PCIS 2019/2020 P20

Première partie : Définition du projet

Partie à compléter avant le 12 septembre.

Généralités

Les coprinters

• Titre du projet : L’écoprinter

• Description : L'écoprinter est un système qui permet de "désimprimer" des feuilles sur lesquelles l'utilisateur a déjà imprimé quelque chose mais dont il n'a plus l'utilité. En effet, grâce à une encre spécifique ainsi qu'une résistance chauffante, l'encre va pouvoir disparaître. Notre équipe travaille donc sur une encre thermochromique, c'est-à-dire qui s'efface à partir d'une certaine chaleur, plus écologique, mais aussi sur un système capable de l'effacer. Tout cela permettrait alors de réutiliser un grand nombre de feuille et de réduire le gaspillage. Ensemble, réinventons notre futur et créons l'imprimante de demain !

• Nom de l'équipe : Les coprinters

• Membres de l’équipe : Guillaume HOUPLAIN, Thibault LESTERLAN, Marine GILBERT, Benoît DROPEK, Alexis GAILLARD, Rachel HENNION, Elise DUQUENNE

Présentation du concept

Objectifs

L'objectif principal de notre projet est de limiter les déchets papiers en "désimprimant" les feuilles déjà utilisées dans le but de pouvoir les réutiliser par la suite. Ensuite, nous souhaitons utiliser une encre plus "propre", c'est-à-dire une encre plus écologique qui respecte l'environnement, tout en étant effaçable.

Clients et bénéficiaires

Nos clients et bénéficiaires seront principalement les acteurs du monde de l'impression comme Konica Minolta, HP, Xerox, Ricoh, et bien d'autres encore.

Modèle économique

Notre modèle économique se base sur le fonctionnement d'une start up de recherche et développement.

Dans un premier temps, nous achèterons du matériel nécessaire pour le développement du projet et nous effectuerons des recherches sur l'encre. Nous développerons également un système capable d'effacer notre encre et ce système devra être adaptable à toutes sortes d'imprimantes. Ainsi, pendant les deux premières années minimum, nous nous concentrerons sur l'étude du projet, nous déposerons un brevet, et, par la suite, nous vendrons notre système d'effaceur ainsi que notre encre, tout en gardant la recette.

Moyens humains et matériels à réunir

Pour développer notre concept, nous avons tout d'abord besoin d'un local dans lequel il y aura des laboratoires de recherches. En effet, ces laboratoires seront indispensables afin que nous puissions créer et développer notre encre effaçable, ainsi que le système d'effaceur qui pourra être intégré à toutes les imprimantes.

Ensuite, nous aurons besoin de matériaux pour fabriquer notre encre mais aussi de différentes résistances chauffantes pour tester la meilleure résistance, c'est-à-dire la plus adaptée. Cette résistance devra donc gaspiller le moins d'énergie possible tout en étant efficace puisque l'encre s'efface à partir d'une certaine chaleur atteinte. Nous aurons également besoin de solvant, de colorants et de mordants naturels ou artificiels pour réaliser l'encre la plus écologique possible (ex: des colorants naturels ou de la peinture à base de pigments naturels, tels que des algues, des fleurs... etc).

Pour finir, nous aurons besoin de spécialistes pour mener à bien le projet. En effet, nous aurons besoin de chimistes capable de créer notre encre ainsi que de professionnels en thermique pour étudier le système d'effaçage de l'encre.

Actions à développer

Pour mettre à jour notre projet, nous devront passer par plusieurs étapes.

Tout d'abord, nous commencerons par effectuer une recherche sur la composition de l'encre pour qu'elle soit à la fois effaçable mais aussi plus écologique. C'est pourquoi nous travaillerons sur des colorants plus naturels ou un agent actif moins polluant.

Ensuite, nous développerons un système avec une résistance chauffante qui va atteindre une température proche de 60 degrés. Ainsi, nous verrons les réactions de l'encre sous cette température, puis nous placerons la feuille au réfrigérateur afin de voir le seuil à partir duquel l'encre est susceptible de réapparaître. Nous essaierons également de faire des tests sur la tenue de l'encre au fil du temps.

Pour finir, nous étudierons le business modèle que l'on souhaite utiliser ainsi que la communication que nous souhaitons mettre en place pour faire connaître notre projet.

Positionnement par rapport à deux concurrents

Analyse du premier concurrent

Notre premier concurrent est Toshiba. En effet, ce dernier a développé l'imprimante e-Studio 306LP / RD30 qui permet d'effacer ce qui est déjà écrit sur du papier.

Analyse du second concurrent

Des ingénieurs de l'Université de Cambridge, en Angleterre, viennent de développer une imprimante qui efface l'encre.

Notre différenciation

Nous allons tenter de nous démarquer, et ce grâce à plusieurs raisons.

Dans un premier temps, nous allons concevoir un système beaucoup plus simple que ceux élaborés par nos concurrents. Ensuite, nous allons également nous démarquer en démocratisant l'écoprinter puisque le système pourra être très simple d'utilisation et peu encombrant. Enfin, nous nous démarquerons par la composition de notre encre, puisque celle-ci sera spécialement étudiée afin d'être la plus écologique possible.

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Description de l'utilisateur type

L'écoprinter a pour but de réutiliser le papier usagé au lieu de le jeter à la poubelle. Ainsi, ce système peut être utilisé par toutes les personnes qui impriment beaucoup de choses, comme les particuliers, les entreprises, les administrations ou encore les écoles.

Scénario d'utilisation du produit

Nous souhaitons que l'écoprinter soit utilisable par un grand nombre de personnes. C'est pourquoi, les réglages de ce dernier seront très simples puisque nous allons nous inspirer du scanner. En effet, il suffira de mettre en marche notre système puis d'y insérer la feuille. La feuille passera entre deux rouleaux qui la feront tout doucement avancer. Ces rouleaux seront suivis de près par une résistance, source de chaleur. Ainsi, lorsque la feuille sortira des rouleaux, elle passera petit à petit sous la résistance, ce qui permettra d'effacer l'encre préalablement déposée sur le papier. La feuille auparavant usagée sera réceptionnée et ressortira de l'écoprinter totalement vierge. En effet, notre encre est une encre thermo-effaçable, ce qui signifie qu'elle s'efface sous l'effet de la chaleur. C'est donc en passant sous la résistance et grâce au transfert de chaleur que notre encre deviendra transparente.

Notre encre spécifique sera produite grâce à 3 ingrédients clés: le médium acrylique (liant), une peinture naturelle acrylique et un pigment thermochromique. C'est ce pigment thermochromique qui va permettre à l'encre de devenir transparente, et donc invisible sur la feuille.

Nous devrons donc être capable de fournir l'encre spéciale et nécessaire au bon fonctionnement du système de désimpression.

Enfin, nous pensons également à développer des stylos contenant notre encre effaçable afin que les documents manuscrits puissent également être "désimprimés".

Analyse du projet

Réponse à la question difficile

Notre question difficile est la suivante: Quelle est la pérennité de notre encre?

Nous savons qu'il existe un seuil de chaleur à partir duquel l'encre va s'effacer. Ce seuil de chaleur est directement lié au pigment thermochromique utilisé à la fabrication de notre encre, et c'est donc lui qui va déterminer la température à partir de laquelle notre encre va s'effacer. Pour notre preuve de concept, nous allons utiliser un pigment thermochromique ayant un seuil d'activation d'une trentaine de degrés. Cela signifie que les papiers imprimés grâce à notre encre seront susceptible de s'effacer à cette température. Cependant, il est important de noté que certains pigments thermochromiques ont un seuil d'activation de 160 degrés, mais pour des questions de budget, nous avons préféré effectuer nos expériences avec un pigment moins performant, mais aussi moins cher.

Nous pensons donc que lorsque nous produirons notre encre, il sera indispensable d'investir dans un pigment thermochromique ayant un seuil d'activation d'environ 60 degrés, pour qu'il n'y ait pas de "désimpression" non souhaitée. Nous avons choisi ce seuil en fonction des pigments thermochromiques présents sur le marché (il en existe déjà avec un seuil d'activation à 60 degrès), mais nous ne souhaitions que ce seuil soit trop élevé car cela aurait obligé notre système de désimpression à utiliser une résistance qui consomme plus d'énergie et cela aurait été contraire au côté environnemental et écologique de notre projet.

Proof of concept POC

Notre preuve de concept repose essentiellement sur un travail autour de l'encre. Il aura pour but de valider la faisabilité de notre projet et donc de prouver la possibilité de réaliser une encre plus "propre". Surtout, le fait que l'encre s'efface et la principale (avec le point de vue écologique) caractéristique que nous recherchons. Aussi, nous menons un travail de recherche autour d'un système incluant une résistance afin de chauffer

Pour se faire, notre preuve de concept repose alors sur une expérience scientifique; et plus précisément chimique.

En ce qui concerne l'encre :

• Fabrication: Pour réussir à fabriquer cette encre, nous avons d'abord réaliser un travail de recherche. En effet, nous avons trouvé une recette pour fabriquer sa propre encre (lien à trouver dans l'analyse technique). Grâce à celle-ci, nous avons, après ajustement, déterminer trois ingrédients indispensables.

Tout d'abord, nous avons besoin de peinture naturelle pour respecter le côté biologique et environnementale de notre produit final. Ensuite, nous avons besoin de médium acrylique (parfois appelé médium de travail ou médium à peindre). Il s'agit d'un liquide plus ou moins visqueux, sans pigments colorés, qui aura pour but de lier, d'ajuster les propriétés des deux autres composants de notre encre (acheter préalablement chez Cultura, voir analyse technique. Enfin, le dernier composant est un pigment thermochromique ou thermosensible qui une fois à l'effet de la chaleur (31 ou 37°C) va changer d'aspect et va devenir transparent. Ceci est possible grâce aux molécules thermosensibles qui le compose et qui sont donc modifiées quand elles sont en contact avec une source chaude. A l'inverse, une fois au contact d'une température inférieure à 0°C, l'encre réapparaît. Ces températures peuvent donc poser une limite, un problème à notre expérience et à l'aboutissement de notre projet.

• Réalisation: Pour réaliser cette encre, nous avons donc mélanger nos trois constituants à des concentrations différentes. A chaque concentrations obtenues, nous avons tester l'encre. Pour cela, il suffit d'appliquer un peu d'encre sur une feuille de papier blanc (notre support à l'impression). Une fois l'encre appliquée, il faut chauffer la feuille, soit à l'aide d'un briquet pour les expériences rapides ou alors à l'aide d'un "lisseur à cheveux" qui se rapproche le plus de notre résistance finale qui sera présente dans notre imprimante écologique. Ensuite il suffit de noter et d’interpréter les résultats. L'encre a totalement disparu, il n'y a plus de traces distinctives a l'oeil nu, ou alors, au contraire, l'encre n'est pas effacée, nous faisons donc face à un problème de dosage, d'équilibre des concentrations des composants. Si les résultats sont satisfaisants alors notre preuve de concept, au moins en ce qui concerne notre encre, est validée.

En ce qui concerne le système :

Nous avons également travaillé sur un système, applicable dans une imprimante et permettant de chauffer notre feuille. Pour le réaliser, nous avons eu besoin de différents matériaux (plastique, pvc, contre-plaqué, bois...) et de machines (découpeuse laser, scie ...), le tout présent au fabricarium de l'école. Ce système a donc pour but de faire glisser la feuille entre "deux rouleaux" dotés d'une résistance afin de chauffer la feuille, sans l'abîmer ni la froisser, pour effacer l'encre. Ce système serait adaptable, après quelques modifications et automatisations à une imprimante pour pouvoir "désimprimer" une feuille de papier, toujours dans le but de diminuer la consommation de papier en réduisant le gaspillage, le tout allié à une encre plus écologique que celle utilisée habituellement.

Préparation du POC

remplir au plus tard pour le 19 septembre

les matériaux et pièces dont vous souhaitez disposer :

pour les composants électroniques - les références sur les sites : https://fr.farnell.com/ ou https://fr.rs-online.com/web/

pour les matériaux - les références sur les sites : https://www.leroymerlin.fr/ ou https://www.michaud-chailly.fr/

pour toutes autres besoins,(après discussion avec votre tuteur)

Seconde partie : Développement

Partie à compléter pour le 2 octobre.

Dossier économique

Le marché

Le marché que nous visons est celui le marché de l'imprimante puisque nous souhaitons que nos cartouches d'encre soient compatibles avec toutes les imprimantes et le système pour l'effacer adaptable à tout type d'imprimante.

En plus, nous souhaitons créer un nouveau marché avec la fabrication de notre encre ainsi que du système pour effacer cette encre.

La stratégie commerciale et la communication

Notre stratégie est de démarcher les acteurs du monde de l'impression.

En ce qui concerne la communication, ce nouveau concept permettrait aux entreprises, administrations et écoles (pourquoi pas même aux particuliers!) qui l'utilisent d'agir pour l'environnement, et ainsi d'améliorer leur image en montrant qu'elles s'intéressent aux enjeux actuels.

Les moyens (équipe, matériel, prestataires et fournisseurs)

L'équipe des co-printers est composée de sept étudiants-ingénieurs. En ce qui concerne le matériel pour l'encre, il nous faut du pigment thermochromique, du médium acrylique (liant) ainsi qu'un colorant naturel comme peuvent l'être le jus de betterave rouge ou le jus de mûres. Cependant, nous pensons également à utiliser de la peinture naturelle acrylique à la place d'un colorant naturel.

Il faudra faire appel à un fournisseur en produits chimiques pour les pigments et le médium acrylique, ainsi qu'à un fournisseur en colorant naturel ou de peinture naturelle acrylique.

Tableaux de financement

Plan de financement trois ans	avant création (description des besoins)	avant création (montants)	Année 1 (montants HT)	Année 2 (montants HT)	Année 3 (montants HT)
Frais établissement Immatriculation, statuts, actes notariés	/	/	/	/	/
Immobilisation incorporelles Droit au bail, location Marques, brevets	Location d'un laboratoire Bureaux pour la communication	715-800/mois 700-800/mois	715-800/mois 700-800/mois	715-800/mois 700-800/mois	715-800/mois 700-800/mois
Immobilisations corporelles (investissements) Installation (aménagements) Achat véhicules et enseigne Mobilier, matériel et autres équipements	Matériel de bureau/ un ordinateur Machine pour fabriquer l'encre Machine pour fabriquer la machine	100 / 600 Mélangeur 650-800 700-1000	0	0	0
Immobilisations financières Caution, dépôt de garantie	/	/	/	/	/
Stock	Résistance 60°C *30 Pigment thermocromique 50*20g Liant 75ml*50 Matériaux fabrication machine*15	15-30/u min 450 max 900 13-30/u min 650 max 1500 7-15/u min 350 max 750 20-40/u min 300 max 600
Besoin en fonds de roulement	Salaires un chimiste avec une secrétaire au début pour gérer les commandes puis un responsable communication viendra remplacer la secrétaire.	(2100+1900)*12 =48000	(2100+2300)*12 =52800	(2100+2300)*12 =52800	(2100+2300)*12 =52800
Remboursement des crédits	crédit estimé a 20 000 avec un taux a 2%	min 400 max 600	min 400 max 600	min 400 max 600	min 400 max 600
Total besoins		min 53000 max 55000	min 58000 max 60000	min 58000 max 60000	min 58000 max 60000
Apport personnel Apport en nature Apport en numéraire	0	2300*7 = 16100	1800*7=1260	7000	7000
Emprunts emprunt 0% emprunt banque 2%	10000 20000	10000 20000	10000 20000	10000 20000	10000 20000
Aide, prime, subvention	10000	13000	19000	19000
Auto-financement Résultat net (du compte de résultat ci-dessous) Dotations aux amortissements	0	0	0	0	0
Total ressources	0	0	0	0	0
Ecart cumulé entre besoins et ressources

Compte de Résultat	Année 1 (montants en Keuros)	Année 2 (montants en Keuros)	Année 3 (montants en Keuros)
Chiffre d'affaires Ventes de marchandises-prestations de service	0	0	0
Total des PRODUITS
Achats Marchandises, matières Emballages et fournitures	min 1750 max 3750	"	"
Charges externes Loyers Entretien et réparations Fluides (électricité, eau et gaz) Assurances et documentation Honoraires (comptable et juriste) Publicité Tranports Déplacement, mission er réception Poste, téléphone	min 700 max 1400 1000 725*0.15 0 0 0	min 700 max 1400 1000 725*0.15 0 0 0	min 700 max 1400 1000 725*0.15 0 0 0
Impôt et taxes
Charges en personnels Salaires bruts plus charges sociales Rémunération du dirigeant	1 chimistes = 2100/mois 1 secrétaire = 1900/mois	2100/mois 1 responsable com = 1*2300/mois	2100/mois 1 responsable com = 1*2300/mois
Charges financières intérêt d'emprunt
Total des CHARGES	52000	56800	56800
Résultat brut PRODUITS - CHARGES	0	0	0
Impôt sur les bénéfices	0	0	0
Résultat net (bénéfices)	0 (perte sèche parce qu'on est en R&D)	0

Dossier technique de la preuve de concept

Analyse

Pour mettre au point notre preuve de concept, nous avons d'abord travailler sur l'encre.

Nous avons essayé de rendre une encre effaçable du commerce plus écologique. Pour cela, nous avons essayé de la diluer avec des éléments naturels.

► Tout d'abord, nous avons réalisé un jus de mûres. Nous avons essayé de le mélanger à l'encre. malheureusement, seule l'encre s'efface quand on passe la source de chaleur tandis que la mûre reste. On a ensuite essayé de rajouter du medium d'acrylique qui est un liant pour que le jus de mûres et l'encre se mélangent bien. Le résultat était mieux mais il restait encore beaucoup de mûres sur la feuille. On en a donc conclut qu'on ne pouvait pas ajouter de diluants fortement coloré car il reste sur la feuille.

► Nous avons donc cherché des diluants naturels transparents ou presque. Nous avons donc essayé:

    - l'huile : il n'y a pas de coloration après l'expérience mais la feuille reste grâce et tachée.
    - l'eau : quand l'encre est bien sèche et qu'on la passe sous la source de chaleur, il ne reste plus rien.

► Nous avons fait des tests avec plusieurs encres du commerce pour savoir laquelle était la plus adaptée et pour connaître les différences entre ces encres (friXion, Paper mate, premier prix de la marque carrefour ...). Par exemple, nous les avons soumises à la chaleur puis remises au réfrigérateur pour savoir quelles encres réapparaissaient. Nous avons également remarqué que l'encre paper mate pouvait s'effacer directement après l'écriture mais qu'après 24h, elle ne s'effaçait plus. Nous avons donc conclu que l'encre la plus adaptée à notre maquette est la FriXion.

► Ensuite, nous avons tenté de fabriquer notre propre encre effaçable grâce à une recette trouvée sur internet. Dans la recette, nous utilisons de la peinture acrylique, du medium d'acrylique et les pigments thermochromes. Nous allons essayer de la diluer un peu avec de l'eau pour faire baisser les coûts de production et rendre l'encre plus écologique. De plus, nous allons essayer d'utiliser une peinture acrylique bio crée à partir de pigment naturel. Nous avons acheté les produits et avons commandé les pigments sur Internet. Cependant, nous avons eu un problème de livraison.

En effet, lors de la commande faite par Polytech, nous n’avions pas encore déterminé comment nous allions fabriquer notre encre. De plus, notre tuteur nous a dit qu’il serait plus simple de commander nous-même si le montant de ce dont nous avions besoin n’était pas trop élevé. C’est pourquoi, début octobre, nous avons effectué notre propre commande de pigments thermochromiques. Le délai était assez long puisque nous devions recevoir ces pigments fin octobre. Entre temps, nous avons réalisé d’autres expériences (présentées précédemment) et nous attendions les pigments, ingrédients essentiels pour fabriquer notre encre. Fin octobre, nous n’avons rien reçu. Nous avons alors contacté le fournisseur qui nous a assuré avoir expédié notre commande. Nous avons appris, plus tard, que la poste avait perdu notre colis. Début novembre, nous avons tenté de repasser une commande, mais soit le délai de livraison dépassait la date de l’oral, soit les pigments étaient beaucoup trop chers pour notre budget... Nous n’avons donc pas pu réaliser l’expérience à laquelle nous avions pensé et fabriquer notre encre totalement effaçable sous l’effet de la chaleur.

Nous ensuite élaboré un petit système représentant notre "désimprimante".

► Nous avons d'abord crée 2 rouleaux pour que la feuille passe sous la sources de chaleur. Pour cela, nous avons utilisé des matériau de récupération du Fabricarium, notamment un tube de pvc de diamètre 12,5 mm et une tige métallique de rayon 6 mm. Ensuite, grâce à la découpeuse laser, nous avons crée des cylindres creux pour pouvoir rendre le tube de pvc et la tige de métal solidaire. Nous avons ainsi pu créer 2 rouleaux.

► Ensuite, nous avons crée un bâti pour placer nos rouleaux pour cela , nous avons découper 3 planches de bois à la scie sauteuse dans de bonnes dimensions. Ensuite, nous avons percé 2 trous sur chaque planches qui tiennent les rouleaux avec une mèche de perceuse de diamètre 7 mm pour que le trous soit assez grand pour laisser passer la tige métallique et qu'elle puisse tourner. Nous avons ensuite cloué les 3 planches avec un marteau.

► Pour que la feuille puisse passer entre les rouleaux, il faut que chaque rouleau tourne à une vitesse équivalente dans un sens inverse. Pour cela, on a décidé de donner un mouvement manuel sur l'un des rouleaux qui sur un vrai prototype sera remplacé par un moteur. La rotation du premier rouleau devra donc induire la rotation du deuxième en sens inverse et à même vitesse pour ne pas abîmer la feuille.

  - Pour cela, nous avions d'abord opter pour une utilisation d'engrenage. Nous avons donc créer 2 engrenages aux bonnes dimensions grâce à l'imprimante 3D. Cette méthode aurait pu être efficace  mais les engrenages produits n'avait pas tous à fait les bonnes dimensions. Nous aurions pu en refaire mais nous avons décidé d'utiliser une autre méthode tout aussi efficace.  

  - Cette deuxième utilise le principe de la friction. En effet, si les 2 rouleaux exercent une pression assez grande le mouvement de l'un induit le mouvement de l'autre grâce aux frottement. Au début, nous avons essayé d'utiliser des élastiques placés de manières à faciliter la rotation dans le sens inverse mais au bout d'un moment les élastiques était trop tendu et empêchés le mouvement. Nous avons donc décider de faire sans.

Cependant sans les élastiques la pression était un peu faible. Nous avons donc décidé d'augmenter légèrement le diamètre du tube de pvc en rajoutant une petite épaisseur de ruban adhésif autour du tube.

De cette manière les feuilles passent correctement dans les rouleaux.

Nous placerons donc un sèche cheveux en sorti de rouleaux pour que l'encre s'efface. Pour les besoins de l'expérience nous tiendront nous même le sèche cheveux mais dans le vrai système, on imagine un espace fermé comme une imprimante où la résistance chauffantes ou la soufflerie serait fixé.

Média:analyse du dossier technique.pdf

Bilan

Fichier:2019 P20 POC.pdf

Supports de communication

Supports de présentation

Notre présentation

Présentation de la preuve de concept

Notre vidéo