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Faire entrer les procédés industriels dans les salles de cours
Former les ingénieurs de demain, c’est leur permettre de se familiariser avec les procédés de fabrication qu’ils rencontreront tout au long de leur carrière. Si la fabrication additive et l’usinage font déjà partie de leur environnement, l’injection plastique reste l’un des procédés de production industrielle les plus répandus, mais aussi l’un des plus difficiles à mettre en œuvre dans un cadre pédagogique.
Pour répondre à cet enjeu, le département de génie mécanique de Columbia University a intégré HoliPress à son programme d’enseignement des procédés de fabrication. Les étudiants de licence et de master apprennent ainsi les différentes étapes du processus d’injection plastique, de la conception du moule à la fabrication de leurs propres pièces.
Face à l’augmentation du nombre d’étudiants, l’université a également renforcé son équipement, passant de deux à trois presses HoliPress pour répondre à la demande.
Mechanical Engineering Department, Columbia University
Lorsqu’il a fallu choisir une solution d’injection plastique adaptée à l’enseignement, la simplicité d’utilisation était un critère essentiel pour le département.
Contrairement aux presses industrielles qui nécessitent de l’air comprimé, des utilités dédiées ou une installation complexe, HoliPress peut être installée directement dans le laboratoire. Une fois fixée sur un établi, elle est prête à être utilisée par les étudiants.
Son format compact et sa conception autonome en font une solution particulièrement adaptée à l’environnement universitaire, où les équipements doivent être faciles à installer, à superviser et à mettre à la disposition d’un grand nombre d’étudiants.
HoliPress est aujourd’hui intégrée à deux cours du département de génie mécanique. Les étudiants peuvent ainsi aller au-delà de la théorie et découvrir concrètement le fonctionnement de l’injection plastique.
Dans le cours obligatoire Materials and Processes in Manufacturing, les étudiants de troisième année en génie mécanique conçoivent et fabriquent une voiture miniature complète.
Chaque composant est réalisé à l’aide d’un procédé de fabrication différent. Cette approche leur permet de comparer les techniques et de comprendre dans quels cas chacune est la plus pertinente.
Pour fabriquer les roues, les étudiants suivent toutes les étapes du processus d’injection plastique :
Plutôt que de simplement apprendre à utiliser une machine, les étudiants découvrent l’ensemble du processus de fabrication, de la conception à la production.
Les étudiants de master approfondissent cette démarche.
Au lieu de reproduire une pièce imposée, ils conçoivent un objet de leur choix, par exemple une pièce de jeu d’échecs. Ils réalisent ensuite leur propre moule et fabriquent plusieurs exemplaires identiques.
L’objectif n’est plus seulement de produire un prototype, mais de comprendre les enjeux de la répétabilité et de la production en petite série.
Les étudiants découvrent notamment comment la qualité du moule, les paramètres du procédé et le choix de la matière influencent la régularité des pièces produites.
L’un des grands intérêts pédagogiques de l’injection plastique est que le premier essai n’est pas toujours concluant.
Les étudiants comprennent rapidement que la fabrication ne consiste pas simplement à actionner un levier.
Ils apprennent notamment à analyser :
Plutôt que de considérer une pièce non conforme comme un échec, ils apprennent à analyser les résultats, à identifier les causes possibles et à ajuster le procédé. Une démarche qui correspond directement aux exigences du métier d’ingénieur dans l’industrie.
Comme l’explique Daniela, responsable des laboratoires pédagogiques, les étudiants s’attendent souvent à obtenir immédiatement quatre roues parfaites. Ils découvrent finalement que la réussite d’un procédé de fabrication repose sur la patience, l’expérimentation et l’amélioration continue.
Tout au long des projets, les étudiants travaillent avec différents thermoplastiques afin de comprendre comment les conditions de mise en œuvre influencent le résultat final.
À Columbia University, le polypropylène (PP) est devenu la matière privilégiée pour l’enseignement, grâce à son comportement relativement tolérant en transformation et à ses bonnes caractéristiques d’écoulement.
Le PLA est également utilisé. Il permet aux étudiants de comparer des matières présentant des viscosités et des fenêtres de transformation différentes.
Cette approche pratique leur permet de faire le lien entre les connaissances en science des matériaux et les réalités de la fabrication.
HoliPress est utilisée de manière intensive pendant plusieurs semaines à chaque semestre.
Les étudiants travaillent en équipe, mais presque chacun d’entre eux manipule directement la machine au cours du projet. Ils acquièrent ainsi une véritable expérience de l’injection plastique, au lieu de se limiter à observer des démonstrations.
Alors que les effectifs sont passés d’environ 80 à près de 120 étudiants par an, Columbia University a récemment investi dans une troisième presse HoliPress pour renforcer les capacités de son laboratoire.
L’objectif est simple :
L’injection plastique vient compléter les autres technologies de fabrication déjà enseignées au sein du département.
Les étudiants se familiarisent ainsi avec :
En combinant ces technologies dans un même projet, ils acquièrent une vision plus globale des procédés de fabrication modernes et apprennent à choisir la méthode la plus adaptée à chaque application.
HoliPress permet d’introduire concrètement l’un des procédés de fabrication les plus importants de l’industrie, sans les contraintes d’installation ni l’encombrement d’un équipement industriel.
Les résultats en bref
Vous souhaitez intégrer l’injection plastique à vos enseignements ?
Que vous enseigniez les procédés de fabrication, la conception de produits ou la science des matériaux, HoliPress offre aux étudiants une approche concrète de l’injection plastique dans un format compact, adapté aux salles de cours et aux laboratoires pédagogiques.