Lors du Toulouse HackerSpace Factory 2012, nous avons rencontré beaucoup de monde dont Patrick Marcel, professeur au Lycée Jean Monnet de Foulayronnes (académie de Bordeaux, proche d’Agen).
Dans le cadre de ses enseignements en Terminale « Bac Pro technicien d’usinage » , il a fait réaliser une parabole motorisée avec au centre du foyer un moteur Stirling. Un projet très intéressant et une magnifique réalisation au final.
Interview.
Pourrais-tu te présenter ?
Je suis professeur de productique depuis une vingtaine d’année après avoir été MA dans diverses disciplines. Encore avant, j’étais dessinateur industriel dans une entreprise.
Peux-tu décrire ce projet de parabole-Stirling ?
En fait, je ne fais que des projets et je change chaque année ! je n’arrive pas à reprendre une année sur l’autre mes cours. Il n’y a que le moteur Stirling qui m’a pris deux années pour le faire.
Pourquoi ce projet là et pas faire des cours d’usinage « classique » ?
Étant à l’origine dessinateur industriel, je dessinais des machines spéciales à l’unité dans mon bureau d’étude. J’ai gardé cette habitude de changer. Lorsque je suis arrivé dans ce lycée, le projet du moteur Stirling était déjà plus ou moins dans les projets faisables. Je me suis donc lancé.
En deux mots qu’est-ce qu’un moteur Stirling ?
On fait varier un volume d’air en le chauffant. cette variation permet de récupérer de l’énergie mécanique. cet air réchauffé change de chambre, se refroidit et donc se rétracte. le principe c’est donc dilatation rétractation.
Parabole permettant de chauffer le moteur Stirling (au foyer). Au premier plan, la carte Arduino qui commande les moteurs permettant à la parabole d’être toujours en face du soleil
Quel est ton prochain projet alors ?
Faire un moteur Stirling plus gros avec une parabole d’1m50 de diamètre. j’ai été contacté par des professeurs d’un lycée de Buenos aires qui souhaitent produire de l’énergie électrique avec une parabole et un moteur Stirling. Aux USA, il y a des champs de paraboles avec du Stirling qui produisent de l’électricité. On trouve de tels moteurs aussi dans les satellites où là, il y a de très grosses variations de températures de l’ordre de plusieurs centaines de degrés. Mon but final est de produire de l’électricité.
Et pour produire de l’électricité, pourquoi pas le photovolataïque ?
Il faut beaucoup de surface. Je pense essayer de chauffer de l’eau pour une machine à vapeur et gérer la partie électronique avec du photovoltaïque. Je chauffe de l’eau avec de l’énergie solaire plutôt qu’avec du plutonium comme dans les centrales nucléaires.
Quel est le rendement d’un Stirling ?
Le rendement d’un tel moteur est supérieur à celui d’un moteur à explosion (de voiture) que l’on a aujourd’hui sur le marché.
Dans quel cadre as-tu mené ce projet ?
Cadre professionnel, celui de mes enseignements et surtout l’envie d’innover et de motiver les élèves.
Justement qu’en pensent tes élèves ?
J’ai eu de très bons retours des élèves avec davantage de motivation et d’implication (pas pour tous les élèves comme d’habitude !) 🙂
Quel est l’intérêt pédagogique ?
Cela permet de faire la liaison entre les cours de technologie et la partie atelier (quand l’emploi du temps est bien fait et le permet). Il est donc important que j’ai la même classe en technologie et en atelier. On y trouve toutes les notions au programme que ce soit en technologie ou en atelier. Il n’y a que la partie électronique qui n’est pas au programme que j’ai fait moi-même avec l’aide des forums de Snootlab. Tout cela n’aurait pas été possible sans l’existence des cartes Arduino : c’est simple d’usage, pas cher (23€ la carte), il y a une très grosse communauté qui aide et qui partage ses ressources.
Ce projet permet-il un travail avec d’autres disciplines ?
Pas pour le moment, mais si des collègues sont intéressés, ce sera avec plaisir. En mathématiques, le travail autour de la parabole peut être intéressant. On fait par exemple, des calculs de temps d’usinage en technologie qui tiennent compte de la vitesse, du type de matière, des dimensions de l’outil. la trigonométrie est aussi très utilisée pour calculer les points d’usinage qui permettent de connaître, par exemple, le point de départ d’un arrondi, d’un chanfrein. On en fait à toutes les séances de productique quasiment et sans parler des calculs de volumes.
Rien à voir avec le moteur Stirling, mais on a réalisé en 3ème MDP6 (3ème techno en lycée pro, module de découverte de 6h/semaine) une sorte de sablier qui permet de voir la démonstration du théorème de Pythagore. Cela a été usiné sur des machines à commande numérique sur du plexiglas.
Pythagore en action
As-tu bénéficié d’un soutien de la part de ton institution ?
Le lycée a financé, via le chef des travaux, les moteurs électriques qui pilotent le parabole (200€/pièce), les roulements (80€). La matière première (alliage d’aluminium) fait partie des dépenses courantes de ma matière.
Par contre, j’ai financé sur mes propres deniers la carte Arduino et toute la partie électronique ainsi que mon équipement informatique que j’utilise et renouvelle depuis que je suis dans le métier !
Mon inspecteur a trouvé ça très intéressant et motivant (j’ai été inspecté il y a un mois d’ailleurs). J’ai d’ailleurs fait un site pour mes élèves où ils peuvent trouver les plannings et voir tout ce qu’ils ont faits en trois ans jour par jour. On y trouve aussi tous les dossiers techniques, tous les plans : http://www.prof-mpk.fr/
Ces documents sont sous quelle licence ?
Je n’ai pas mis de licence spécifique. C’est en libre service, à modifier et partager selon vos volontés ! [Note : en toute rigueur sur le net, si aucune licence n’est spécifiée, c’est par défaut sous licence propriétaire : interdiction de copier, modifier, partager]
Que penses-tu des logiciels et ressources libres ?
C’est super. Il manque juste une version de SolidWorks libre !