La mécatronique est un domaine à la croisée des systèmes mécaniques, de l’électronique, des commandes et de l’informatique, intégrant des compétences multidisciplinaires et interdisciplinaires. Les ingénieurs en mécatronique œuvrent dans divers secteurs, allant de l’exploration spatiale à la fabrication de semi-conducteurs, en passant par la conception de produits. Ils se spécialisent dans la conception et le développement de systèmes intelligents intégrés. Pour les étudiants souhaitant se former en mécatronique, il peut être surprenant de découvrir que l’un des outils pédagogiques les plus puissants est simplement un stylo et du papier.
« Les étudiants doivent être capables de faire des calculs sur une feuille de papier, de faire des croquis et d’écrire les calculs clés pour faire preuve de créativité », explique David Trumper, professeur de génie mécanique au MIT. Enseignant le cours 2.737 (Mécatronique) depuis les années 1990, Trumper souligne que la mécatronique est une combinaison de génie électrique et mécanique, mais avant tout, c’est une question de design.
« Si vous vous concentrez uniquement sur l’électronique sans comprendre le fonctionnement des pièces mécaniques, vous ne pourrez pas trouver de solutions vraiment créatives. Il faut savoir résoudre des problèmes dans différents domaines », ajoute Trumper. « Les étudiants du MIT ont souvent une solide formation en mathématiques et en théorie. La pratique est essentielle pour développer ces compétences ; grâce à des expériences pratiques, ils pourront mieux imaginer comment d’autres systèmes pourraient fonctionner lorsqu’ils les conçoivent. »
Audrey Cui ’24, étudiante diplômée en génie électrique et en informatique, confirme que Trumper « met vraiment l’accent sur la capacité à faire des calculs au coin de la serviette ». Cette simplicité favorise la conception et la pensée critique, essentielles pour les designers en herbe.
« Derrière un terminal d’ordinateur, vous utilisez un outil existant dans le système de menus sans réfléchir de manière créative », explique Trumper. « Pour voir les compromis et clarifier votre réflexion, il est utile de travailler avec un outil très simple – un morceau de papier et, idéalement, des stylos multicolores pour coder les choses – vous pouvez concevoir de manière beaucoup plus créative que si vous êtes coincé derrière un écran. La capacité de dessiner des choses est cruciale. »
Trumper se concentre sur la mécatronique de précision, en particulier pour des résolutions exigeantes. Ses projets incluent la lévitation magnétique, les moteurs linéaires pour la fabrication de semi-conducteurs de précision et le contrôle d’attitude des engins spatiaux. Il explore également les tours, les applications de fraisage et les plateformes de bio-ingénierie.
Le cours 2.737, proposé tous les deux ans, se déroule en laboratoire. Les croquis et concepts prennent vie à travers des expériences pratiques conçues pour exposer les étudiants aux principes clés. Ces explorations, d’une durée de deux semaines, vont du contrôle d’un moteur à l’évaluation de balances électroniques, en passant par les systèmes d’isolation des vibrations construits sur un haut-parleur. Une année, les étudiants ont construit un microscope à force atomique fonctionnel.
« Le toucher et la perception de la façon dont les choses fonctionnent réellement sont vraiment importants », déclare Trumper. « En tant que designer, il faut être capable d’imaginer. Si vous pensez à une nouvelle configuration d’un moteur, vous devez imaginer comment il fonctionnerait et le voir fonctionner, afin de pouvoir effectuer des itérations de conception dans votre espace imaginé – pour que cela soit réel, il faut que vous ayez une expérience avec la chose réelle. »
Trumper se souvient de son ancien collègue, Woodie Flowers, qui appelait cela « diriger le film ». « Une fois que vous avez l’image en tête, vous pouvez plus facilement imaginer ce qui se passe avec le problème : ce qui devient chaud, où est le stress, ce que j’aime et n’aime pas dans cette conception. Si vous pouvez le faire avec un morceau de papier et votre imagination, vous pouvez désormais concevoir de nouvelles choses de manière assez créative. »
Flowers, professeur émérite Pappalardo de génie mécanique, est décédé en octobre 2019. On se souvient de lui pour ses approches pionnières en matière d’éducation et son rôle déterminant dans l’élaboration de l’approche pratique du MIT en matière d’enseignement de la conception technique.
Le cours 2.737 attire souvent des étudiants passionnés par la conception et la construction de leurs propres objets. « Je veux des gens qui s’apprêtent à devenir des geeks du matériel », dit Trumper en riant. « Et je le dis avec amour. » Son objectif principal pour ce cours est que les étudiants acquièrent des outils réels qu’ils trouveront utiles dans leurs futures recherches ou pratiques en ingénierie.
« Être capable de voir comment plusieurs éléments s’emboîtent pour créer un système fonctionnel complet me donne vraiment du pouvoir en tant qu’aspirant ingénieur », déclare Cui.
Pour Zach Francis, un autre étudiant du cours 2.737, ce cours a offert des bases solides pour l’avenir ainsi qu’un lien significatif avec le passé. « Ce cours m’a rappelé ce que j’aime dans l’ingénierie. Quand vous êtes enfant, vous regardez cela et vous vous dites ‘ça ressemble à de la magie !’ et puis, en tant qu’adulte, vous pouvez désormais y parvenir. C’est ce qui se rapproche le plus d’un sorcier, et j’aime beaucoup ça. »
