Matériaux et structures

Comment utiliser au mieux les matériaux pour construire des objets solides et légers ? Réponses avec Romain et Frédérique, profs de technologie, autour de la problématique des transports et notamment de l'aviation. Pour construire les objets on souhaite utiliser le moins de matière possibles, pour réduire le coût, pour économiser les matériaux, pour économiser l’énergie des objets mobiles. Comment choisir la forme et les matériaux pour construire des objets solides tout en étant légers ?

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Etude d'un aéronef : le drone

Cahier des charges : optimiser le drone afin de pouvoir ajouter une caméra sans modifier ses performances en terme d’autonomie énergétique.

Comment alléger notre drone ? Il y a 2 possibilités : soit changer le matérieu, soit modifier la structure.

Pour vous exercez, retrouvez le modèle 3D du drone.

Les familles de matériaux

• Les organiques
  - naturel (animal ou végétal)
  - synthétique (plastique)
  ⇒ usage : faire des boîtiers.
• Les métalliques
  - Métaux (aluminium, cuivre)
  - Alliages (mélange de plusieurs métaux : acier)
  ⇒ usage : résister à la chaleur.
• Les céramiques
  - roche
  - terre argileuse
  - verre (sable)
  ⇒ usage : contenir des aliments et être lavable facilement.
• Les matériaux composites
  Un matériau composite est un assemblage d’au moins deux matériaux. Le nouveau matériau possède donc de nouvelles propriétés que, seuls, les matériaux initiaux ne possèdent pas.
  - fibre de carbone
  - caoutchouc et fibres textiles
  - fibre de verre

Sur quels critères choisir le matériau ?

Le choix d’un matériau dans la fabrication d’un objet doit prendre en compte :

• la fonction et l’usage de l’objet ;
• la forme de l’objet ;
• les procédés de mise en forme.

On choisit un matériau en fonction de ses différentes caractéristiques et propriétés.

• les caractéristiques : masse volumique, conductibilité, densité, dureté, coût...
• leur aptitude au façonnage : mise en forme par enlèvement de matière ou ajout de matière (découpage, thermopliage, perçage, sciage, moulage...)
• leur valorisation : réutilisation, valorisation énergétique, recyclage...

L’impact environnemental est un critère important dans le choix des matériaux d’un objet durant son cycle de vie. Par exemple réduire la consommation des ressources naturelles disponibles sur terre.

Comment choisir sa structure ?

La rigidité d’un objet ne dépend pas que du matériau choisi mais aussi de sa structure. En formant des triangles sur les faces du cube, celui-ci ne se déforme plus sous les poids comme le précédent.