De la création papier, à la découpeuse laser

On grave dans le bois le plateau imaginé pendant le game design, et on fabrique la boîte qui rangera les pions faits au stylo 3D.

Difficulté

Technical Technique

Durée

90 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Informatique, Mécanique, Physique

KIF, Découpe laser, fabrication numérique De_la_creation_papier__a_la_decoupeuse_laser_PXL_20260408_125843319.RAW-01.MP.COVER.jpg

Introduction

Jusqu'ici, le jeu n'existait que sur du papier et dans les têtes. Les règles ont été testées, retestées, corrigées. Les pions ont pris du volume grâce au stylo 3D. Il manque encore une chose pour que ce soit un vrai jeu, celui qu'on a envie de sortir : un plateau solide, et une boîte pour tout ranger.

C'est le moment de passer à la machine. La découpeuse laser du fablab va graver le dessin directement dans le bois, puis découper les six morceaux d'une petite boîte qui s'emboîtent sans une goutte de colle. Une heure plus tôt on avait un croquis au crayon, et à la fin on repart avec un objet qu'on peut poser sur une table.

• Matériel et outils
• Expériences pré-requises
• Fichiers

Découpeuse laser <div></div><div>Découpeuse-graveuse laser CO2 - 50W

Découpeuse laser

Bois <div></div><div>Planche en bois. Image de wikipedia Cleonard1973 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Bois

Ordinateur <div></div><div>Dès sa mise sous tension, un ordinateur exécute, l'une après l'autre, des instructions qui lui font lire, manipuler, puis réécrire un ensemble de données auquel il a accès. Des tests et des sauts conditionnels permettent de changer d'instruction suivante, et donc d'agir différemment en fonction des données ou des nécessités du moment. Les données à manipuler sont obtenues, soit par la lecture de mémoires, soit par la lecture de composants d'interface (périphériques) qui représentent des données physiques extérieures en valeurs binaires (déplacement d'une souris, touche appuyée sur un clavier, température, vitesse, compression...). Une fois utilisées, ou manipulées, les données sont réécrites, soit dans des mémoires, soit dans des composants qui peuvent transformer une valeur binaire en une action physique (écriture sur une imprimante ou sur un moniteur, accélération ou freinage d'un véhicule, changement de température d'un four ...). L'ordinateur peut aussi répondre à des interruptions qui lui permettent d’exécuter des programmes de réponses spécifiques à chacune, puis de reprendre l’exécution séquentielle du programme interrompu. La technique actuelle des ordinateurs date du milieu du xxe siècle. Ils peuvent être classés selon plusieurs critères1 (domaine d'application, taille ou architecture).

Ordinateur

Le défi du Game Design

Créer des pions en volume grâce au stylo 3D

De_la_creation_papier__a_la_decoupeuse_laser_plateau_jeu_itifeder_.svg

Étape 1 - Remettre le plateau au propre

Ton plateau de prototype a sûrement vécu : ratures, cases redessinées trois fois, scotch. La machine, elle, ne fait pas la différence entre un trait volontaire et une bavure. Alors on reprend une feuille blanche et on redessine tout au propre, au feutre noir épais.

Deux règles à garder en tête.

• D'abord, le noir sera gravé et le blanc restera clair : c'est le contraste qui fait le dessin, pas la couleur.
• Ensuite, les traits trop fins disparaissent presque à la gravure, donc on appuie et on épaissit.

Si tu as prévu des textes sur le plateau (le nom des cases, les points de départ, le titre du jeu), écris-les en capitales bien détachées. C'est ce qui ressort le mieux dans le bois.

Étape 2 - Faire entrer le plateau dans la machine

Mesure ton futur plateau. La zone de gravure de la M1 fait 385 x 300 mm, ce qui est confortable mais pas illimité, et beaucoup de plateaux dessinés en atelier débordent largement.

Étape 3 - Numériser et nettoyer le dessin

Scanne ta feuille, ou photographie-la bien à plat, sans ombre portée et en cadrant droit. Importe ensuite l'image dans xTool Creative Space, qui accepte aussi bien les photos (JPG, PNG) que les fichiers de dessin vectoriel (SVG, DXF).

Dans le logiciel, clique sur ta photo et clique en haut sur " Tracage"

Clique sur le petit oeil en bas et monte le Seuil de tolerance de couleur jusqu'à ce que ton dessin devienne bleu ( c'est ce qui seras graver ) . Les gris moyens sont l'ennemi : la machine les traduit par une gravure baveuse et pâle. Si des taches parasites subsistent (une ombre de pliure, un point de crayon oublié), gomme-les maintenant, ça ira plus vite que de poncer le bois après.

tu peux maintenant deplacer ta numersation et supprimer ton dessin

Étape 4 - Préparer la machine

On suit ici le mode d'emploi de la machine du fablab, dans l'ordre, sans sauter d'étape.

[1]

Ouvre le capot et vérifie que le plateau est propre, sans chutes ni copeaux traînant d'une découpe précédente. Installe ensuite les 10 prismes triangulaires bien répartis à distance égale dans le rectangle blanc : ce sont eux qui surélèvent la planche pour que le laser ne tape pas directement le fond de la machine.

Pose ta plaque de contreplaqué à plat sur les prismes, au milieu de l'espace de travail. Puis allume la machine, et surtout allume le purificateur d'air sur le côté avant de graver ou découper quoi que ce soit. C'est l'oubli classique, et c'est celui qui enfume toute la salle.

Étape 5 - Régler le fichier dans le logiciel

Dans xTool Creative Space, clique sur Matériel et choisis ton matériau, en principe Contreplaqué de tilleul 3 mm. Juste en dessous, là où il est écrit Pas de prisme triangulaire, bascule sur Prisme triangulaire, sinon la machine se trompera de hauteur et toute la mise au point sera fausse.

Ferme le capot. Il faut mesurer la distance entre le laser et la planche de bois , appuie sur l'icône avec la règle et le A pour lancer la mise au point manuellement.

Place ton dessin sur l'image de la plaque que renvoie la caméra, puis attribue à chaque élément son traitement.

C'est une étape importante , ce n'est pas la machine qui devine, c'est toi qui décides ce qui sera gravé et ce qui sera découpé.

A toi de dire ce qui seras graver (le dessin ?=+) et ce qui seras découper (le plateau le carré )

Il reste à régler la puissance et la vitesse. Le choix du matériau applique déjà des valeurs toutes faites, ce qui suffit dans la plupart des cas, mais voici les ordres de grandeur officiels pour du tilleul 3 mm :

Machine	Opération	Puissance / Vitesse / Passes
M1 5 W	gravure d'une image	90 % / 150 mm/s / 1
M1 5 W	découpe laser	100 % / 3 mm/s / 1
M1 10 W	gravure d'une image	70 % / 175 mm/s / 1
M1 10 W	découpe laser	100 % / 4 mm/s / 1

Avant de lancer sur ta vraie planche, fais un test sur une chute : un petit carré gravé avec deux ou trois puissances différentes. Chaque plaque réagit à sa façon et la puissance d'un laser diminue un peu avec le temps. Cinq minutes de test évitent de gâcher un dessin qu'on ne referait pas deux fois.

Étape 6 - Cadrer, puis lancer

Clique sur Encadrement et suis les indications : la tête fait le tour de la zone qui sera traitée, ce qui permet de vérifier que le dessin tombe bien sur le bois et pas à côté. Puis Processus, on vérifie une dernière fois que l'extracteur tourne, et c'est parti.

Pendant la gravure, on reste TOUJOURS là. Une découpeuse laser ne se laisse jamais tourner sans surveillance.

Pendant que le plateau se grave, on reste à cote de la machine et on reste attentif , pas de telephone ou distractions on reste concentré .

Étape 7 - Dessiner la boîte à pions

Imaginer la boite de rangement : commence par mesurer tes pions en volume : le plus haut, le plus large, et compte combien il y en a en tout. Ajoute un bon centimètre de marge dans chaque direction, parce que les pions faits au stylo 3D ont toujours des petites bavures qui dépassent.

Pour la boîte elle-même, inutile de dessiner les encoches à la main. Des générateurs en ligne comme MakerCase ou Boxes.py fabriquent le fichier tout seuls : tu entres les dimensions intérieures et l'épaisseur du bois, et tu récupères un SVG avec les six faces et leurs créneaux qui s'emboîtent.

Attention à un piège classique : le contreplaqué vendu comme « 3 mm » fait en réalité entre 2,7 et 3,2 mm selon la plaque. Mesure la tienne au pied à coulisse et entre la vraie valeur dans le générateur, sinon les encoches seront trop lâches ou refuseront d'entrer.

Tu peux creer pleins de formes de boites differentes , a toi de choisir

fais bien attention a rentrer les bonnes mesures

Étape 8 - Découper et assembler

Et on recommence avec le parametrage de la machine et on lance la découpe de la boite

Ponce légèrement les bords pour enlever le dépôt noir de combustion

.

L'assemblage se fait à sec, dans cet ordre : les quatre côtés entre eux d'abord, puis le fond qu'on glisse en dernier. Si une encoche résiste, on ne force pas, on ponce un peu la languette.

Et si tout est un peu mou, une goutte de colle à bois dans chaque angle règle le problème.

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Quand la gravure démarre, on voit un petit point lumineux très vif balayer le bois ligne après ligne, de gauche à droite, comme la tête d'une imprimante.

Là où il passe sur une zone noire du dessin, une fine fumée s'échappe et le bois devient brun. Là où le dessin est blanc, rien ne se passe : le laser s'éteint pendant le déplacement.

En découpe, l'allure change complètement. Le point ne balaye plus, il suit un chemin, beaucoup plus lentement, et parfois plusieurs fois de suite au même endroit. À la fin, on entend la pièce tomber ou on la pousse du doigt et elle se détache toute seule. Ses bords sont nets et légèrement noircis, et on sent une odeur de bois brûlé assez tenace.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

• Oublier d'allumer le purificateur d'air. La fumée reste dans la pièce, se dépose sur la lentille du laser et fait baisser sa puissance pour toutes les gravures suivantes.
• Ne jamais mettre les doigts dans le ventilateur situé en haut à gauche, près du boîtier du laser, et ne jamais ouvrir le capot pendant que la machine travaille.
• Certains matériaux sont interdits au laser. Le PVC et le simili cuir dégagent des vapeurs de chlore, toxiques pour les gens et corrosives pour la machine. En cas de doute sur une plaque récupérée, on ne la passe pas.
• Les pions en PLA du stylo 3D ne vont pas dans la machine. On grave la boîte, pas ce qu'on met dedans. Le plastique fondrait et enfumerait tout.
• Oublier de passer sur l'option prisme triangulaire dans le logiciel : la machine calcule alors une mauvaise hauteur et la gravure ressort floue ou inexistante.
• Un dessin scanné trop pâle ou trop gris donne une gravure à peine visible. C'est la cause numéro un des plateaux ratés.
• Une planche qui n'est pas parfaitement plate fait perdre la mise au point : la gravure sera nette d'un côté et floue de l'autre.
• Partir chercher un café pendant que ça tourne. Un départ de feu dans une découpeuse laser prend quelques secondes.

Explications

Un laser, c'est de la lumière, mais une lumière pas comme les autres : toutes ses ondes vont exactement dans le même sens et ont exactement la même couleur. Résultat, au lieu de s'étaler comme la lumière d'une lampe, elle peut être concentrée par une lentille sur un point minuscule. Sur la M1, ce point mesure moins d'un dixième de millimètre de côté.

Toute l'énergie du faisceau se retrouve donc écrasée sur cette toute petite surface. Et quand de l'énergie lumineuse arrive sur de la matière, elle se transforme en chaleur. À cet endroit précis, la température grimpe vite et haut et le bois n'a pas le temps de chauffer : il se carbonise, et une partie part directement en fumée.

C'est ce qui fait toute la différence entre graver et découper. Si le faisceau passe vite, ou avec peu de puissance, il n'a le temps de brûler que la surface : il reste une trace brune, c'est la gravure. S'il passe lentement, ou plusieurs fois au même endroit, la matière se consume sur toute l'épaisseur et la pièce se détache : c'est la découpe.

Plus d'explications

Le brun de la gravure vient surtout de la lignine, la substance qui rigidifie les parois des cellules du bois et qui brunit en chauffant. C'est pour ça que le résultat n'est pas le même d'une essence à l'autre : le contreplaqué de tilleul, très clair et très régulier, donne un contraste franc, ce qui explique qu'il soit le matériau de référence du fablab. Un bois déjà foncé au départ rendra un dessin beaucoup moins lisible.

Il faut aussi savoir que le faisceau n'est concentré qu'à une distance bien précise sous la lentille, ce qu'on appelle le point focal. Un ou deux millimètres plus haut ou plus bas, la même énergie se répartit sur une tache plus large, et la gravure devient pâle et floue. C'est exactement ce que règle la mise au point automatique de la M1, et c'est pour ça qu'il faut lui dire si les prismes sont là ou non : ils changent la hauteur de la planche.

Dernier point qui explique ce qu'on voit à l'écran : le logiciel travaille de deux façons différentes. Sur une image, il traite le dessin comme une grille de points et balaye tout le rectangle ligne par ligne, un peu comme une imprimante. Sur un tracé vectoriel, il suit un chemin continu d'un point à l'autre. C'est pourquoi une grande zone gravée prend parfois vingt minutes, alors que le contour découpé se fait en deux minutes.

Applications : dans la vie de tous les jours

La découpe laser est partout, surtout là où on ne la remarque pas. Elle sert à marquer les numéros de série et les codes sur les pièces industrielles, à tailler des tôles dans l'automobile, à découper des dizaines d'épaisseurs de tissu d'un coup dans le textile. Les enseignes des commerces, les plaques de boîtes aux lettres, les faire-part gravés, les bijoux en bois vendus sur les marchés : beaucoup sortent d'une machine comme celle du fablab.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

• Comprendre qu'une lumière concentrée transporte assez d'énergie pour brûler la matière, et faire le lien énergie lumineuse / chaleur
• Distinguer graver et découper, et comprendre que la différence tient à la vitesse et à la puissance, pas à la machine
• Parcourir une chaîne de fabrication numérique complète : je dessine, je numérise, je règle, la machine fabrique
• Adopter les bons réflexes de sécurité face à une machine dangereuse (extraction d'air, capot fermé, surveillance, matériaux interdits)
• Découvrir qu'un assemblage peut tenir sans colle, et mesurer pour de vrai au lieu de faire confiance à ce qui est écrit sur l'étiquette
• Boucler un projet long en allant de l'idée de départ jusqu'à l'objet fini

Pistes pour animer l'expérience

La machine est unique et le groupe ne l'est pas, c'est la principale contrainte à gérer.

Ça marche bien de couper le groupe en deux : pendant qu'une moitié prépare les fichiers à l'ordinateur et passe à la machine par binômes, l'autre moitié mesure les pions, calcule les dimensions de la boîte et ponce les pièces déjà sorties. On échange à mi-parcours.

Le test sur chute vaut mieux que toutes les explications sur le réglage de la puissance : faire graver une bande avec deux ou trois valeurs différentes et laisser le groupe choisir lui-même celle qui rend le mieux.

Autre chose qui fonctionne : faire deviner avant de lancer. « Là, j'ai mis le dessin en violet au lieu d'orange, qu'est-ce qui va se passer ? » Et le montrer pour de vrai sur une chute, parce que voir un dessin se faire trancher en petits morceaux marque beaucoup plus qu'une consigne.

Si le temps manque, on prépare les fichiers de boîte à l'avance et on ne garde à la séance que la gravure du plateau, qui est la partie personnelle et celle qui compte pour eux. À l'inverse, avec un groupe qui accroche, on prolonge facilement en gravant aussi les cartes, un dé en bois ou des jetons ronds dans les chutes.

Prévoir enfin un vrai temps de jeu à la fin. C'est la seule étape du parcours où le jeu existe complètement, et c'est aussi le meilleur test : on découvre parfois qu'une case gravée est illisible, ou que la boîte est trop petite de deux pions.

Dernière modification 3/11/2026 par user:Nadialb.

Published