ANALYSE DES VARIABLES MATERIAUX, PROCEDES, FORME ET VOLUME

Ce chapitre présente une analyse des principaux éléments (appelés « variables ») nécessaires pour faire des estimations d’impacts environnementaux. Les trois variables pertinentes qui composent le « TRIPLET » (matériaux, procédés, forme) vont être liées à travers la connaissance développée par les bases ReCiPe. Pour évaluer l’impact environnemental du produit, nous estimerons la masse à partir du volume exprimé par les paramètres dimensionnels définissant la forme. Le choix des matériaux est traditionnellement fait à partir des exigences techniques comme le prix, la résistance des matériaux, la température, la stabilité, la masse volumique, la dureté, etc. (Bréchet, Bassetti, Landru, & Salvo, 2001). Cependant, pour un développement de produit réussi, les exigences techniques ou physiques ne sont pas suffisantes, des facteurs comme la réputation, la mode, les aspects culturels, etc. doivent également être prises en compte lors de l’élaboration de produits durables (Mangonon, 1999). Du fait de raisons subjectives comme le ressenti pour un certain matériau, le choix des matériaux est souvent difficile (Ljungberg & Edwards, 2003). Une première façon d’améliorer la conception d’un produit ou d’un système est la sélection de matériaux à partir de l’utilisation des bases de données de matériaux. Ces bases, extrêmement complètes, permettent d’incrémenter les performances à partir des simulations de comportement et de réduire les coûts. Le problème, est celui d’avoir correspondance entre le matériau, le procédé et les exigences de conception (Ashby, et al., 2004). Plusieurs auteurs, ont démontré que la conception intégrée de produits est basée sur une méthodologie systématique de sélection des matériaux (Ashby & Cebon, 1993) (Mangonon, 1999) (Ljungberg & Edwards, 2003). Cette sélection se fait à partir de la connaissance de paramètres pertinents qui implique déjà la définition de formes précises. Ainsi, trouver une manière cohérente afin de relier les matériaux, les procédés et la forme, est un processus complexe qui nécessite un haut niveau de connaissances sur les caractéristiques techniques du matériau mais également concernant toutes les possibilités de procédés de fabrication ainsi que les restrictions et exigences associées.

Pour notre approche, nous prenons, comme point de départ, la classification proposée par Ashby et. al. (2004), qui est la base de la classification utilisée dans le logiciel CES® Selector. La FIGURE 45 présente la classification adoptée dans le cadre de nos travaux de recherche. Trois grandes familles se dégagent : les métaux, les polymères et les céramiques. Afin de pouvoir imaginer ces pièces reconstituées9, il est nécessaire de constituer une nouvelle classe de procédés, les procédés d’interaction. Ces procédés vont comporter 3 niveaux : les procédés par composants d’interaction (boulons, rivets, etc.), les procédés d’interaction par éléments externes (colle, brasage, soudage avec métal d’apport, etc.) et les procédés par interaction directe (clinchage, soudage par friction, soudage sans métal d’apport, etc.). La FIGURE 51 illustre ces nouvelles branches dans la classification. Pour le moment, seul le procédé de soudure avec métal d’apport fait partie de la base ECO INVENT. Cette variable est déterminante pour le choix des matériaux et procédés de fabrication du produit concerné, souvent limité par la capacité des procédés que les concepteurs ont à leur disposition, les forçant à prendre des décisions différentes sur la forme initiale.

La détermination des formes est un processus complexe qui fait souvent intervenir du « non- dit » et qui intègre une grande part d’expérience du concepteur. Dans la formation des ingénieurs, des règles ont été édictées. Par exemple, la fonderie permet de réaliser des formes complexes, une règle classique utilisée dit que nous allons regrouper les formes complexes vers les formes moulées. Ces règles complexifient les pièces, diminuent les tolérances et imposent des montages difficiles, cela se répercute sur les coûts (Chang, Wysk, & Wang, 1998). Les procédés de fabrication évoluent et permettent d’autres possibilités. Le concepteur suit une analyse par caractéristiques et sera capable de décrire une forme avec un sextuplet (6), dans lequel les propriétés sont instanciées à partir des possibilités pour chaque caractéristique. Cela permettra la comparaison des formes au moyen d’analyses successives. Le cas d’une forme en particulier peut être exprimé de la façon suivante : Pour ce faire, 15 membres du réseau EcoSD11 de différentes disciplines de recherche (matériaux, éco-conception, mécanique et innovation) ont participé à un test. Les testeurs de cette validation ne sont pas des concepteurs. La taxonomie a été présentée très succinctement et la fiche de présentation est disponible dans l’annexe C.