Construire des produits durables - Créer un impact durable

Au cours du semestre d'automne 2020, des équipes d'étudiant(e)s ont travaillé dans différentes disciplines sur un défi industriel fourni par plusieurs entreprises suisses et une ONG. L'objectif était d'aborder le problème avec une solution technique, ainsi qu'un plan de gestion et de viabilité économique pour son développement, et de défendre le produit devant un jury composé du Prof. Thomas Weber (Président de l'OES - EPFL), du Prof. Véronique Michaud (Laboratoire de traitement des composites avancés [LPAC] - EPFL), le Dr Marc Laperrouza (co-fondateur du China Hardware Innovation Camp [CHIC] - EPFL), et Marcel Aeschlimann (associé directeur et président du conseil d'administration - Creaholic). Cette année, le cours s'est concentré sur l'aspect de la durabilité du point de vue de l'ingénierie (y compris la sélection des matériaux et la fabrication) et du point de vue commercial (y compris le calcul du coût des prototypes, un compte de résultat environnemental et un plan d'affaires).
Inspirés par les résultats des cours de l'année dernière (sous le thème "Portables et vêtements"), onze partenaires industriels ont présenté des problèmes aux étudiant(e)s au début du semestre. Six de ces projets ont été sélectionnés et abordés sous la supervision des sponsors de l'industrie afin de produire des résultats ayant un impact durable.

Equipe 1: Conception des futurs boîtiers de montre durables, en collaboration avec Audemars Piguet

Etudiant(e)s: Baptiste Bergerot (MX), Beatrice Bigoni (MX), Valentin Girardet (GM), Timo Scheidegger (GM)

Partenaire industriel: Théodore Vernet (Audemars Piguet)

Le but du projet était de repenser l'emballage d'une montre de luxe afin de la rendre plus durable et plus innovante. La durabilité et l'innovation n'étaient pas au cœur du processus de réflexion sur la conception lorsque les boîtes actuelles ont été inventées. L'équipe a donc été mise au défi de trouver une solution centrée sur l'utilisateur et le produit, en accord avec les valeurs d'Audemars Piguet.

Les étudiant(e)s ont mis au point un boîtier de montre transparent fabriqué à partir de matériaux durables et recyclés et ont ajouté une fonctionnalité avec un remontoir intégré. En outre, les étudiant(e)s ont proposé de réduire son impact environnemental en adaptant le processus de fabrication de la boîte existante et en sensibilisant à la durabilité tout au long du processus de vente.

Equipe 2: Système de filtration d'eau pour les régions éloignées, en collaboration avec le Club de Ginebra (ONG)

Etudiant(e)s: Camille Azan-Soulié (CGC), Jean-André Davy-Guidicelli (SIE), Gabriela Haenel (MT), Nicolas Jouron (MT), Clément-Valentin Viers (MX)

Partenaire industriel: Jaime Ampuero, Ricardo Alba (Club de Ginebra)

Les étudiant(e)s ont été mis au défi de développer une solution technologique pour produire de l'eau potable destinée à être consommée par les habitants des zones éloignées des centres urbains (en particulier les enfants, les femmes et les personnes âgées). La solution devait répondre aux conditions d'exploitation exigeantes des pays du Sud et être extrêmement rentable pour améliorer la qualité de vie.

L'équipe a mis au point un système de filtration de l'eau appelé "Agua Limpia" et un modèle d'entreprise donnant du pouvoir aux communautés locales. Au cœur du système se trouve un processus par gravité avec formation d'un bio-film. Le produit est compact, peu coûteux à produire grâce à la réutilisation d'unités de filtration d'occasion et facile à entretenir et à utiliser.

Equipe 3: Montre de plongée haut de gamme durable, en collaboration avec Kering / Ulysse Nardin

Etudiant(e)s: Eva Debette (GM), Mathilde Durand (GM), Pavel Kalinin (MX), Rémy Treyvaud (GM), Bruno Trivelli (MT)

Partenaire industriel: Julien Stervinou (Kering), Jean-Christophe Sabatier (Ulysse Nardin)

Ulysse Nardin a mis l'équipe au défi de démontrer que le développement d'une montre de plongée durable haut de gamme est possible. Les montres de plongée fonctionnent dans des environnements difficiles et nécessitent des matériaux qui peuvent résister à la pression et sont étanches.

Dans ce projet, l'équipe s'est concentrée sur le développement d'un boîtier contenant des composants fabriqués à partir de matériaux recyclés provenant de l'océan. Les propriétés finales des prototypes ont satisfait aux exigences mécaniques d'une montre de plongée haut de gamme. Grâce à l'utilisation de matériaux recyclés, les étudiant(e)s ont réussi à réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre et ont souligné le potentiel commercial d'une montre en édition limitée.

Equipe 4: Souris Zéro Carbone, en collaboration avec Logitech

Etudiant(s): Tim Bürgel (EL), Nouha Daghrir (SIE), Gauthier Ducrozet (MX), Khaled Mansouri (MX)

Partenaire industriel: Sènami Aklé (Logitech)

Logitech a soulevé les questions suivantes : À quoi pourrait ressembler une souris zéro carbone ? Quelles en seraient les implications et le potentiel d'innovation en termes de matériaux et de composants, d'architecture et de cycle de vie du produit ?

En réponse à ces questions, l'équipe a développé une souris d'ordinateur appelée "EcoOne" qui repose sur des matériaux bio-sourcés et biodégradables pour faciliter le recyclage et réduire les émissions de CO2 jusqu'à 80% pour la phase d'approvisionnement en matériaux. L'utilisation de matériaux bio-sourcés permet même de stocker du carbone pendant le cycle de vie et donc potentiellement d'atteindre une empreinte carbone négative. Les approches démontrées sont applicables à tout dispositif électronique de faible puissance.

Equipe 5: Conception d'un distributeur de vrac automatisé, en collaboration avec Nestlé

Etudiant(e)s: Marion Junger (MX), Kevin Marangi (GM), Daniil Morzhakov (GM), Alexandre Pyalov (MX)

Partenaire industriel: Kim-Anne Le Bur (Nestlé), Christoph Hartmann (Nestlé)

Le défi lancé par Nestlé demandait un système capable de créer des produits alimentaires savoureux qui soient à la fois nutritifs, à faible impact environnemental et abordables.

L'équipe a développé une preuve de concept, sous la forme d'un système de distribution en vrac, donnant au client la possibilité de créer un mélange de céréales sur mesure qui possède un algorithme intégré optimisant entre les compromis des valeurs nutritionnelles et du coût. L'équipe a analysé les avantages du modèle commercial, tels que l'élimination des émissions de carbone dans le transport et du plastique à usage unique dans les emballages grâce à l'utilisation de systèmes de distribution en vrac.

Equipe 6: Réinvention du processus de nettoyage des lampadaires, en collaboration avec Romande Energie

Etudiants: Dominik Blaser (GM), Pierre-Louis Lechère (GM), Mohammadhossein Montazerian (MX)

Partenaire industriel: Guillaume Fuchs (Romande Energie)

L'émergence de la technologie LED a modifié le processus d'entretien des lampadaires, puisque le remplacement périodique classique des ampoules n'est plus nécessaire aussi souvent. Cependant, le nettoyage des lampes est toujours nécessaire. C'est pourquoi Romande Energie a demandé aux étudiants de réaliser un prototype de solution de nettoyage innovante et durable.

Le dernier dispositif, appelé "Cleaning Pelican Mouth", a démontré avec succès le nettoyage de plusieurs lampes. Les étudiants ont conçu le prototype comme une boîte de nettoyage à base de deux coquilles avec plusieurs degrés de liberté pour simplifier le positionnement du dispositif autour des différents types de lampes. Les premières estimations ont montré que ce développement présente un énorme potentiel de réduction des émissions de CO2 grâce à la réduction des embouteillages. En outre, le dispositif est réglé pour diminuer considérablement l'utilisation d'eau et de détergents dans le processus de nettoyage.

Prix IEE 2020 - Résultats

L'intégration de la durabilité dans tous les aspects du processus d'innovation a exigé de tous les étudiant(e) qu'ils et elles réfléchissent de manière originale et remettent en question le mode de pensée dominant actuel. Le jury a été extrêmement impressionné par la qualité et la quantité de travail que les équipes d'étudiant(e)s ont investi dans leurs projets.

La conclusion unanime du jury a été que le projet de l'équipe 2 sur le système de filtration d'eau pour les régions éloignées en Bolivie, parrainé par le Club de Ginebra, a produit le résultat le plus convaincant. L'équipe gagnante a conçu une solution qui a dépassé les attentes en termes de performance de nettoyage de l'eau et de gains de durabilité estimés pour les communautés en Bolivie. Des défis tels que la réduction du coût de production d'un système de filtration tout en augmentant la qualité de l'eau ont été résolus grâce à un processus innovant. Le modèle commercial, permettant l'autonomisation des communautés locales grâce à un partenariat avec les fabricants de filtres pour le recyclage des modules d'occasion, promettait un impact durable important aux juges. Le projet a appliqué les méthodes de filtrage actuelles basées sur le biofilm, développées par l'EAWAG, qui n'avaient jusqu'à présent pas été testées en dehors du laboratoire. Une poursuite du projet avec une mise en œuvre en Bolivie est envisagée. L'équipe a remporté le prix 2020 de l'IEE pour le meilleur projet dans le cadre du cours de cette année universitaire "Innovation and Entrepreneurship in Engineering".

La deuxième place est revenue à l'équipe Carbon Zero Mouse avec son produit EcoOne. Le jury a été particulièrement impressionné par la façon dont le défi de la fabrication de circuits imprimés électroniques durables a été résolu et par l'impact que cette solution biodégradable pourrait avoir sur toute une industrie.

Logitech a fièrement sponsorisé une souris et un clavier de sa série MX Master pour les gagnant(e)s et une télécommande de présentation sans fil avancée Spotlight pour les membres de l'équipe finaliste. Du côté de l'EPFL, le concours a été soutenu par l'assistante administrative de la chaire OES, Ilona Ball. Cette année, les assistant(e)s de cours étaient Sarra El Housseini (laboratoire LMC), Andrea Teixeira (laboratoire LMC) et Philipp Schneider (chaire OES).

***

Le cours a grandement bénéficié de l'aide des professeur(e)s et expert(e)s suivants, à l'EPFL et ailleurs, pour enseigner aux étudiant(e)s le prototypage de technologies, l'évaluation économique et l'évaluation de la durabilité (dans l'ordre d'apparition) : Prof. Marc Gruber [vice-président pour l'innovation, ENTC - EPFL] ; Malachy Spollen [directeur principal du design, Logitech] ; Prof. Mario Paolone [DESL - EPFL] ; Prof. Chris Tucci [Imperial College London], Grégory Huot (responsable de la transition de la production, CICR) ; Dr. Martyn Wakeman [scientifique, LPAC - EPFL] ; Dr. Klaus Schönenberger [directeur, EssentialTech Centre, EPFL] ; Dr. André Catana [directeur, STARTUP, EPFL] ; Prof. Dimitrios Kyritsis [ICT4SM, EPFL]. Myrna Flores [collaboratrice scientifique, OES - EPFL] a contribué à la préparation du cours. Les instructeurs sont également reconnaissants de l'aide de la vice-présidence pour l'innovation, en particulier de Liana Ugnat Mansour [VPI, contacts industriels, EPFL] et Pascal Vuilliomenet [Discovery Learning Laboratories, EPFL]. Enfin, le cours n'aurait pas pu être entrepris sans le soutien fort et indéfectible du Prof. Ali Sayed [Doyen, Ecole d'ingénieurs, EPFL] et du Prof. Dominique Foray [Doyen, Collège de management de la technologie, EPFL] qui ont organisé, entre autres, le soutien financier aux projets des étudiants, de l'ordre de CHF 1000 par projet. Pierre Vandergheynst [vice-président de l'éducation, EPFL] pour ses efforts particuliers afin de faciliter le travail d'équipe des étudiant(e)s pendant le difficile contexte de la pandémie actuelle, et à Jean-Michel Chardon [chef de l'IA, bureau CTO, Logitech] pour son soutien continu et pour l'organisation des prix Logitech pour les étudiant(e)s.