L'EDU Kit est un système modulaire de recyclage du plastique construit à partir de blocs autonomes et interchangeables — actuellement en développement.

Chaque module prend en charge une étape de la chaîne de recyclage — broyage, granulation, injection, extrusion, bobinage de filament, pelletisation ou pressage de plaques — et peut fonctionner seul ou combiné en lignes de traitement complètes.

Le principe de conception est simple : chaque module s'inscrit dans le même format physique, partage la même interface d'entraînement et se connecte au même bus de contrôle. Réarrangez-les pour une tâche différente. Ajoutez un module quand vous en avez besoin. Retirez-le quand ce n'est plus le cas.

Ceci n'est pas une seule machine. C'est un système de machines qui évolue avec vos besoins et votre compréhension.

Pourquoi modulaire ?

Les machines de recyclage traditionnelles sont monolithiques — grandes, mono-usage et difficiles à adapter. L'EDU Kit inverse cette logique en séparant chaque étape de traitement en une unité autonome :

• Une école peut commencer avec un seul broyeur et un granulateur, puis ajouter un injecteur l'année suivante.
• Un laboratoire universitaire fait fonctionner la chaîne complète — broyage, extrusion, bobinage de filament et pelletisation — pour la recherche sur les matériaux.
• Un restaurant ou hôtel installe une paire compacte broyeur + granulateur contre un mur et traite ses propres déchets plastiques sur place.
• Un fab lab combine l'extrudeuse avec le bobineur de filament pour produire du filament 3D personnalisé à partir de matériaux recyclés.

Chaque configuration commence avec les mêmes blocs. Chaque bloc fonctionne seul. Chaque bloc fonctionne ensemble.

Les modules

G — Granulateur (EDU-GR)

Un granulateur mono-arbre qui réduit le plastique broyé en flocons uniformes ou en broyat fin. Moteur 1500 W, 25 kg. Compatible boîtier Uni.

Ce qu'il enseigne : Géométrie de coupe, dimensionnement des tamis, distribution granulométrique et courbes de charge moteur. Le granulateur est le module le plus simple à comprendre mécaniquement — et celui où les étudiants observent pour la première fois comment les propriétés du matériau (dureté, élasticité) affectent directement le comportement de traitement.

INJ — Injecteur (EDU-INJ)

Module d'injection manuelle à piston. 2300 W sur plusieurs zones de chauffe, 70 kg. Utilise l'arbre principal partagé pour l'entraînement du piston.

Ce qu'il enseigne : Le cycle d'injection complet — chauffage du cylindre, comportement de la matière fondue, force du piston, remplissage du moule, refroidissement et démoulage. Les étudiants contrôlent chaque variable à la main : consignes de température, vitesse du piston, temps de maintien. Aucune automatisation ne masque la physique.

SH-S — Broyeur mono-arbre (EDU-SHR)

Un broyeur compact mono-arbre pour plastiques rigides. 1500 W, 25 kg. Compatible boîtier Uni, adapté au plan de travail.

Ce qu'il enseigne : Mécanique de cisaillement, géométrie des lames, débit d'alimentation vs. couple et détection de bourrages. La conception mono-arbre est plus facile à démonter et inspecter que les systèmes bi-arbre — idéale pour une première rencontre avec les machines de découpage.

SH-D — Broyeur bi-arbre (EDU-SHRD)

Broyeur contra-rotatif bi-arbre pour plastiques mélangés et flexibles. 1500 W, 50 kg. Couple plus élevé, traite les films et les élastomères.

Ce qu'il enseigne : Vitesses différentielles d'arbre, mécanique de contra-rotation et comment le chevauchement des lames affecte le débit. L'architecture bi-arbre traite des matériaux que le mono-arbre ne peut pas gérer — les comparer côte à côte est l'un des exercices les plus instructifs du système.

Statut : Expérimental

M — Module d'entraînement (EDU-DRI)

L'unité motrice partagée. 1500 W, 17 kg. Fournit l'entraînement mécanique pour tout module qui n'a pas son propre moteur intégré.

Ce qu'il enseigne : Transmission de puissance, accouplement d'arbres, multiplication du couple par réduction et dimensionnement des moteurs. Le module d'entraînement rend explicite la relation entre puissance électrique et travail mécanique — les étudiants calculent couple, régime et rendement avant de le connecter à un module de traitement.

LX — Extrudeuse (EDU-LX)

Module extrudeuse à vis. 2200 W, 15 kg. Produit un débit continu de matière fondue pour filament, barres ou modules en aval.

Ce qu'il enseigne : Transport par vis, zones de compression, pression de la matière fondue, gonflement de filière et profilage thermique le long du fourreau. L'extrudeuse est le module avec le plus de variables — et celui où l'expérimentation systématique (plans d'expériences) produit les résultats les plus spectaculaires.

Statut : Expérimental

E-FW — Bobineur de filament + Refroidisseur (EDU-FW)

Module en aval de l'extrudeuse. Tire, refroidit et bobine le filament sur des bobines. 50 W, 10 kg.

Ce qu'il enseigne : Rapports d'étirage, vitesse de refroidissement vs. cristallinité, contrôle de tension et géométrie de bobinage. Le bobineur ferme la boucle entre plastique recyclé et impression 3D — les étudiants produisent du filament à partir de déchets et impriment avec le jour même.

Statut : Expérimental — dépend de l'Extrudeuse (LX)

E-IC — Module de serrage (EDU-LC)

Unité de fermeture pour injection couplée à l'extrudeuse pour des flux d'injection continus. 800 W, 35 kg.

Ce qu'il enseigne : Calcul de la force de fermeture, alignement des plateaux, mécanique de verrouillage du moule et relation entre pression d'injection et force de fermeture. Ce module transforme l'extrudeuse en un système d'injection semi-automatique.

Statut : Expérimental — dépend de l'Extrudeuse (LX)

E-PC — Coupeur de granulés (EDU-PC)

Coupe le jonc extrudé en granulés uniformes. 70 W, s'installe en aval de l'extrudeuse ou du bobineur de filament.

Ce qu'il enseigne : Refroidissement du jonc, synchronisation de la vitesse de coupe, géométrie des granulés et différence entre granulation de jonc et granulation sous eau (conceptuellement — l'EDU Kit utilise la coupe de jonc). Les granulés sont la matière première universelle ; les fabriquer à partir de matériau recyclé boucle le cycle des matériaux.

Statut : Expérimental — dépend du Bobineur de filament (E-FW) ou de l'Extrudeuse (LX)

G-PC — Module complémentaire granulateur (EDU-PCI)

Un module accessoire pour le granulateur qui étend ses capacités avec des configurations de coupe ou des options de tamis supplémentaires.

Statut : Expérimental — dépend du Granulateur (G)

HL9000 — Bus de contrôle (EDU-HL9000)

Le contrôleur central et concentrateur de distribution d'énergie. Basé sur l'architecture du PolyMech Controller (ESP32-S3, Modbus-RTU/TCP, Wi-Fi). Distribution de puissance 300 W – 1500 W, 15 kg.

Le HL9000 se connecte à chaque module via un bus de communication partagé, offrant :

• Surveillance centralisée de la température et régulation PID
• Gestion de la vitesse moteur VFD entre modules
• Enregistrement de données en temps réel et IHM web
• Verrouillages de sécurité entre modules connectés
• Mises à jour firmware OTA pour l'ensemble du système

Ce qu'il enseigne : Protocoles de bus industriel, architecture SCADA, systèmes de contrôle distribué et le défi d'ingénierie de coordonner plusieurs machines autonomes en un seul système.

Statut : Alpha

HS — Module presse à plaques (EDU-SPM)

Presse hydraulique pour panneaux plats. 6000 W, 300 kg. Le module le plus grand et le plus puissant du système.

Ce qu'il enseigne : Distribution de pression hydraulique, uniformité thermique des plateaux, compromis entre moulage par compression et moulage par injection, et stratification de composites avec des matériaux mélangés.

Statut : Expérimental

Architecture partagée

Boîtier Uni

La plupart des modules partagent un facteur de forme de boîtier commun. Ce n'est pas seulement esthétique — le boîtier Uni définit :

• Interface de montage — les modules se boulonnent côte à côte ou s'empilent verticalement
• Passage d'arbre — l'arbre d'entraînement principal peut traverser plusieurs modules
• Connecteurs électriques — connecteurs standardisés d'alimentation et de signal sur chaque unité
• Enceinte de sécurité — toutes les pièces mobiles sont contenues dans le boîtier

L'arbre principal

Les modules nécessitant un entraînement rotatif (granulateur, broyeur, extrudeuse) se connectent à un arbre principal partagé. Le Module d'entraînement (M) fournit la puissance ; l'arbre la transmet par accouplements. Les étudiants apprennent :

• L'alignement d'arbre et les types d'accouplement (à griffes, rigide, flexible)
• La transmission de couple à travers plusieurs modules
• Les conséquences mécaniques du désalignement (vibration, usure des roulements, chaleur)

Largeur et emprise au sol

Chaque module est conçu pour respecter une contrainte de largeur minimale. Une ligne de traitement complète — broyeur → granulateur → extrudeuse → bobineur de filament — occupe moins de 2 mètres de plan de travail. C'est important pour :

• Les écoles avec espace d'atelier partagé
• Les restaurants avec un espace arrière limité
• Les laboratoires où l'espace de paillasse est plus précieux que l'espace au sol

Exemples de configuration

Démarrage en classe

Modules : Granulateur (G) + Entraînement (M)

Deux modules, un arbre. Les étudiants broyèrent des échantillons de plastique prédécoupés et les réduisent en flocons. Enseigne le contrôle moteur, la granulométrie et l'identification des matériaux. Tient sur un seul plan de travail.

Ligne de production de filament

Modules : Broyeur (SH-S) + Granulateur (G) + Extrudeuse (LX) + Bobineur de filament (E-FW) + Entraînement (M) + HL9000

Chaîne complète déchets-vers-filament. Broyer → granuler → extruder → refroidir → bobiner. Le HL9000 coordonne les températures et les vitesses moteur sur tous les modules. Les étudiants produisent du filament d'impression 3D à partir de déchets plastiques.

Traitement des déchets sur site (Hôtellerie-Restauration)

Modules : Broyeur (SH-S) + Granulateur (G) + Entraînement (M)

Une paire compacte et silencieuse pour traiter les déchets d'emballages plastiques. Pas d'extrusion, pas d'injection — juste la réduction de taille. Le résultat (broyat propre) est stocké pour collecte ou traitement ultérieur hors site. Tient contre un mur de cuisine.

Laboratoire de recherche — Système complet

Modules : Tous les modules + HL9000 + Presse à plaques (HS)

Le système complet. Les chercheurs reconfigurent la ligne pour différentes expériences : études d'injection une semaine, essais d'extrusion la suivante, pressage de plaques la semaine d'après. Le HL9000 enregistre chaque paramètre de chaque cycle.

Ce qui relie tout : Le bus HL9000

Le HL9000 n'est pas seulement un contrôleur — c'est le système nerveux de l'EDU Kit. Chaque module connecté au bus devient visible, contrôlable et enregistrable depuis une seule interface web.

L'architecture du bus est intentionnellement transparente :

• Modbus-RTU sur RS-485 pour les variateurs de moteur et les régulateurs de température
• Modbus-TCP sur Wi-Fi pour la surveillance à distance et l'export de données
• WebSocket pour les tableaux de bord IHM en temps réel
• REST API pour l'intégration avec des systèmes externes, des enregistreurs de données et des plateformes cloud

Les étudiants peuvent interagir avec le bus à n'importe quel niveau — de la lecture de trames UART brutes avec un moniteur série à la création de tableaux de bord personnalisés dans le navigateur. Le firmware est open source, documenté et versionné.

Priorités de conception

1. Autonomie — Chaque module fonctionne seul. Aucun module ne nécessite un autre pour fonctionner (sauf où explicitement indiqué comme dépendance).
2. Sécurité — Fonctionnement en enceinte fermée. Boîtiers verrouillés. Arrêt d'urgence sur chaque module. Aucune pièce mobile exposée en fonctionnement.
3. Réparabilité — Fixations standard, pièces d'usure remplaçables, intérieurs accessibles. Si un étudiant ne peut pas le démonter, ce n'est pas pédagogique.
4. Transparence — Matériel open source (CERN OHL v2), firmware open source, fichiers CAO complets et nomenclatures. Rien n'est caché.
5. Compacité — Le système complet tient dans un petit atelier. Les modules individuels tiennent sur un plan de travail.

Aperçu des statuts

L'EDU Kit est un projet de développement actif. Certains modules sont matures et éprouvés en production ; d'autres sont à des stades expérimentaux ou alpha. Le tableau de spécifications ci-dessous indique l'état actuel de chaque module — y compris les spécifications mécaniques, le niveau de maturité et la couverture documentaire.

Les modules matures sont prêts au déploiement. Les modules expérimentaux sont des prototypes fonctionnels en cours de perfectionnement. Les modules alpha sont en développement préliminaire.

Open source

Chaque module de l'EDU Kit est sous licence CERN Open Hardware Licence v2. Fichiers CAO, firmware, instructions de montage et nomenclatures sont publiés sur git.polymech.info. Les contributions de la communauté — étudiants, enseignants et ingénieurs — alimentent le projet.

L'EDU Kit n'est pas un produit qu'on achète et qu'on oublie. C'est un système avec lequel on construit, dont on apprend et qu'on améliore.