Les centres d'intérêts en Sti2D

Le programme d'enseignement transveral peut se décomposer en 3 niveaux d’analyse autour du triptyque Matériau, Énergie et Information. Cette décomposition permet de définir 9 centres d’intérêts :

En plus de ces 9 centres d’intérêts, s'ajoutent 2 centres d'intérêts concernant la créativite et l'éco-conception.

Ci1	Ressources, cycle de vie et éco-conception : CI 1.1 - Etude du cycle de vie : Les étapes du cycle de vie d’un système. Prise en compte globale du cycle de vie. CI 1.2 - Utilisation raisonnée des ressources : Coûts relatifs et disponibilité des matériaux. Enjeux énergétiques mondiaux : extraction et transport, production centralisée, production locale. CI 1.3 - Impact environnemental d'un système ou d’une structure : Impacts environnementaux des matériaux associés au cycle de vie du produit. Relation fonction/impact environnemental.
Ci2	Créativité et conception : CI 2.1 - Expression du besoin & contraintes : Importance du service rendu (besoin réel et besoin induit). Expression du besoin, spécifications fonctionnelles d’un système (cahier des charges fonctionnel). CI 2.2 - Démarche d'innovation et de créativité : Innovation (de produit, de procédé, de marketing). CI 2.3 - Propriété intellectuelle, usage des normes : Recherche de solutions techniques (brevets) et créativité, stratégie de propriété industrielle (protection du nom, du design et de l’aspect technique), enjeux de la normalisation. CI 2.4 - Ergonomie, design, architecture : Design produit et architecture. Ergonomie : notion de confort, d’efficacité, de sécurité dans les relations homme-produit, homme-système. CI 2.5 - Les coûts de réalisation d'installation et d'exploitation : Relation fonction/coût/besoin. Relation fonction/coût/réalisation.
Ci3	Caractéristiques des matériaux et des structures : CI 3.1 - Représentation du réel selon différents point de vue : Croquis (design produit, architecture). Représentation volumique numérique des systèmes. Exploitation des représentations numériques. CI 3.2 - Schéma architectural : Schéma architectural (mécanique, énergétique, informationnel). CI 3.3 - Représentation symbolique : Représentation symbolique associée à la modélisation des systèmes : diagrammes adaptés SysML, graphe de flux d’énergie, schéma cinématique, schéma électrique, schéma fluidique.
Ci4	Formes et caractéristique de l'énergie : CI 4.1 - Formes et caractéristiques des énergies dans un système : Système énergétique mono-source. Système énergétique multi-source et hybride. CI 4.2 - Lecture et interprétation de schémas et des diagrammes : Représentations des répartitions et de l’évolution des grandeurs énergétiques. CI 4.3 - Organisation fonctionnelle de la chaine d'énergie : Caractérisation des fonctions relatives à l’énergie : production, transport, distribution, stockage, transformation, modulation.
Ci5	Formes et caractéristiques de l'information : CI 5.1 - Caractéristiques des informations : Caractérisation de l’information : expression, visualisation, interprétation, caractérisations temporelle et fréquentielle. CI 5.2 - Caractéristiques des signaux qui véhiculent les informations : Représentations associées au codage de l’information : variables, encapsulation des données. CI 5.3 - Organisation fonctionnelle de la chaine d'information : Caractérisation des fonctions relatives à l'information : acquisition et restitution, codage et traitement, transmission.
Ci6	Les solutions constructives des matériaux et des structures : CI 6.1 - Identification des contraintes : Types de sollicitations simples et notion de contrainte. CI 6.2 - Assemblage des structures : Caractérisation de la liaison encastrement. CI 6.3 - Analyse des déformations : Aspects vibratoires.
Ci7	Les solutions constructives d'une chaîne d'énergie : CI 7.1 - Analyse des liaisons : Caractérisation des liaisons sur les systèmes. CI 7.2 - Analyse des mouvements : Relation avec les mouvements/déformations et les efforts. CI 7.3 - les systèmes de stockage de l'énergie : Les paramètres de gestion de l’énergie liés au stockage et aux transformations. Constituants permettant le stockage sous forme : mécanique, hydraulique ou pneumatique, chimique, électrostatique, électromagnétique et thermique. CI 7.4 - Les convertisseurs d'énergie : Thermique/ mécanique, électrique/mécanique, chauffage, éclairage : Actionneurs : moteurs électriques, vérins pneumatiques, ventilateurs, pompes, compresseurs, moteur thermique. CI 7.5 - Les modulateurs d'énergie : mécanique, électrique, hydraulique. Réducteurs mécaniques, transformateurs électriques parfaits et échangeurs thermiques.
Ci8	Les solutions constructives d'une chaine d'information : CI 8.1 - Acquisition d'une grandeur physique : Capteurs - Approche qualitative des capteurs, grandeur mesurée et grandeurs d’influence (parasitage, sensibilité, linéarité). CI 8.2 - Traitement analogique : Modèles algorithmiques - Structures algorithmiques élémentaires (boucles, conditions, transitions conditionnelles). CI 8.3 - Conversion analogique numérique. CI 8.4 - Programmation d'un comportement : Programmation objet - Structures élémentaires de classe, concept d'instanciation. Traitement programmé - Structure à base de microcontrôleurs et structures spécialisées (composants analogiques et/ou numériques programmables). CI 8.5 - Codage de l'information : Codage (binaire, hexadécimal, ASCII) et transcodage de l’information, compression, correction. CI 8.6 - Filtrage de l'information. CI 8.7 - Transmission de l'information : Transmission de l’information (modulations, d’amplitude, modulations de fréquence, modulations de phase).
Ci9	Dimensionnement des structures et choix des matériaux : CI 9.1 - Equilibre d'un solide soumis à 3 forces : Équilibre des solides : modélisation des liaisons, actions mécaniques, principe fondamental de la statique, résolution d’un problème de statique plane. CI 9.2 - Couple & moment : Notion de couple et de moment. Bras de levier. CI 9.3 - Adhérence et frottement : Comportements des matériaux selon le point de vue des frottements. CI 9.4 - Sollicitations : traction, compression, flexion simple . Comportements des matériaux selon le point de vue des efforts. Résistance des matériaux - hypothèses et modèle poutre, types de sollicitations simples, notion de contrainte et de déformation, loi de Hooke et module d’Young, limite élastique, étude d’une sollicitation simple. CI 9.5 - Modélisation des transferts de charges sur une structure filaire : Transfert de charges. CI 9.6 - Caractéristiques des matériaux et des constructions en réponses aux différentes sollicitations : Classification et typologie des matériaux. Comportements des matériaux selon les point de vue d'élasticité, de dureté, de ductilité.
Ci10	Amélioration de l'efficacité énergétique : CI 10.1 - Evolution des grandeurs caractéristiques : Natures et caractéristiques des sources et des charges. Caractérisation des échanges d’énergie entre source et charge. CI 10.2 - Performances globales du système. CI 10.3 - Transferts et pertes d'énergie : Analyse des pertes de charges fluidiques, caractéristiques des composants. CI 10.4 - Modulation et conversion d'énergie : Conservation d’énergie, pertes et rendements, principe de réversibilité. CI 10.5 - Récupération d'énergie.
Ci11	Validation de la commande d'un système : CI 11.1 - Représentation d'un modèle comportemental : Modèles de description en statique et en dynamique. CI 11.2 - Paramétrage : Paramétrage associé aux progiciels de simulation. CI 11.3 - Analyse des résultats de simulation : Identification des variables du modèle, simulation et comparaison des résultats obtenus au système réel ou à son cahier des charges. CI 11.4 - Mesure temporelle et fréquentielle des signaux. CI 11.5 - Analyse des résultats de mesure. CI 11.6 - Validation du modèle comportemental et de ses paramètres.