PARTIE 6 SYNTHÈSE CONNAISSANCES N°1 Besoin, Objet technique, Fonction d’usage, Fonction d’estime BESOIN et OBJET TECHNIQUE : Dans la nature et notre environnement, nous trouvons toutes sortes d’objets. Parmi eux, certains ont été modifiés ou fabriqués par l’Homme pour répondre à ses besoins (se déplacer, communiquer, se nourrir, s’abriter, se vêtir…). Ils deviennent alors des objets techniques. Un objet technique est un objet issu de matières transformées par l’Homme et qui répond à un besoin. Exemple : Barque Pont LA FONCTION D’USAGE : Elle est liée à l’utilisation du produit et répond au besoin de l’utilisateur. La fonction d’usage est la même quel que soit son utilisateur, indépendamment de ses goûts et désirs. La fonction d’usage s’exprime par un verbe, on la trouve en posant la question « à quoi sert l’objet ? ». Exemple : Cette barque sert à traverser une rivière, ce pont permet au train de franchir un obstacle, ces 3 voitures permettent de se déplacer en ville facilement... LA FONCTION D’ESTIME : Elle est liée au goût des utilisateurs et peut être ressentie d’une manière différente d’un utilisateur à l’autre (contrairement à la fonction d’usage). Elle est donc propre à chacun (prix, marque, mode, couleur). La fonction d’estime peut se définir en répondant à la question « qu’est-ce qui me plait (ou pas) dans l’objet ? ». Exemple : PARTIE 6 N°2 SYNTHÈSE CONNAISSANCES Les modes de représentation Pour comprendre et expliquer le fonctionnement d’un objet, le fabriquer, on a besoin de le représenter. Voici quelques représentations possibles : Le croquis : c’est la représentation à main levée d’un objet technique. La représentation numérique 2D ou 3D : le dessin réalisé à l’aide d’un logiciel est très réaliste. 1/ L’objet est représenté en volume, ce qui donne une bonne idée. Il s’agit d’une vue 3D (en 3 dimensions) Vue éclatée (pour assemblage) Images de synthèse Exemples de logiciels : Edrawings, SolidWorks, SweetHome 3D 2/ L’objet n’est plus représenté en volume mais par plusieurs vues en 2D (vue de face, vue de gauche…). Vue de droite Vue de gauche Vue de face La représentation schématisée : Elle permet de montrer le fonctionnement de l’objet. Il s’agit de schémas, dessins... Vue de coupe Schéma du principe de fonctionnement 3/ Le dessin de définition : Il permet d’apporter tous les renseignements utiles à la fabrication d’une pièce (cotation en mm). Autres représentations : 1/ Le dessin d’ensemble : Il permet de représenter l’objet dans sa totalité. Chaque pièce est repérée par un numéro notée dans un tableau appelé : 2/ La nomenclature : Tableau qui donne la liste tous les éléments qui composent l’objet. 5 1 Pédalier Acier 4 1 Frein à disque Acier 3 1 Cadre Aluminium 2 1 Guidon Acier 1 2 Pneu Caoutchouc Rep. Nbre Désignation Observations PARTIE 6 SYNTHÈSE CONNAISSANCES N°3 Principe de fonctionnement, Fonction technique, Solution technique PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT : Pour assurer sa fonction d’usage, un objet technique s’appuie sur des principes de fonctionnement. Énoncer le principe de fonctionnement c’est répondre à la question « comment ça marche ? ». La réponse peut-être un schéma, un discours, un croquis, un texte… exemple : une automobile hybride. FONCTION TECHNIQUE et SOLUTION TECHNIQUE : La fonction d'usage, pour être remplie, requiert plusieurs fonctions techniques. Pour chacune de ces fonctions techniques, le concepteur choisira parmi plusieurs solutions techniques ou, peut-être, en inventera une nouvelle... PARTIE 6 N°4 SYNTHÈSE La nature de l’énergie, son stockage, sa distribution, sa transformation CONNAISSANCES LA NATURE DES ÉNERGIES : Le fonctionnement d’un objet technique produit un effet, comme par exemple un mouvement, de la chaleur, de la lumière... Ces effets sont obtenus grâce à de l’énergie qui est transformée. On distingue : Énergie musculaire Énergie électrique Énergie fossile (moteur thermique) Énergie éolienne (vent) Énergie hydraulique (eau) L’énergie mécanique se traduit par un mouvement ; elle est obtenue à partir des énergies indiquées ci-dessus. LA CIRCULATION DE L’ÉNERGIE : L’énergie est stockée puis se propage à travers des éléments afin qu’on puisse obtenir le fonctionnement du système (dans le cas des moyens de transport, il s’agit du déplacement du véhicule). Les éléments sont : Représentation du circuit de l’énergie : 1 STOCKER Énergie musculaire STOCKER Réservoir d’un vélo. 2 d’une moto. TRANSFORMER Énergie mécanique Pédale Cycliste 2 1 Énergie fossile (carburant) TRANSFORMER Moteur thermique Énergie mécanique DISTRIBUER Plateau - Chaîne Pignons - Roue arrière DISTRIBUER Poulies - Courroie Roue arrière Propulsion du vélo Propulsion de la moto PARTIE 6 N°5 SYNTHÈSE CONNAISSANCES Famille et propriétés des matériaux On appelle matériau toute matière entrant dans la fabrication d’objets techniques (vélo, maison,...). Ne pas confondre matériau (plastique par exemple) et matériel (machines, outils). LES 3 FAMILLES DE MATÉRIAUX : 1/ Les matériaux métalliques : les métaux sont extraits du sol. Ils ont la particularité de conduire l’énergie électrique. On trouve par exemple : le fer, l’aluminium, le cuivre, l’argent, ... En mélangeant les métaux entre eux, on obtient des alliages : par exemple l’acier (fer + carbone), le bronze (cuivre + étain),... Acier Verre 2/ Les matériaux organiques : ils sont issus du vivant. On trouve par exemple : le bois, le caoutchouc, la laine, le cuir, les plastiques, ... 3/ Les matériaux céramiques : on les obtient à partir d’argile ou de roche. On trouve par exemple : le verre, la porcelaine, la terre cuite, le plâtre, ... On peut associer certaines familles de matériaux entre elles pour obtenir des matériaux composites. (fibre de verre, fibre de carbone, béton armé,...) Caoutchouc Aluminium Plastique LES PROPRIÉTÉS DES MATÉRIAUX : Pour fabriquer tous les objets qui nous entourent, l’homme a souvent recours à plusieurs matériaux. Pourquoi ne pas utiliser le même ? On choisira le matériau le mieux adapté en fonction de ce que l’on attend de chaque partie de l’objet (photo). Propriétés des matériaux Densité (masse volumique) Dureté Essais possibles On pèse des matériaux de même dimension : le plus lourd est le plus dense. On regarde l’état du matériau après un choc : moins il est abimé, plus il est résistant. Aptitude au formage On déforme le matériau à chaud ou à froid sans enlever de matière : plus il va prendre la forme désirée, plus il est apte au formage. Conductibilité électrique Résistance à la corrosion On teste le matériau avec un multimètre : s’il laisse passer l’énergie électrique, alors il est conducteur. On expose le matériau à un milieu extérieur (l’eau, l’air, produits chimiques) pendant un certain temps : plus son aspect visuel est modifié, moins il est résistant au vieillissement. C’est un moyen de fixer plusieurs pièces entre elles par pression à l’aide d’une tige filetée (vis). Vissage Mise en application Exemples SYNTHÈSE C’est un assemblage de 2 ou plusieurs éléments introduits les uns dans les autres grâce Emboîtement à leur forme ; il peut cependant être maintenu à l’aide d’un collier de serrage. L’assemblage s’obtient par la déformation d’une des 2 pièces. Assemblage de pièces maintenues par obstacle (les 2 têtes du rivet). Rivetage Clipsage Assemblage de 2 pièces entre elles par fusion d’un métal d’apport. Utilisation d’une substance (colle) permettant d’obtenir une adhérence entre les surfaces. Collage Soudage (brasage) Technique Procédés d’assemblage CONNAISSANCES Démontable Non démontable Principe PARTIE 6 N°6 Procédés d’assemblage Thermoplieuse Thermopliage Fil chauffant Fraise Lame Découpage Fraisage Outils Usinages réalisés Gants anti-chaleur Bouton d’arrêt d’urgence Capot de sécurité Vitre de protection Levier de serrage Sécurités CONNAISSANCES Commande numérique Ou Fraiseuse Scie Circulaire Noms SYNTHÈSE Toute pièce fabriquée ou modifiée doit être contrôlée selon ses dimensions ou sa forme. Machines PARTIE 6 N°7 Procédés de fabrication, Sécurité PARTIE 6 N°8 SYNTHÈSE CONNAISSANCES Mesure, Unité, Cotation, Tolérance, Gabarit LA COTATION: La cotation indique les dimensions réelles de la pièce représentée. Elle est donnée en millimètre (mm). LES INSTRUMENTS DE MESURE ET DE CONTRÔLE : le réglet . Pour avoir des mesures plus précises (au centième de mm), le pied à coulisse. LA TOLÉRANCE : A cause des difficultés rencontrées lors de leur fabrication, les objets ne peuvent avoir des dimensions parfaites. Le concepteur accorde donc une marge d’erreur appelée tolérance pour chacune des dimensions de la pièce. LE GABARIT : On lit 60 « plus ou moins » 1 Cote nominale : 60 Tolérance : ± 1 Cote Maxi : 60 + 1 = 61 Cote mini : 60 – 1 = 59 La longueur de la plaque peut donc être comprise entre 59 et 61 mm. Pour les angles, le rapporteur d’angle.