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Un élève conçoit un boîtier imprimé en 3D pour une carte électronique. Le modèle 3D indique une cavité intérieure de 60 mm de long. La carte mesure 58 mm. Le cahier des charges impose un jeu total compris entre 1 mm et 3 mm. Le boîtier est-il valide sur ce critère ?
On calcule le jeu prévu par le modèle : 60 - 58 = 2 mm. Cette valeur est comprise entre 1 mm et 3 mm, donc le modèle est conforme avant fabrication. Le modèle a servi à prévoir et à éviter une impression inutile. Il reste à vérifier après impression par une mesure sur la pièce réelle.
Après impression, l'élève mesure la cavité du boîtier avec un pied à coulisse : 59 mm. La carte mesure toujours 58 mm. Compare avec le modèle et conclus, avec la même tolérance de jeu de 1 mm à 3 mm.
Le jeu réel est 59 - 58 = 1 mm, alors que le modèle prévoyait 2 mm. L'écart entre modèle et prototype est de 60 - 59 = 1 mm. Le jeu de 1 mm reste dans la tolérance (au minimum accepté), donc le prototype est validé de justesse. On note que l'imprimante réduit légèrement les cavités : il faut corriger le modèle en le grandissant d'environ 1 mm pour retrouver une marge de sécurité sur les prochaines impressions.
Explique pourquoi on construit un modèle numérique avant de fabriquer un prototype, en donnant deux avantages.
Le modèle permet de prévoir et de tester sans fabriquer : on repère les erreurs de forme, de dimension ou de comportement à l'avance, et on économise matière, temps et coût.
Un modèle est une représentation simplifiée utilisable avant la réalisation. Corriger un fichier numérique ou une simulation est bien moins coûteux que refaire une pièce fabriquée. Deux avantages suffisent : détection précoce des erreurs et économie de ressources.
Un modèle prévoit un temps de montée d'un ascenseur miniature de 8 s. La mesure sur le prototype donne 9 s, avec une tolérance de ±1 s. Le prototype est-il validé ?
Oui, le prototype est validé : l'écart est de 9 - 8 = 1 s, ce qui est dans la tolérance de ±1 s.
On compare la mesure (9 s) à la valeur prévue (8 s). L'écart absolu vaut 1 s et la tolérance autorise jusqu'à 1 s, donc la limite est respectée. La validation est acquise, mais sans marge : une amélioration serait prudente.
Une mesure sur un prototype s'écarte fortement de la prévision du modèle. Cite deux causes possibles de cet écart et une action à mener.
Causes possibles : modèle trop simplifié (frottements ignorés par exemple) ou erreur de fabrication ou de mesure. Action : vérifier les conditions de mesure, puis corriger le modèle ou le prototype.
Un écart important peut venir du modèle (il néglige des phénomènes réels), de la réalisation (pièce non conforme) ou de la mesure (instrument mal utilisé). On contrôle d'abord la mesure, puis on modifie ce qui est en cause : c'est la boucle d'amélioration de la conception.
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