Maurine Andanje

Développement de bioplastiques, caractérisation et optimisation des paramètres d’impression 3D

Maurine Andanje en interview dans les studio de l'UM6P lors de la Summer School 2025. © 2025 EXAF-EPFL

Résumé

Les bioplastiques ont récemment émergé comme une alternative prometteuse pour réduire les impacts environnementaux des plastiques traditionnels. Parmi les matières premières utilisées, l’amidon s’est imposé comme une option courante, bien que son utilisation soulève des enjeux liés à la sécurité alimentaire. Dans ce contexte, le projet de Maurine s’est orienté vers le développement de bioplastiques à partir de déchets agricoles et de plastiques recyclés, offrant une solution plus durable.

Cependant, les bioplastiques issus de déchets agricoles présentent des variations de fluidité et une sensibilité thermique, susceptibles de compliquer leur mise en œuvre dans des procédés de fabrication conventionnels. Pour surmonter ces limitations, la fabrication additive a été explorée en raison de sa flexibilité et de sa capacité à s’adapter à des matériaux aux propriétés variables.

Au cours du projet, différents dosages entre le biomatériau et le plastique recyclé ont été testés afin d’identifier des formulations optimales pour l’impression 3D. Ce travail a permis de développer un bioplastique imprimable dans des conditions contrôlées, tout en garantissant une qualité de fabrication adaptée à des géométries complexes.

Les résultats expérimentaux ont confirmé la fiabilité des modèles développés, avec des marges d’erreur inférieures à 6 % pour la prédiction des déformations et des contraintes résiduelles. Les matériaux obtenus ont présenté des propriétés mécaniques satisfaisantes, accompagnées d’une amélioration de leur biodégradabilité, atteignant jusqu’à 10 % en 24 semaines.

Enfin, ces travaux ont conduit à la fabrication de dispositifs fonctionnels, notamment des substrats microfluidiques destinés à des applications biomédicales. Ces réalisations démontrent le potentiel de ces bioplastiques pour des applications à faible coût, en particulier dans le domaine des biosenseurs, tout en ouvrant de nouvelles perspectives pour leur utilisation dans la fabrication additive.

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Publications / Actualités scientifiques

Andanje, M. N., Mwangi, J. W., Mose, B. R., & Carrara, S. (2025). Biofilaments from recycled high-density polyethylene andrice husks for fused filament fabrication. Materialwiss. Werkstofftech. 2025;56:1–20 10.1002/mawe.202400168

Andanje, M. N., Mwangi, J. W., Mose, B. R., & Carrara, S. (2025). Development of additive manufacturing biofilaments from recycled high-density polyethylene and rice husks: optimization of extrusion parameters. Journal of Agriculture and Technology 23 (4) 90 -102, DOI:10.4314/jagst.v23i4.6

Andanje, M. N., Mwangi, J. W., Mose, B. R., & Carrara, S. (2023). Biocompatible and Biodegradable 3D Printing from Bioplastics: A Review. Polymers, 15(10), 2355. https://doi.org/10.3390/polym15102355

Andanje, M. N., Mwangi, J. W., Mose, B. R., & Carrara, S. (2022). A comparative analysis of printable AM filaments developed from recycled HDPE and recycled PP – Extrusion process optimization. The 2022 Sustainable Research and Innovation (SRI) conference.