Club de robotique : imprimer en 3D des pièces qui passent l'homologation

Un robot de compétition se casse toujours au pire moment : la veille de l'homologation, pendant le trajet en voiture, ou au troisième match quand la pince a déjà encaissé vingt chocs contre les bordures. L'impression 3D est l'outil rêvé des clubs de robotique pour fabriquer vite des supports, des carters et des pinces sur mesure, à condition de savoir ce que le règlement autorise et de dessiner des pièces qui tiennent.

Ce guide suit l'ordre dans lequel un club travaille réellement : lire les règles, découper le robot, dessiner pour passer l'homologation, choisir la matière, prévoir le démontage, puis organiser les versions et les pièces de rechange. Les exemples chiffrés sont illustratifs ; les règles citées viennent des règlements officiels.

Étape 1 : vérifier que votre compétition accepte les pièces imprimées

C'est la question qu'on oublie de poser, et elle peut ruiner des semaines de conception. Toutes les compétitions scolaires ne se ressemblent pas.

FIRST LEGO League : non, pas sur le robot

Le règlement du jeu du robot de la FIRST LEGO League est très clair. Dans la version française que nous avons consultée (règles du jeu du robot, saison 2022-2023), la règle d'équipement n°1 impose que tout l'équipement soit constitué de pièces fabriquées par LEGO, dans leur état d'origine ; seules les cordes et les tubes pneumatiques LEGO peuvent être coupés à longueur. Un support de capteur imprimé, même parfait, ferait donc refuser le robot.

Relisez chaque saison le règlement en vigueur, mais ne comptez pas sur un assouplissement. En FLL, l'impression 3D sert ailleurs : maquette du projet d'innovation, rangement du matériel, gabarits pour aligner le robot à l'entraînement quand ils ne sont pas posés sur la table de match. Là encore, vérifiez ce que le règlement de la saison dit des accessoires.

Coupe de France de robotique et Eurobot : oui, dans un cadre précis

La Coupe de France de robotique, organisée par Planète Sciences, est la rencontre française du concours Eurobot, dont le règlement prévoit une qualification des meilleures équipes pour la rencontre européenne. Les équipes y construisent leurs robots de A à Z, et les pièces imprimées y sont courantes. Le règlement impose en revanche des contraintes de dimensions et de sécurité qui doivent guider votre dessin dès le départ. Nous les détaillons à l'étape 3, à partir du règlement général Eurobot, version officielle 1.2, publié en septembre 2025 pour l'édition 2026.

Pour les autres rencontres (trophées régionaux, défis inter-lycées, compétitions universitaires), la règle est la même : lisez la section « matériaux » ou « équipement » avant d'ouvrir le logiciel de CAO.

Étape 2 : trier ce qui s'imprime, ce qui s'achète et ce qui s'usine

Un robot n'est pas une pièce imprimée géante. Les clubs qui s'en sortent le mieux impriment les pièces de forme et achètent ou usinent les pièces de force. Voici la répartition que nous conseillons.

Ce tri évite deux erreurs classiques. La première : dessiner une pièce imprimée là où une équerre du commerce à deux euros ferait mieux. La seconde, plus coûteuse : imprimer un axe ou un moyeu qui encaisse tout le couple d'un moteur, et le voir céder en plein match.

Étape 3 : dessiner pour passer l'homologation du premier coup

L'homologation est le moment où les arbitres vérifient que le robot respecte le règlement. Une pièce imprimée trop large, trop haute ou trop pointue peut vous coûter une matinée de retouches à la lime. Autant intégrer les contraintes dans le modèle.

Le périmètre, calculé sur l'enveloppe convexe

Le règlement Eurobot mesure le périmètre du robot comme celui de l'enveloppe convexe de sa projection au sol : imaginez une ficelle tendue autour du robot vu du dessus. Ce périmètre ne doit pas dépasser 1 200 mm au départ et 1 400 mm une fois le robot totalement déployé pendant le match. La hauteur du robot et des objets qu'il manipule est limitée à 350 mm, le bouton d'arrêt d'urgence pouvant dépasser.

Prenons un exemple. Un robot à base circulaire atteint 1 200 mm de périmètre pour un diamètre d'environ 382 mm (1 200 divisé par π). Un robot carré atteint la limite à 300 mm de côté. Si votre carré fait déjà 290 mm, il ne vous reste que 40 mm de périmètre pour tout ce qui dépasse : un support de capteur qui déborde de 15 mm sur un côté suffit à en consommer une bonne partie. Nous conseillons de garder une marge de quelques millimètres, parce qu'une pièce imprimée peut sortir légèrement plus grande que le modèle et qu'une vis mal serrée décale un bras.

Pour les éléments qui se déploient, dessinez les deux positions dans votre logiciel et mesurez l'enveloppe dans chacune. Les pinces qui s'ouvrent en éventail sont les premières à faire exploser le périmètre déployé.

Le support de balise, une pièce faite pour l'impression

Chaque robot doit porter un support pour la balise de l'équipe adverse. Le règlement 2026 est précis : une section comprise entre un cercle de 70 mm de diamètre et un carré de 100 mm de côté, une matière pleine et opaque (au moins dans l'infrarouge), une plateforme horizontale à 430 mm ± 5 mm du sol, recouverte de Velcro face crochets, placée dans un cercle de 20 cm autour du centre du robot, et capable de supporter au moins 400 g sans fléchir ni se compresser.

C'est un cas d'école pour l'impression 3D, avec deux précautions. D'abord, le règlement recommande un support à hauteur réglable : une tolérance de ± 5 mm, c'est peu quand le châssis a été remonté trois fois. Une platine qui coulisse sur une tige filetée avec deux écrous, ou un mât en deux parties avec des trous oblongs, règle le problème. Ensuite, la rigidité : un mât imprimé à la verticale est plus faible entre ses couches. Pour une pièce haute et fine, préférez un tube du commerce avec une embase et une plateforme imprimées, ou un mât imprimé couché, en deux morceaux vissés.

Pas d'arêtes vives

Le règlement interdit les parties saillantes ou pointues susceptibles d'être dangereuses ou de provoquer des dégâts, et tout système jugé dangereux par les arbitres n'est pas homologué. Ajoutez des congés ou des chanfreins sur les angles extérieurs de vos carters et de vos pinces. Au passage, un angle arrondi résiste mieux aux chocs qu'un angle vif, qui concentre les efforts.

Un arrêt d'urgence accessible

Le bouton d'arrêt d'urgence doit être rouge, d'au moins 20 mm de diamètre, visible et immédiatement accessible par les arbitres. Si vous dessinez un capot imprimé, prévoyez sa découpe et son support dès la première version : c'est typiquement la pièce qu'on rajoute à la dernière minute et qui finit fixée au ruban adhésif.

Les PAMI, petits robots entièrement imprimables

Le jeu Eurobot 2026 fait intervenir des PAMI, des « petits actionneurs mobiles indépendants » conçus par l'équipe. En 2026, ils sont limités à 150 mm de haut au départ et à un périmètre de 600 mm au départ, 700 mm déployés, et doivent tenir dans une zone de départ de 20 cm sur 20 cm. Leur châssis est un candidat parfait à l'impression : petit, léger, fait de logements pour une carte, deux motoréducteurs et une batterie. Le règlement souhaite aussi une harmonisation du design et des couleurs entre les PAMI et le robot principal, ce qui se règle très simplement avec la couleur du filament.

Étape 4 : choisir la matière selon ce que la pièce va subir

Pas besoin de matériaux exotiques. Trois filaments et une résine couvrent presque tous les besoins d'un club ; notre comparatif PLA, PETG, ASA ou TPU détaille leurs propriétés, voici leur usage sur un robot.

• PLA : rigide, précis, facile. Idéal pour les prototypes, les supports de capteurs et les carters. Son défaut : il casse net plutôt que de plier, et il ramollit à la chaleur. Ne laissez pas le robot en plein soleil derrière le pare-brise sur la route de la compétition.
• PETG : un peu moins rigide, nettement plus tenace. C'est notre premier choix pour les pinces, les bras et tout ce qui prend des chocs.
• TPU : souple. Pare-chocs, bandes de roulement, doigts de préhension qui épousent l'objet saisi, amortisseurs de capteurs.
• Résine : très précise pour de petites pièces détaillées, mais plus cassante. À réserver aux pièces qui ne prennent pas de chocs.

L'orientation compte autant que la matière

Une pièce imprimée en filament est construite couche par couche, et elle est plus faible entre ses couches. Les chiffres du fabricant sont parlants : sur la fiche technique d'un PETG courant, la résistance aux chocs mesurée sur des éprouvettes imprimées à plat (X-Y) est de 34,2 kJ/m², contre 10,5 kJ/m² pour des éprouvettes imprimées debout (Z), soit environ trois fois moins. La résistance en traction passe de 51 à 35 MPa.

Traduction pour votre pince : les doigts doivent être imprimés à plat, de sorte que l'effort de serrage suive les filaments et non les plans de couches. Un doigt imprimé debout se délamine au premier choc latéral. Nous en parlons plus longuement dans notre article sur le remplissage, les parois et l'orientation.

Plus de parois, pas forcément plus de remplissage Pour une pièce de robot soumise à des chocs, augmenter le nombre de parois (4 au lieu de 2) apporte souvent plus de solidité que de passer le remplissage de 20 à 60 %, pour un poids moindre. Sur un robot dont chaque gramme sollicite les moteurs, c'est un réglage qui compte.

Étape 5 : prévoir le démontage dès le dessin

Un robot de compétition se démonte des dizaines de fois : pour changer une batterie, recâbler un capteur, remplacer une pièce cassée. Une vis directement taraudée dans le plastique supporte mal ces allers-retours. Trois solutions, par ordre de robustesse :

1. Les inserts en laiton, posés à chaud dans un trou prévu à cet effet. Ils offrent un filetage métallique qui accepte le montage et le démontage répétés. C'est la solution à privilégier pour tout ce qui s'ouvre souvent.
2. Les écrous captifs : une empreinte hexagonale dessinée dans la pièce où l'on glisse un écrou standard. Simple et efficace, à condition de soigner la cote de l'empreinte.
3. La vis autotaraudeuse dans un trou lisse : acceptable pour un carter qu'on ouvre rarement.

Notre article sur les vis, filetages et inserts en laiton donne les méthodes de dessin. Pour les logements de roulements, de moteurs ou d'axes, pensez au jeu : une pièce dessinée « à la cote » ne rentre pas toujours, et une pièce trop lâche prend du jeu en match. Nos conseils sur les jeux et emboîtements vous feront gagner une ou deux réimpressions.

Dernier réflexe : relevez les entraxes de fixation de vos composants (servomoteurs, cartes, capteurs) au pied à coulisse sur les pièces que vous avez en main, plutôt que de vous fier à un plan trouvé en ligne. Deux modèles d'apparence identique peuvent avoir des fixations différentes.

Étape 6 : organiser les versions et le stock de secours

La meilleure pièce de robot est rarement la première. Un calendrier réaliste, pour une pièce mécanique importante comme une pince, ressemble à ceci :

1. Version 1 en PLA, imprimée vite, pour valider la forme, les encombrements et le périmètre. Elle cassera peut-être : c'est son rôle.
2. Essais sur table avec de vrais éléments de jeu. Le règlement 2026 manipule par exemple des caisses en bois de 150 × 50 × 30 mm, et il rappelle que la densité des matériaux peut varier d'un organisateur à l'autre : testez avec plusieurs échantillons, comme le recommande le règlement du jeu 2026.
3. Version 2 en PETG, avec les corrections, les congés, les inserts.
4. Pièces de rechange : pour chaque pièce exposée aux chocs, imprimez au moins un double, et gardez les fichiers au format 3MF ou STEP dans un dossier partagé du club, avec la matière et les réglages utilisés.

Le stock de secours est ce qui distingue une équipe sereine d'une équipe qui cherche une imprimante sur le lieu de la compétition. Une pince de rechange dans une boîte vaut mieux que la meilleure pince du monde restée sur le plateau de l'imprimante du lycée.

Le rétroplanning, en comptant nos délais

Si vous nous confiez l'impression, comptez généralement 2 à 3 jours pour une impression simple à partir de vos fichiers, et environ une semaine quand il faut concevoir ou reprendre le dessin. Un fichier incomplet ou une matière non précisée ajoute un aller-retour : notre check-list avant de commander aide à tout envoyer du premier coup. En pratique, visez des fichiers définitifs au moins deux semaines avant la compétition, pour garder une marge d'itération.

Étape 7 : répartir le travail entre le club et un atelier

Beaucoup de clubs ont déjà une imprimante. Elle suffit pour les prototypes et la plupart des pièces en PLA. Faire appel à un atelier devient intéressant dans quelques situations précises :

• l'imprimante du club est saturée à l'approche de la compétition ;
• vous avez besoin de PETG, de TPU ou de résine et votre machine n'est pas réglée pour ;
• une pièce dépasse le volume d'impression de votre machine ;
• personne dans l'équipe n'a le temps de reprendre un dessin, ou il faut repartir d'une pièce cassée sans fichier ;
• vous voulez faire relire un modèle avant de lancer une série de pièces de rechange.

Côté budget, prenons un exemple illustratif à partir de notre grille indicative : un support de capteur relève de la petite pièce (8 à 20 € TTC), une pince en PETG ou un châssis de PAMI de la pièce technique (20 à 60 € TTC), et une conception à partir d'un croquis démarre à 35 €. Les séries, par exemple dix supports identiques pour équiper plusieurs robots d'un même établissement, se chiffrent sur devis. Les tarifs détaillés sont sur notre grille.

Votre robot a besoin d'une pince, d'un support de balise ou d'un châssis de PAMI ? Envoyez-nous vos fichiers ou vos croquis cotés, et le règlement de votre compétition si vous l'avez sous la main.

Demander un devis pour vos pièces de robot

Si le club débute et cherche à organiser un projet plus large avec des élèves, notre guide de l'impression 3D à l'école et en association couvre la partie pédagogique, les logiciels et les démarches administratives.

Les erreurs qui coûtent le plus cher en compétition

Pour finir, les pièges que l'on retrouve d'une équipe à l'autre, tous évitables au stade du dessin :

• Le périmètre mesuré sans les accessoires : le robot passe à 1 190 mm sur le papier, puis 1 230 mm avec les câbles, le support de balise décalé et la pince légèrement ouverte.
• Les pièces qui ne sont jamais passées par la version 2 : une pince en PLA qui marchait à l'atelier casse au bout de trois matchs.
• Les couches dans le mauvais sens : le bras imprimé debout qui se délamine au premier choc latéral.
• Les vis directement dans le plastique sur une trappe à batterie qu'on ouvre à chaque match.
• Aucun fichier source partagé : l'élève qui a dessiné la pièce est absent le jour J, et personne ne peut la modifier. Choisissez un logiciel que plusieurs membres maîtrisent ; notre tour d'horizon FreeCAD, Fusion, Onshape, Blender peut aider le club à trancher.

Rien de tout cela n'exige de matériel sophistiqué : juste de lire le règlement avant de dessiner, d'imprimer deux fois plutôt qu'une, et de garder une boîte de pièces de secours dans le sac. Le reste, c'est le plaisir de voir le robot marquer ses premiers points.