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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 19 avril 2023

S2I X-ENS PSI 2023, impression 3D béton · M=9.48

Sujet Sciences Industrielles X-ENS PSI 2023 sur un système d'impression 3D de structures en béton (XtreeE + École des Ponts). Cinq parties : contexte, dimensionnement robot, performances 6 axes, asservissement, fixation tête. Moyenne 9,48/20. Top pièges et analyse Hadamard.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2023 :

S2IInformatiqueMathsModelisation

Top piège du sujet

Lacunes sur notions de base (hyperstatisme, équilibre en moment, Coulomb)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.48

Médiane

9.5

Écart-type

3.77

Q1 (25%)

6.9

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

Comparaison

Comment ce sujet se compare aux autres

Moyenne stable par rapport à 2022 (9.48 vs 9.59). Écart-type plus élevé (σ 3.48 → 3.77), notes plus dispersées.

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Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

Épreuve écrite SII 5h sur un système d'impression 3D de structures en béton (start-up XtreeE et École des Ponts ParisTech). Cinq parties : Partie 1 contexte (utilisation, pompage du béton). Partie 2 dimensionnement robot (statique, train épicycloïdal, hyperstatisme). Partie 3 performances cinématiques et dynamiques du robot 6 axes. Partie 4 asservissement d'un axe. Partie 5 fixation tête d'impression.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1, Contexte impression 3D béton(Q1-Q8)Niveau attendu

    Système placé dans son contexte/environnement, contraintes techniques d'utilisation. Questions qualitatives, lien avec mécanique des fluides.

  2. Partie IIPartie 2, Dimensionnement robot(Q9-Q18)Difficile

    Validation du dimensionnement. Analyse statique classique, train épicycloïdal, application du PFD, hyperstatisme.

  3. Partie IIIPartie 3, Performances robot 6 axes(Q19-Q34)Très difficile

    Études cinématique et dynamique du robot 6 axes. Liaison équivalente, singularité, effets dynamiques. Beaucoup de questions sur analyse de courbes.

  4. Partie IVPartie 4, Asservissement axe(Q35-Q42)Difficile

    Asservissement, commande d'un des axes. Modèles simples, évaluation des connaissances en commande de système linéaire.

  5. Partie VPartie 5, Fixation tête (statique peu guidée)(Q43-Q50)Très difficile

    Étude statique du dispositif de fixation. Démarche peu guidée. Dernière partie peu abordée par manque de temps.

Analyse globale du jury

« Le sujet proposé en 2023 s'intéressait à un système d'impression 3D de structures en béton. Il a été construit via des échanges avec la société XtreeE qui l'a conçu. La moyenne de l'épreuve est de 9,48/20, avec un écart-type de 3,77. Globalement, la dernière partie a été assez peu abordée par manque de temps. Le tri des meilleurs candidats a été fait sur les questions les plus techniques. »

Top pièges sanctionnés

  • Lacunes sur notions de base (hyperstatisme, équilibre en moment, Coulomb)-3 pts

    « Le jury observe de grosses lacunes sur diverses notions élémentaires du programme (analyse d'hyperstatisme, équilibre en moment, lois de Coulomb, rôle du rapport de réduction en statique, liaisons équivalentes, etc.). Elles semblent peu ou pas connues, avec des formules utilisées sans en comprendre le sens. »

  • Pas de lien avec les autres disciplines de CPGE-2 pts

    « Il est regrettable que les candidats ne soient pas en mesure de faire le lien avec les autres disciplines de CPGE. Le sujet proposait diverses questions faisant appel à des notions simples de physique (mécanique des fluides – écoulement de Couette) ou de mathématiques (matrices de rotation, notion de courbure), celles-ci ont été très peu réussies. »

  • Démarches malhonnêtes pour retomber sur résultats intermédiaires-3 pts

    « Des résultats intermédiaires sont donnés pour aider les candidats dans le traitement du sujet, et non pas pour essayer de récupérer des points par des démarches sans raisonnement scientifique cohérent voire malhonnêtes visant à retrouver ces résultats à tout prix. »

Source : Rapport du jury X-ENS · S2I PSI, session 2023 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve en quelques chiffres

L'épreuve S2I X-ENS PSI 2023, durée 5h, sur un système d'impression 3D de structures en béton (XtreeE + École des Ponts).

Stats officielles : moyenne 9,48/20, écart-type 3,77. La dernière partie a été peu abordée par manque de temps.

Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Sujet long en 5 parties. Stratégie : traiter Parties 1, 2 et 4 rigoureusement (notions classiques bien rentables), entamer Partie 3 si temps. Partie 5 souvent sacrifiée par manque de temps.

Gestion des 5h : 25 min lecture, 1h sur Partie 1 (Q1-Q8, contexte), 1h30 sur Partie 2 (Q9-Q18, dimensionnement statique), 1h30 sur Partie 3 (Q19-Q34, performances), 1h sur Partie 4 (Q35-Q42, asservissement), 5 min relecture.

Conseils du jury

Cinq conseils transversaux

  • Maîtriser hyperstatisme, équilibre en moment, Coulomb : fondamentaux pénalisés sur ce sujet.
  • Faire le lien avec les autres disciplines de CPGE : mécanique des fluides (Couette), maths (matrices rotation, courbure).
  • Pas de calcul fabriqué pour résultat intermédiaire : le jury sanctionne lourdement les démarches malhonnêtes.
  • Trains épicycloïdaux : à connaître : composante classique du programme PSI.
  • Vérifier l'homogénéité des formules : réflexe non acquis par la majorité.

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Structure du sujet

5 parties pour S2I 2023

Partie 1

Q1-Q8Difficulté moyenne

Partie 1, Contexte impression 3D béton

Système placé dans son contexte/environnement, contraintes techniques d'utilisation. Questions qualitatives, lien avec mécanique des fluides.

Partie 2

Q9-Q18Difficile

Partie 2, Dimensionnement robot

Validation du dimensionnement. Analyse statique classique, train épicycloïdal, application du PFD, hyperstatisme.

Partie 3

Q19-Q34Très difficile

Partie 3, Performances robot 6 axes

Études cinématique et dynamique du robot 6 axes. Liaison équivalente, singularité, effets dynamiques. Beaucoup de questions sur analyse de courbes.

Partie 4

Q35-Q42Difficile

Partie 4, Asservissement axe

Asservissement, commande d'un des axes. Modèles simples, évaluation des connaissances en commande de système linéaire.

Partie 5

Q43-Q50Très difficile

Partie 5, Fixation tête · statique peu guidée

Étude statique du dispositif de fixation. Démarche peu guidée. Dernière partie peu abordée par manque de temps.

Analyse globale

Ce que le jury retient de la session

« Le sujet proposé en 2023 s'intéressait à un système d'impression 3D de structures en béton. Il a été construit via des échanges avec la société XtreeE qui l'a conçu. La moyenne de l'épreuve est de 9,48/20, avec un écart-type de 3,77. Globalement, la dernière partie a été assez peu abordée par manque de temps. Le tri des meilleurs candidats a été fait sur les questions les plus techniques. »

— Rapport du jury, X-ENS 2023

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Pièges du jury

3 pièges qui coûtent des points

Lacunes sur notions de base (hyperstatisme, équilibre en moment, Coulomb)

-3 pts
« Le jury observe de grosses lacunes sur diverses notions élémentaires du programme (analyse d'hyperstatisme, équilibre en moment, lois de Coulomb, rôle du rapport de réduction en statique, liaisons équivalentes, etc.). Elles semblent peu ou pas connues, avec des formules utilisées sans en comprendre le sens. »

Pas de lien avec les autres disciplines de CPGE

-2 pts
« Il est regrettable que les candidats ne soient pas en mesure de faire le lien avec les autres disciplines de CPGE. Le sujet proposait diverses questions faisant appel à des notions simples de physique (mécanique des fluides – écoulement de Couette) ou de mathématiques (matrices de rotation, notion de courbure), celles-ci ont été très peu réussies. »

Démarches malhonnêtes pour retomber sur résultats intermédiaires

-3 pts
« Des résultats intermédiaires sont donnés pour aider les candidats dans le traitement du sujet, et non pas pour essayer de récupérer des points par des démarches sans raisonnement scientifique cohérent voire malhonnêtes visant à retrouver ces résultats à tout prix. »

Stats officielles

L'épreuve en chiffres

Moyenne

9.48/20

Écart-type

3.77

Médiane

9.5/20

Q1, Q3

6.9, 12.0

Moyenne autour de 10/20 : épreuve équilibrée. L'écart-type 3.77 reflète le pouvoir discriminant attendu d'un concours X-ENS.

Méthode Hadamard

4 leviers pour gagner des points

Nos profs Hadamard, anciens taupins admis à Polytechnique, aux ENS, à CentraleSupélec, Mines Paris ou Ponts ParisTech, ont tous passé ce type d'épreuve. Voici les leviers concrets qu'ils transmettent à leurs élèves pour S2I X-ENS PSI.

Levier 1

Gestion du temps

4h d'épreuve, coefficient 6. Réserver 10-15 min de lecture intégrale, traiter les questions accessibles en priorité, garder 15-20 min de relecture finale. Sur X-ENS, une réponse partielle bien rédigée vaut mieux qu'un brouillon complet illisible.

Levier 2

Schémas et notations

Tracer proprement schémas-blocs, BAME, graphes de liaison. Notations claires et cohérentes (vecteurs surlignés, matrices entre crochets). Le jury S2I refuse les schémas brouillons et les notations contradictoires.

Levier 3

Présentation de la copie

Numéroter les questions cohéremment, encadrer ou souligner les résultats, écriture lisible (pas de stylo qui bave, pas d'écriture minuscule). Le rapport X-ENS insiste : aucun bénéfice du doute n'est accordé sur une copie illisible.

Levier 4

Progression par paliers

Le sujet 2023 se décompose en 5 parties. Sécuriser entièrement la première avant de passer à la suivante : un palier propre rapporte plus que trois paliers bâclés. Les questions de cours et applications directes sont à viser à 100%.

Réviser

Chapitres à prioriser après ce sujet

  • Statique : isolement, équilibre en moment, lois de Coulomb
  • Mécanique : trains épicycloïdaux, rapport de réduction
  • Hyperstatisme et analyse des liaisons équivalentes
  • Asservissement de système linéaire
  • Mécanique des fluides : écoulement de Couette

Ressources

Téléchargements

Sujet officiel, corrigé Hadamard et rapport jury — tout en un endroit.

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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Préparation X-ENS · S2I PSI

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