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Bonjour, nous sommes une équipe de trois étudiants du département supérieur de génie mécanique, spécialité robotique et ingénierie intelligente, au Technologisches Gewerbemuseum (TGM) de Vienne, en Autriche. Dans le cadre de notre projet de fin d’études, nous développons une machine de recyclage de filament de bureau. En tant qu’utilisateurs actifs de l’impression 3D, nous constatons la rapidité avec laquelle les déchets de filament s’accumulent à cause des impressions ratées, des restes de bobines et des structures de support.
Bien que ces déchets représentent encore un matériau précieux, la plupart des utilisateurs n’ont aucun moyen pratique de les recycler chez eux. Cette lacune a été le point de départ de notre projet : concevoir une machine compacte au format bureau qui convertit les déchets de filament à base de PLA et de PETG en un nouveau filament imprimable, rendant ainsi la réutilisation des matériaux plus accessible.
Une approche intégrée de la conception du système
L’ensemble de la machine a été conçu à l’aide d’Autodesk Inventor Professional 2026. Tout au long du processus de développement, nous combinons le génie mécanique, le génie électrique, la programmation et la science des matériaux. Cette approche interdisciplinaire nous permet d’aborder le système dans son ensemble plutôt que comme une collection de composants isolés.
Outre la réduction de l’impact environnemental, le projet vise à rendre l’impression 3D plus économique. En recyclant leurs propres matériaux, les utilisateurs peuvent réduire leur dépendance aux nouvelles bobines de filament et mieux contrôler leur consommation de matière.
Processus de recyclage et fonctionnement de la machine
La machine traite des déchets de filament en PLA ou PETG préalablement broyés. Ces petits fragments sont introduits dans une trémie et guidés vers une unité d’extrusion chauffée. Au cœur de ce système se trouve une vis d’extrusion de conception complexe, fabriquée par Xometry par usinage CNC à partir d’acier 1.0038 / S235JR.
En tournant, la vis transporte le matériau à travers le fourreau, le comprimant et le faisant fondre jusqu’à la formation d’une masse polymère fondue homogène. Cette masse est ensuite poussée à travers une buse usinée avec précision, produisant un filament continu d’un diamètre défini et constant.
Après avoir quitté la buse, le filament traverse une section de refroidissement, où il se solidifie complètement. Il est ensuite guidé vers un mécanisme d’enroulement automatique qui bobine uniformément le filament sur une bobine standard.
Comment le système est divisé en modules d’ingénierie
Le projet s’articule autour de modules d’ingénierie clairement définis, chacun reflétant les différentes exigences techniques du système global.
Le développement de l’unité d’extrusion se concentre sur la vis d’extrusion, les éléments chauffants, l’interface de la buse et les composants d’entraînement. Ce module nécessite une conception géométrique précise ainsi qu’une solide compréhension du comportement de l’écoulement du matériau et du transfert de chaleur au sein du processus d’extrusion.
Le châssis et le boîtier de la machine sont conçus en parallèle avec des simulations thermiques détaillées réalisées à l’aide d’Inventor Nastran. Ces analyses servent à évaluer la répartition de la chaleur dans l’ensemble du système et à s’assurer que les composants sensibles à la température sont correctement protégés pendant le fonctionnement.
Le travail sur le mécanisme d’enroulement et les systèmes électroniques couvre l’intégration des capteurs, le matériel de commande, la programmation de la régulation de la température et la mise en œuvre d’un processus d’enroulement de filament sûr et fiable. Ensemble, ces éléments garantissent une manipulation constante du filament et un fonctionnement stable de la machine dans son ensemble.
Résultats du projet et principaux enseignements
Ce projet démontre comment un travail d’ingénierie pratique peut être mis en œuvre dans le cadre d’une formation technique tout en relevant un défi d’ingénierie concret. En combinant génie mécanique, électronique, science des matériaux et conception numérique, nous avons développé une machine de recyclage de filament fonctionnelle qui offre une valeur à la fois écologique et économique.
Surmonter les défis techniques, allant du comportement d’extrusion et de la gestion thermique aux systèmes de commande et à l’enroulement du filament, nous a permis de construire un système complexe d’une pertinence évidente pour l’impression 3D au quotidien. Parallèlement, le projet a permis d’acquérir une expérience pratique sur la manière dont différentes disciplines de l’ingénierie s’unissent pour transformer un concept en une machine fonctionnelle.
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