Projet transversal ECPC 2020/2021

Les étudiants 2020-2021 du master 1 Éco-Conception des Polymères et Composites de l’Université de Bretagne Sud, tout au long de cette année universitaire ont travaillé sur un projet original, fédérateur et plein de sens. L’objectif était de concevoir et fabriquer un produit fonctionnel (une attelle de poignet) à partir d’outils innovants comme l’impression 3D et de déchets plastiques collectés sur le littoral Lorientais. Un très bon exercice pour permettre aux étudiants de capitaliser et mettre en application leur savoir théorique en termes de sciences des matériaux, d’écoconception et de technologies innovantes pour l’industrie du futur !

Pour cela, la promotion s’est séparée en 5 groupes afin de gérer au mieux les différentes phases de conception du projet:

  •          Organisation de collectes et gestions des déchets

  •          Identification des plastiques récupérés

  •          Formulation et mise en œuvre du filament pour impression 3D

  •          Conception et modèle numérique de l’attelle

  •          Impression 3D de prototypes

Le premier groupe s’occupait du ramassage et de l’identification de la matière plastique sur les plages du Morbihan. Ce groupe était très actif a sensibilisé le grand public notamment des lycéens afin d’optimiser la phase de ramassage des déchets. Ils ont également pris contact avec des associations s’occupant des ramassages de déchets sur le littoral comme Les Faits Mer et Fish & Click. Ces échanges ont permis d’en apprendre plus sur les gisements de déchets et leur localisation. Cela a permis d’éditer une cartographie des lieux de récoltes des déchets pour analyser des gisements plus ou moins importants sur les plages. Parmi les divers plastiques ramassés, le choix s’est porté sur le PET (Polyéthylène téréphtalate) majoritairement présent parmi les déchets et qui dans l'étude bibliographique montre une excellente recyclabilité avec un taux de biodégradation lent.

figure 1 : Gisement de déchets

Une fois les déchets ramassés, place aux analyses des différents plastiques récoltés à l’aide d’outils de caractérisation présents au laboratoire IRDL/UBS. Ces analyses ont permis d’identifier et trier les plastiques en amont de la fabrication du filament pour impression 3D.

 

Le second groupe était en charge de la transformation de la matière. En effet, une fois ramassés, identifiés et triés, les étudiants ont élaboré un procédé de traitement et de mise en œuvre des déchets plastiques pour produire une bobine de filament 3D.

 

figure 2 : Procédé de mise en œuvre de bobines d'impression 3D à partir de PET recyclé

Une fois les plastiques nettoyés, une presse chauffante a été utilisée pour obtenir une épaisseur convenable du PET pour le broyage. Le premier broyage permettait d’obtenir des copeaux de 2 à 10 mm qui étaient ensuite déposés dans la trémie de l’extrudeuse. Cette première extrusion avait pour intérêt d’extruder (cf. figure 3) qui par d’ obtenir des granulés de taille homogène. Ces granulés ont été extrudés pour donner un filament (bobiné) sur les outils de transformation du plateau technique de l’UBS (Compositic). Les étudiants ont ainsi obtenu des bobines de PET recyclé.

 

figure 3 : Extrusion de joncs

Trois bobines ont été fabriquées dont une faisant office de test pour l’impression et deux autres bobines composées de 28% et 15% de PET issu de la mer.

figure 4 : Filaments sous forme d'une bobine d'impression 3D

En parallèle, un groupe s’occupait de concevoir le modèle numérique de l’attelle. Les étudiants ont réalisé une étude statistique en prenant les mesures de la main et des poignets des étudiants de la promotion pour obtenir une moyenne. A l’aide de cette moyenne dimensionnelle, ils ont dessiné l’attelle ( logiciel CAO) (cf. figure 4), et ont réalisé une étude mécanique pour valider le cahier des charges fonctionnel de la pièce. Par la suite, une optimisation topologique (cf. figure 5) de la pièce a permis de minimiser la masse de l’attelle tout en conservant les propriétés mécaniques, le confort et les capacités rééducatrices.

figure 5 : Attelle dessinée sur SolidWorks

Le dernier groupe d’étudiants s’est occupé de l’impression 3D des prototypes d’attelles. Ils étaient chargés d’optimiser les paramètres d’impression 3D en effectuant divers essais. Les températures de buse et du plateau, la hauteur de couche, la vitesse d’impression, etc.

figure 6 : Impression de l'attelle optimisée en PLA

Il reste encore des améliorations à apporter sur le process d’extrusion des filaments, pour avoir des filaments de diamètre constant afin d’assurer une meilleure qualité d’impression des pièces. L’une des prochaines étapes est également de se pencher sur l’augmentation du pourcentage de matière recyclée dans nos bobines. Pour cela, élargir le périmètre de ramassage et augmenter le nombre de collectes sont deux possibilités.

 

Pour clore voici une phrase gravée dans la tête des étudiants : un projet bien réussi c’est une belle expérience et une ligne de plus sur le CV !

A propos :

 

Directeur des études  du M1 ECPC : antoine.le-duigou@univ-ubs.fr

Article Ouest-France

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