Dès 2023, nous nous sommes intéressés aux machines et équipements permettant de fabriquer nos écomatériaux. Dans cet article, nous présentons une presse chauffante innovante et conçue spécifiquement pour transformer des coproduits de l’alimentation. Nous en testons la première version depuis l’automne 2025. Elle diffère de la Bio Press de Precious Plastic par plusieurs aspects.
Une presse chauffante née des besoins de nos matières
Chez Atelier CirculR, nous transformons des coproduits alimentaires (son de blé, drêches de brasserie, marc de café, feuilles de thé) en objets solides et biodégradables. Le procédé s’appelle la thermo-compression : on remplit un moule de poudre organique, on chauffe, on comprime, et on obtient un objet à la forme du moule. Sans colle, sans liant, sans plastique.
💡Retrouvez plus de détails sur la thermocompression dans notre tutoriel.
Un procédé simple sur le papier. Mais que les presses chauffantes existantes ont du mal à réaliser.
L’absence de presses chauffantes adaptées sur le marché
La thermo-compression de coproduits organiques tire ses racines dans plusieurs procédés bien établis :
- l’emboutissage à chaud de plaques de métal (pour faire par exemple des portières de tramway),
- la thermocompression de composites (pour faire par exemple des parties de l’habitacle d’un véhicule)
- la thermocompression de poudres de céramique ou de métal.
Dans les laboratoires de recherche sur les polymères (la composante du plastique), on utilise la thermo-compression pour faire des essais simples, avant de passer à des procédés industriels comme l’injection ou l’extrusion.
La thermo-compression n’est donc pas un nouveau procédé. Cependant, les matières employées traditionnellement sont bien différentes de nos poudres de thé ou de pelures de fruits !
Défi #1 : le refroidissement sous pression
Nous avons commencé à travailler sur la thermo-compression avec la presse chauffante de l’Ecole européenne de Chimie, Polymères et Matériaux (ECPM) de Strasbourg en 2021. Ce modèle est conçu pour le plastique.
Quand on travaille avec des matières plastiques industrielles, on chauffe d’abord, puis on transfère le moule dans une zone froide pour le refroidir. Entre les deux, on relâche la pression. Pour le plastique, ça marche très bien.
Mais pour nos coproduits, c’est une autre histoire. Pour donner de la résistance à la matière, on a besoin d’eau (présente naturellement ou ajoutée) pour permettre aux particules de la poudre de s’attacher. Sous pression, cette eau reste liquide à haute température. Mais lorsque la pression est relâchée, l’eau est immédiatement transformée en vapeur.
Cette vapeur d’eau cause de multiples fissures, qui fragilisent et déforment la pièce. Les essais que nous avons menés l’ont confirmé à de nombreuses reprises.
Le défi technique avec nos coproduits est donc de maintenir l’eau dans son état liquide pendant tout le procédé de fabrication. Concrètement, cela signifie de refroidir la matière en-dessous de 100°C avant de diminuer la pression. Une étude de chercheurs toulousains a démontré qu’en absence de dégagement de vapeur d’eau, la thermocompression de coproduits organiques donne des matériaux plus solides et plus résistants à l’eau [1].
Il nous fallait donc une presse capable de chauffer et de refroidir sans jamais ouvrir le moule ni relâcher la pression.
Défi #2 : la production en petite série de pièces en 3D
La production de pièces moulées nous semble un développement intéressant pour la thermo-compression de coproduits organiques. En effet, et au contraire des panneaux, il n’est techniquement pas possible de faire des pièces moulées avec du bois ou d’autres matières naturelles. Notons tout de même l’exception que représente la cellulose, dont le moulage connait des progrès fulgurants qui permettent de dépasser les faibles propriétés des biens connues boîtes à oeuf.
Mais produire des pièces 3D en petite série pose deux difficultés pour la presse chauffante :
- techniquement, la presse doit permettre d’ouvrir et de refermer un moule précisément et rapidement
- économiquement, la presse ne doit pas être trop chère pour ne pas peser trop lourd dans les coûts de fabrication
Les enjeux techniques du moulage
Les presses que nous avons employées jusqu’en 2025 sont limitées pour le moulage. D’une part, notre petite presse de 10t, mise à disposition dans notre tiers-lieu l’Exploratorium a une ouverture maximale de 45mm. Elle nous permet de faire des petites plaques de matériaux thermocomprimés, mais elle ne s’ouvre pas suffisamment pour y mettre nos moules.
D’autre part, la presse à plateaux chauffants de l’ECPM, avec une ouverture maximale de 75mm, nous a permis en 2023 de mouler un objet 3D complexe avec une grande précision, dans le cadre du projet ChoCoffré. Pour cela, la moule conçu sur mesure comportait un dispositif de guidage assurant un parfait alignement des deux parties du moule pendant la fermeture.
Mais nous avons constaté plusieurs limites :
- comme la poudre de coproduits prend de la place, la taille du moule doit être nettement plus petite que l’ouverture. Ici, La presse à plateaux de utilisée ne permet pas l’usage de moules de plus de 60mm de hauteur. Les pièces ont donc une hauteur maximale de près de 40mm.
- l’ouverture et la pré-fermeture du moule sont lentes et laborieuses. En effet, elles se font manuellement et sont ralenties par le dispositif de guidage
Les presses d’atelier, une solution partielle
Les presses d’atelier sont un modèle de presse qui présente une grande ouverture, mais qui nécessite des moules complexes.
En effet, les moules doivent inclure les éléments chauffants indispensables à la thermo-compression. Ils doivent de plus comporter des éléments de guidage pour assurer une fermeture précise, car les presses d’atelier n’ont pas de guidage.
La combinaison de presse d’atelier et de moules chauffants est utilisée avec succès par plusieurs structures qui fabriquent des matières par thermo-compression de coproduits organiques, en s’inspirant de la Bio Press de Precious Plastic. On peut par exemple citer Les Matériaux Urbains ou Adaozan. Cependant, ces équipements sont essentiellement utilisés pour la fabrication de plaques ou de blocs de matière.
Notre cahier des charges technique pour le moulage
Il nous fallait donc une presse avec une grande ouverture, permettant d’accueillir un moule de 100mm d’épaisseur. De plus, le moule et le contre moule devaient pouvoir se fermer précisément. Enfin, le moule devait pouvoir s’ouvrir grâce au mouvement de la presse, permettant à l’opérateur de verser les coproduits directement dans la partie concave du moule placée dans la presse.
Les enjeux économiques du moulage
Notre ambition pour nos écomatériaux est leur production locale (au plus proche des coproduits) et à petite échelle (pour répondre à un besoin de façon sobre). Contrairement à une production industrielle centralisée, celle-ci se veut donc distribuée sur les territoires et adoptée par de nombreuses structures économiques de petite taille.
Il nous semblait donc essentiel de développer le moulage des écomatériaux thermo-comprimés avec un outil de production abordable. Ou du moins, le plus abordable possible. Nous avons retenu l’ordre de grandeur de 15 000€, car ce montant est accessible par du financement participatif sous forme de dons, en France métropolitaine [2].
Le marché segmenté des presses chauffantes
Il existe une multitude de modèles de presses, chauffantes ou non, dont les prix varient énormément en fonction des caractéristiques. Un membre de la communauté Precious Plastic a recensé les différents types de machines permettant de faire du moulage de plastique par thermo-compression dans cette étude. Nous mentionnerons seulement deux types ici.
Les presses d’atelier sont probablement la solution la plus économique d’appliquer une forte pression sur la matière. Des modèles coûtant moins de 3000€ peuvent appliquer des forces entre 15t et 50t. Des modèles plus coûteux (10 000€ à 12 000€) peuvent appliquer des forces de 100t ou 200t.
Les presses à plateaux chauffants sont des machines beaucoup plus complexes, qui coûtent donc beaucoup plus cher. Des modèles appliquant des forces de 20t à 30t coûtent entre 25 000€ et 30 000€.
Le coût des moules
En plus de la presse chauffante, les coûts de production du moulage de matière thermocomprimée sont fortement liés au coût des moules. Pour fabriquer les moules, il faut usiner des blocs de métal (dans notre cas, de l’aluminium), ce qui nécessite des équipements et des compétences particulières.
A titre indicatif, la fabrication du moule de demi-sphère utilisé pour fabriquer des boules de Noël par thermo-compression a coûté 1 000€, après avoir été conçu à titre grâcieux par François Kormann (ATTA02). Le moule de boîte à tablette de chocolat du projet ChoCoffré a coûté 7 000€, incluant la conception et la fabrication.
Ainsi, le coût des moules est une variable essentielle pour construire le modèle économique d’une production à petite échelle d’objets moulés thermocomprimés. Nous nous sommes concentrés sur la conception d’une presse chauffante performante et relativement abordable, mais nous gardons en tête la difficulté supplémentaire que représente le moule à faire fabriquer pour chaque objet (sans mentionner l’usure du moule qui limite sa durée de vie).
La conception de la « Grande Presse » chauffante
Au sein d’Atelier CirculR, nous appelons « Grande Presse » cette machine innovante, pour la distinguer de la « petite presse » de 10t que nous utilisons depuis 2024.
En effet, cette machine est dans une autre gamme que notre autre. Par ses performances techniques, mais aussi par ses dimensions. D’ailleurs, son installation dans l’Exploratorium, qui se situe au 1ere étage, a été un grand moment !
Un travail collaboratif
La grande presse a été conçue entre 2024 et 2025 par Pierre Barlet du bureau d’études Alfacem, basé près de Strasbourg, sous la maîtrise d’ouvrage de Marion Roullet. La collaboration sur cette presse innovante avait démarré par le co-encadrement du stage ingénieur de Killian Poos en 2023 par Marion Roullet, Pierre Barlet et François Kormann, grâce à l’appel à projet Sève (Solutions d’Économie Verte en Entreprise) de l’Eurométropole de Strasbourg.
La première partie de la conception de la presse a été financée pour partie par notre association (grâce à un soutien de la Région Grand Est aux Initiatives citoyennes). Le reste de la conception et la fabrication ont été couverts par notre partenaire l’Institut de Recherche pour le Développement (dans le cadre du projet ARTDECO financé par l’Agence Nationale de la Recherche).
L’Institut de Recherche pour le Développement nous met la presse à disposition grâcieusement depuis 2025, afin de mettre à l’épreuve l’idée de tiers-lieu de recherche sur les écomatériaux.
Les aspects innovants de notre presse chauffante
Des cycles de température économes
Les circuits de chauffe et de refroidissement sont intégrés directement dans les moules. Des résistances électriques chauffent les moules, puis un circuit d’eau fermé les refroidit, le tout sans bouger, sans ouvrir, sans relâcher la pression. Pas de gaspillage d’eau potable, pas de déchets. Le moule monte jusqu’à 180°C, et la presse développe une force équivalente à 25 tonnes sur la matière.
La température est mesurée en permanence par un contrôleur électronique, qui ajuste automatiquement la chauffe pour ne jamais dépasser la consigne. Chaque cycle est programmable et enregistrable : durée de chauffe, température cible, temps de refroidissement. On peut donc reproduire exactement les mêmes conditions d’un essai à l’autre.
Son panneau de commande est volontairement simple : un bouton pour lancer le cycle, un bouton pour l’arrêter. Une porte de sécurité qui met en pause le programme si elle est ouverte.
Une architecture originale
Afin de combiner le guidage des plateaux avec une grande ouverture des deux parties du moule à un coût maîtrisé, nous avons fait un pari technologique sur le mécanisme de la presse.
Le mécanisme est celui de la presse à genouillère. A mesure que le plateau mobile descend, la force déployée par le vérin pneumatique est multipliée. La force atteint ainsi son maximum lorsque les deux parties du moule sont en butée.
Le moulage devient alors un jeu d’enfant. La partie supérieure du moule, fixée sur le plateau mobile, s’ouvre et se referme sur la partie inférieure, fixée sur le plateau inférieur. On peut régler la hauteur de celui-ci pour s’assurer d’avoir la force maximale.
Une machine pensée pour être partagée
La Grande Presse n’est pas un outil de laboratoire réservé aux experts. Nous l’avons installée à l’Exploratorium et conçue pour être utilisée de façon autonome après une courte formation. Ainsi, notre ambition est qu’elle permette de fabriquer par thermo-compression des matériaux plus performants qu’avec la petite presse. Nous espérons donc en permettre l’accès bientôt.
La préparation du partage
Mais avant qu’elle soit accessible pour mener vos expérimentations, nous devons programmer et optimiser le fonctionnement de la grande presse.
C’est l’objet du stage d’Ilian Schindele, étudiant-ingénieur en mécatronique à l’INSA Strasbourg en juin et juillet 2026. Concrètement, il s’agit d’optimiser les cycles de chauffe et de refroidissement pour qu’ils soient le plus rapides possible, tout en préservant la durée de vie des composants de la machine. Dans un second temps, il faut adapter ces cycles à nos quatre coproduits favoris : son de blé, drêches de brasserie, pelures d’orange et feuilles de thé.
Au-delà de la technique, son travail permettra de rendre l’utilisation de la Grande Presse accessible en documentant les procédés de sorte à ce que n’importe quel membre de l’association puisse l’utiliser de façon autonome.
Notes et références
[1] Jumeaux, M., F. Touchaleaume, V. Durrieu, V. Vandenbossche, G. Vaca-Medina, et A. Rouilly. « Melt Processing of Unrefined Horn Keratin ». ACS Sustainable Chemistry & Engineering 11, no 42 (2023): 15423‑31. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c04502.
[2] Par exemple, via le dispositif Okoté dont nous avons bénéficié en 2024. Ce montant est important par rapport au coût de la vie dans d’autres pays, mais il est probable que la presse chauffante soit moins coûteuse à produire dans ces contextes.
Crédits
Textes: Ilian Schindele et Marion Roullet
Photos et illustrations: Lisa Guépratte, Alain Carvalho, Alicia Gardes, Marion Roullet et Pierre Barlet
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