L’idée :

• construire des bâtiment en 3D à partir de sable et de poudre de plastique recyclée par frittage laser.
• Remplacer le ciment par un déchet (PET des bouteille plastique : polytéréphtalate d’éthylène)
• Le frittage laser sans liant exige de forte puissance laser (> 1Kw). Avec le liant, seule la puissance pour faire fondre le liant est nécessaire.

Poudre PET :

• la poudre doit être fine pour s’immiscer entre les grains de sable (sinon rétractation au traitement)
• La méthode la plus simple et la moins risquée pour obtenir une poudre fine (<150 microns) est celle du broyage avec refroidissement (cryogénique) pour obtenir une poudre de PET de 150 microns :
  

  Le Procédé en 3 étapes

  • Étape 1 : Pré-broyage – Découper le PET en petits morceaux (2 à 4 mm) car les machines cryogéniques ne peuvent pas traiter de grands objets.
  • Étape 2 : Fragilisation – Plonger le PET dans l’azote liquide (-196 °C). Le polymère passe sous sa température de transition vitreuse et devient aussi cassant que du verre. [1, 2]
  • Étape 3 : Pulvérisation – Passer immédiatement le plastique gelé dans un broyeur à broches ou à couteaux rotatifs rapides pour éclater la matière par impact.

  Le Calibrage et l’Humidité

  • Triage à 150 µm – Utiliser un tamis vibrant de 150 microns (Mesh 100). Les grains trop gros restés sur le tamis sont réintroduits dans le cycle de broyage.
  • Gestion de la condensation – Laisser la poudre revenir à température ambiante dans un récipient hermétique pour éviter que l’humidité de l’air ne crée des grumeaux.

  Les Coûts du Marché

  • Matière brute – Le granulé de PET classique coûte environ 1,00 € à 1,50 € / kg.
  • Poudre industrielle (Gros volumes) – En passant par des fournisseurs B2B (grossistes), comptez entre 2,00 € et 4,50 € / kg.
  • Poudre R&D (Petits volumes) – Auprès des fournisseurs de laboratoire certifiés, le prix grimpe de 150 € à 400 € / kg en raison de la pureté exigée et du conditionnement.

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  [1] https://www.studysmarter.fr

  [2] https://www.pslc.ws

Frittage laser :

• Atteindre le point de fusion du PET (250°)
• L’idée est de préchauffer le mélange sable + poudre de PET à une température de 250° – 5 à 10° un peu en dessous de la température de fusion.
• Le laser vient juste apporter l’énergie pour basculer au dessus de la température de fusion.
• Préchauffer : soit au décapeur thermique, soit avec une concentration solaire.
• Il faut une « grande » quantité de sable + poudre puisque tous les espace « vides » au final, devront être rempli au frittage par le mélange (qui sera récupéré ensuite)

Construction 3D :

• Il faut une « grande » imprimante => soit un bras robotisé, soit une grande machine 3 axes.

Hypothèses & Réserves :

• Avantage : 100% numérique et digital
• Avantage : toues les formes sont possibles (concavité) =>
  • les passage de câble, de conduites etc… sont intégrés
  • L’isolation thermique par vide d’air dans les murs est possible
  • Les espaces futurs « vides » peuvent être utilisés pour préfabriquer des éléments qui seront ensuite déplacés.
• Réserves : vitesse de fabrication => en 1 an peut-on faire un studio de 40m² ?
• Réserves : résistance finale du matériaux composite.
• Réserves : Peut-être plus simple de faire le mélange PET fondu + Sable in situ avec un équivalent d’impression filaire.