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Fabrication de mousses éco-innovantes

Des mousses éco-innovantes réalisées par le plateau Compositic de l'UBS pour la prochaine mission spatiale de Thomas PesquetLe plateau technique ComposiTIC a été sollicité par le CNES pour collaborer à la nouvelle mission #Alpha de l'ESA dont le spationaute français Thomas Pesquet prendra le commandement à bord de la station ISS à partir du 23 avril prochain.

Des ingénieurs morbihannais du plateau ComposiTIC de l'UBS à l'origine de la fabrication par impression 3D de mousses éco-innovantes 

Lors de ses 6 mois qu'il va passer en microgravité dans la station spatiale internationale (ISS), Thomas Pesquet va profiter de ce séjour pour multiplier les expériences dont onze pour le Centre National d'Etudes Spatiales. Parmi elles, deux impliquent directement la plateforme de transfert technologique ComposiTIC, située au parc de Soye à Ploemeur, près de Lorient.

Concevoir un étui de protection pour le bandeau de sommeil de Thomas Pesquet

Dans les locaux de l'Université Bretagne Sud, Yves-Marie Corre, le responsable technique du plateau technique raconte : "Nous avons été contactés dans le cadre de l'expérience "Renewable Foam" pour concevoir une mousse recyclable par impression 3D qui allait servir à la protection du bandeau d’étude du sommeil de Thomas Pesquet. Ce conditionnement est destiné isoler le dispositif des chocs et vibrations. ComposiTIC a ainsi œuvré à lier besoins techniques et préoccupations environnementales du CNES. Ces attentes spécifiques font régulièrement partie des demandes industrielles que reçoit la plateforme dans son activité de transfert technologique. Notre position, à cheval entre la recherche académique et le monde industriel, nous permet d'y répondre de façon optimale".

Inventer des mousses protectrices recyclables ou comestibles

Toute expérience qui monte à bord de l’ISS est empaquetée dans une trousse en NOMEX intégrant de la mousse protectrice (protégeant notamment des vibrations). L’objectif ici est de remplacer ces mousses pétro-sourcées, volumineuses et non réutilisables par des mousses protectrices recyclables ou comestibles (demande de Thomas Pesquet à l’issue de sa mission PROXIMA).
Comme le précise Yves-Marie Corre, "ComposiTIC a ainsi répondu à cette attente en permettant l'intégration de mousses alternatives dans les packaging finaux de 2 containers de transports développés, l'un
avec des parois en PHA et l'autre avec des parois en PHA incorporant des produits comestibles.

Yves-Marie poursuit : "Notre implication a porté sur le développement
matière et la mise en œuvre de ces mousses par impression 3D en lien avec les deux expériences suivantes" :

  • Le projet "RENEWABLE FOAM" a permis la création d'un caisson de protection en mousse imprimées 3D pour le bandeau de sommeil Dreem en élaborant la formulation et la mise en œuvre de mousses bio plastiques réutilisables, recyclables et également biodégradables et compostables … sur Terre ou éventuellement directement dans la station ISS au cours de futures missions ! Elles sont réalisées par impression 3D d’une formulation basée sur un polymère d’origine naturelle le PHA (Polyhydroxyalcanoate). Leur design est très différent de mousses standards, ce sont les accumulations de matières à certains endroits qui leur confèrent leur performance mécanique alliant souplesse et résilience.

    Les plaques obtenues présentant de nombreuses alvéoles en matière

    biodégradable, elles pourraient avantageusement servir de supports de

    culture pour des semis de végétaux (applicable sur Terre également). De plus, cette matière peut être réduite en petits fragments (broyage) pour être

    refondue et réutilisée en impression 3D (applicable sur Terre également).

  • Le second projet "EDIBLE FOAM", auquel a également participé ComposiTIC, lui, a permis la création d'un caisson de protection hybride intégrant de la matière comestible en réalisant des contenant intégrant des mousses comestibles. Leur réutilisation est évidente puisqu’elles sont destinées à terme à l’alimentation des astronautes. Devenues comestibles, ces mousses ne constitueraient plus une charge perdue mais une charge utile en nourriture !

    Le démonstrateur qui a été développé pour la mission #Alpha ne sera pas

    consommé par les astronautes en mission mais par d'autres missions

    ultérieures. Seules ses fonctions de protection et de stockage pendant la

    mission (décollage, utilisation à bord de l'ISS) seront testées. Au futur menu

    pour les astronautes : le pain d’épices (préparé par la maison Darnis), le pain de gênes et la Madeleine… au chocolat (préparés par la maison Pillon). Ces produits sont ensuite protégés avec une technique d’emballage spécifique développée par la société Guelt (Quimperlé). Des parois de protection en PHA développées par Compositic permettent également d’augmenter la protection des produits comestibles.

Trois questions à Yves-Marie Corre, responsable du plateau technique ComposiTIC

Quelle est l’origine de cette collaboration avec le CNES ?

"Nous sommes intervenus suite à la sollicitation des porteurs du
projet que sont le Groupe Jean Henaff et Innovons à 360°, missionnés par le CNES, pour le développement de ces packagings innovants dans le cadre du projet EcoPack. Historiquement, Henaff travaille depuis une dizaine d’années sur l’appertisation des menus des spationautes. ComposiTIC a alors été identifié comme une structure ressource pour ce type de développement qui associe expertise en formulation de biomatériaux et technique de fabrication additive.
Le projet a été initié fin 2019 avec les porteurs du projet et a nécessité un an de développement allant du sourcing matière à la formulation en passant par la caractérisation mécanique des pièces obtenues par impression 3D. L’ensemble de ces étapes a permis d’atteindre les propriétés attendues qui ont été validées par le CNES dans la phase finale du développement."

 

Qui à ComposiTIC a été impliqué sur ce projet ?

"Une équipe de trois chercheurs sur la quinzaine de membres de ComposiTIC ont travaillé à la conception de ces mousses : le Pr. Yves GROHENS, Yves-Marie CORRE (IGR) et Maxime FOURNIER (IGE). "

 

Quels étaient les objectifs et quelles sont les perspectives pour ComposiTIC ?

Enthousiaste, Yves-Marie Corre précise d'emblée : "Même si cela reste tout de même du plastique, cette fois-ci, celui-ci n'est plus réalisé à partir de matières issues du pétrole mais synthétisés par des organismes vivants : des bactéries, donnant la capacité à ces bioplastiques de se dégrader très vite dans l'environnement". "Notre challenge", ajoute l’ingénieur, "est que le bandeau de sommeil entre autres, arrive en un seul morceau là-haut et que notre mousse en bio-polyester ait une seconde vie en servant à d'autres expériences. Le programme d’étude de durabilité et de seconde vie de ces mousses reste à définir par le CNES dans le cadre des futures missions. L’inspection de l’intégrité ces packaging éco-innovants suite au trajet vers l’ISS permettra de valider rapidement la fonction première de ces contenants.

Yves-Marie Corre conclut : "Cette collaboration hors norme a motivé l’ensemble de l’équipe ComposiTIC et permet de sensibiliser à la problématique des emballages et de leur impact environnemental qui préoccupe jusqu’au monde de l’exploration spatiale. Nous espérons également que cette première expérience ouvrira de nouvelles collaborations en lien avec le CNES en lien avec nos activités liant le domaine des matériaux et de leur mise en œuvre par fabrication additive."

 

Université Bretagne Sud