Progress of the Recyplast-Démo research project with the Pays de la Loire Region

Research
29 May 2024

At present, recycled plastics, with their heterogeneous properties, are difficult for manufacturers to exploit. They are present in less than 25% of all products. Under current regulations, this percentage must reach 100% by January 1, 2025. The idea of the Icam teams is to intervene during the manufacturing process, more specifically during the extrusion process (which enables the manufacture of profiles), but the device can also be adapted to injection (manufacturing using molds). RECYPLAST-DEMO is the winner of the “academic research demonstrator” call for projects in 2022, with a total budget of €2 million and €700,000 in funding from the Pays de la Loire Region.

To find out more about the context of the project in conjunction with the Pays de la Loire Region :

The RECYPLAST-DEMO project involves developing a machine capable of adapting in real time to changes in the properties of the input material (heterogeneous recycled plastic) to guarantee the quality of the output parts.

Based on an extrusion machine, the multidisciplinary team works on integrating innovative technologies :

A die (i.e., the drilled part used to produce the thread) for on-line measurement of the material’s mechanical and chemical properties ;
A supervision system based on a digital twin of the machine and process to predict process behavior and parameter corrections to be applied ;
End-of-line quality control to evaluate the process and feed the model behind the digital twin ;
A fast heat exchanger system for highly dynamic material temperature control, combined with a thermoregulator for heat recovery and storage to improve process energy efficiency.

A mid-term progress report

After 2 years’ work, the project is now well underway, with: the specifications completed, the first real-time viscosity measurements carried out (a post-doc will be launched to refine the chemical analysis). Supervision with the digital twin is particularly promising in terms of technology transfer.

Teams divided into batches can call on in-house resources such as engineering students or international students in their 5th year, whether in MSI (industrial services within the Business Services Sector) or in a Research Master’s program.

A multidisciplinary, international team :

Physico-chemical characterization of materials :

Eric LE GAL LA SALLE – scientific coordinator
Juliana PREISNER – teacher-researcher
Ghinwa EL HAJJ SLEIMAN – teacher-researcher
Elena FARAH – PhD student (Nantes University, LTeN laboratory)
Launch of a post-doc in 2025

Supervision – Digital twin

Jérôme ROCHETEAU – teacher-researcher
Amira SOUILAH – Doctoral student (Nantes University, LS2N Laboratory)

Thermal control

Jérôme SOTO – Research Manager
Erik BARDY – Guest researcher (Grove City College – USA)
Soumaya AIT-MOULA – PhD student (LTeN / UIR – International University of Rabat – Morocco)

Demonstrator assembly

Yoann ETOURNEAU – Business Services Manager
Technical experts: Jérôme CADOUIN and Mickaël MOUSSIE

Contacts : Mathieu LADONNE – Project Manager – 06 74 89 73 13 – mathieu.ladonne@icam.fr

Visit the project website : https://lp.icam.fr/recyplast-demo/

The “Digital Twin” section is the subject of a detailed article on the PASCA website : https://pasca.fr/projet-de-recherche-recyplast-demo-la-digitalisation-de-latelier-de-plasturgie-de-licam/

Recherche
29 May 2024

À l’heure actuelle, les matières plastiques recyclées, aux propriétés hétérogènes, sont difficiles à exploiter par les industriels. Elles sont présentes dans moins de 25% des productions. Or, dans le cadre de la réglementation, ce pourcentage devra atteindre 100% au 1er janvier 2025. L’idée des équipes de l’Icam est d’intervenir au moment du procédé de fabrication, plus particulièrement lors du procédé d’extrusion (qui permet la fabrication de profilés), mais le dispositif pourra s’adapter à l’injection (fabrication mobilisant des moules). Lauréat de l’appel à projet “démonstrateur de recherche académique” en 2022, RECYPLAST-DEMO, d’un budget total de 2 millions d’euros, bénéficie d’un financement de la Région Pays de la Loire d’un montant de 700 000€.

Pour en savoir plus sur le contexte du projet en lien avec la Région Pays de la Loire :

Le projet RECYPLAST-DEMO consiste à développer une machine en mesure de s’adapter en temps réel aux changements des propriétés de la matière (le plastique recyclé hétérogène) en entrée pour garantir la qualité des pièces en sortie.

Sur la base d’une machine d’extrusion, l’équipe pluridisciplinaire travaille à l’intégration de technologies innovantes :

Une filière (c.-à-d. la pièce percée permettant la fabrication du fil) permettant la mesure en ligne des propriétés mécaniques et chimiques de la matière
Un système de supervision s’appuyant sur un jumeau numérique de la machine et du procédé pour prédire le comportement du procédé et les corrections de paramètres à appliquer ;
Un dispositif de contrôle qualité en bout de ligne pour évaluer le procédé et alimenter le modèle derrière le jumeau numérique ;
Un système d’échangeur thermique rapide permettant une grande dynamique sur la régulation en température de la matière, associé à un thermorégulateur permettant la récupération et le stockage de la chaleur pour améliorer l’efficacité énergétique du procédé.

Un point d’avancement à mi-parcours

Après 2 années de travail, le projet est désormais bien sur les rails avec : l’achèvement du cahier des charges, la réalisation de premières mesures de viscosité en temps réel (un post-doc va être lancé pour affiner l’analyse chimique). La supervision avec le jumeau numérique est particulièrement prometteuse en matière de transfert de technologie.

Les équipes réparties par lot peuvent s’appuyer sur des ressources internes telles que des élèves ingénieurs ou étudiants internationaux en 5e année, qu’ils soient en MSI (prestations industrielles au sein du Pôle Services aux Entreprises) ou en Master Recherche.

Une équipe pluridisciplinaire et internationale :

Caractérisation physico-chimique de la matière :

Eric LE GAL LA SALLE – coordinateur scientifique
Juliana PREISNER – enseignante-chercheur
Ghinwa EL HAJJ SLEIMAN – enseignante-chercheur
Elena FARAH – Doctorante (Nantes Université, laboratoire LTeN)
Lancement d’un post-doc en 2025

Supervision – Jumeau numérique

Jérôme ROCHETEAU – enseignant-chercheur
Amira SOUILAH – Doctorante (Nantes Université, Laboratoire LS2N)

Régulation thermique

Jérôme SOTO – Responsable Recherche
Erik BARDY – Chercheur invité (Grove City College – USA)
Soumaya AIT-MOULA – Doctorante (LTeN / UIR – Université Internationale de Rabat – Maroc)

Assemblage du démonstrateur

Yoann ETOURNEAU – Responsable du Pôle Services aux Entreprises
Experts techniques : Jérôme CADOUIN et Mickaël MOUSSIE

Contacts : Mathieu LADONNE – chef de projet – 06 74 89 73 13 – mathieu.ladonne@icam.fr

Consulter la page internet du projet : https://lp.icam.fr/recyplast-demo/

La partie “Jumeau numérique” a fait l’objet d’un article détaillé sur le site du PASCA: https://pasca.fr/projet-de-recherche-recyplast-demo-la-digitalisation-de-latelier-de-plasturgie-de-licam/