérique qui permettra d'enregistrer des fichiers lisibles par la découpeuse laser. Avec les élèves de 3e et 4e primaire, en fonction du temps restant, ce travail a été réalisé par un adulte. Mais avec un peu plus de temps disponible, et/ou avec des élèves plus âgés, ce travail de dessin pourrait être pris en charge par les élèves.

Ensuite, les pièces de chaque élèves sont découpées au laser et transmises aux élèves. Ceux-ci ont alors à poncer certaines pièces, notamment sur les zones brûlées par la découpe. Cet activité de ponçage a été réalisée soit en utilisant le même papier à poncer ou le même bloc à poncer que celui utilisé lors de l'activité de construction de la boîte, soit en utilisant la ponceuse à bande mise à disposition. Cette dernière a particulièrement été utilisée pour les pièces dont les bords étaient davantage brûlés. Le travail avec cette machine a été réalisé sous la surveillance d'un adulte, en utilisant un équipement de sécurité approprié, en veillant également à ce que les cheveux longs soient attachés, à ce que les vêtements soient bien proches du corps et non libres, afin qu'ils ne soient entrainés par la machine.

Dans l'expérience vécue avec les élèves de l'école de Villers-Perwin, certaines pièces ont dû être découpées lors de la finition. Celles-ci l'ont été à l'aide de la scie à chantourner également mise à disposition. Ce sont les élèves qui ont utilisé cette scie, à nouveau sous la surveillance d'un adulte et avec l'équipement de sécurité requis. Certains élèves ont utilisé une visseuse-dévisseuse pour forer les trous où devaient se placer les pièces de bois cylindriques.

Lorsque les pièces sont poncées et essuyées avec un chiffon doux, elles sont enduites d'un vernis pour les protéger. Il est demandé aux élèves de ne pas utiliser trop de vernis, et de veiller à bien l'étaler pour éviter les tâches plus sombres sur le porte téléphone. Il est aussi recommandé d'étaler le vernis en suivant la fibre du bois pour une meilleure finition.

Les pièces enduites sur une seule face dans un premier temps sont mises au séchage avant d'enduire les faces du dessous.

Dans les classes où nous avons testé ce dispositif, il n'a pas été nécessaire d'enduire les plaques d'une seconde couche de vernis.

Le nettoyage des pinceaux et récipients a été réalisé par un adulte, dans un endroit bien aéré, au vu de la dangerosité du produit solvant. Cette opération pourrait être réalisée par des élèves plus âgés en utilisant bien sûr un équipement de protection adapté (gants, masque, lunettes) et en respectant les indications sur les récipients en ce qui concerne l'élimination des déchets.

Référentiel "Formation manuelle, technique, technologie et numérique"

Troisième primaire

Développement durable :

L'élève utilise rationnellement les consommables : en l'occurrence lorsqu'il s'agit d'utiliser le vernis en veillant à ne pas trop en déposer sur les faces des plaques.

Quatrième primaire

Matières et matériaux : 

informations et données : 

Date de création de la page : mai 2022                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Page mise à jour : 18  juin 2024

Extrait du référentiel de mathématiques : “Au cours des premières années de l’école primaire, l’élève apprend à construire des solides à l’aide de matériel varié. Progressivement, il est amené à établir des relations entre les objets en 3 dimensions (3D) et leurs représentations en 2 dimensions (2D).”