L’éco-conception sans concession

La nécessité du développement durable

Partout à travers le monde, chaque génération espère que la suivante aura une vie meilleure, plus facile et plus confortable. Au cours du dernier siècle, les privilèges réservés aux nantis se sont démocratisés au point que beaucoup sont aujourd’hui des nécessités du quotidien, y compris dans les pays émergents : conduire une voiture, parcourir le monde en avion, posséder un ordinateur, se connecter partout à Internet, se servir d’un téléphone portable…  La planète ne pourra pourtant pas soutenir éternellement une croissance aussi exponentielle. Des alertes naturelles nous ont déjà sensibilisés aux problèmes liés à la surconsommation, et de nombreux scientifiques s’évertuent à démontrer combien nos comportements mettent la planète, et l’espèce humaine, en danger.

Les sources d’énergies fossiles se tarissent rapidement alors que dans le même temps les émissions que dégagent ces combustibles nuisent à l’environnement et à son évolution naturelle. Nous stockons d’énormes quantités de déchets en espérant que la Terre s’en accommode avec le temps. Nous sommes majoritairement conscients que de telles pratiques ne peuvent plus durer, et si de plus en plus d’individus se mobilisent pour faire changer les choses, beaucoup ne sont pourtant pas prêts à sacrifier leur confort personnel.

Une réticence à revenir sur les acquis du progrès

On pourrait aujourd’hui rouler dans des voitures plus écologiques, c’est un fait. Mais qui dans le monde accepterait d’en payer le prix additionnel ? Surtout pour des performances inférieures, des véhicules plus lents et beaucoup moins nerveux. En théorie, tout le monde est favorable aux immeubles plus écologiques, mais dans la pratique, sommes-nous prêts à tolérer des températures plus basses en hiver et plus chaudes en été ? En définitive, l’opinion se dit prête à passer aux énergies renouvelables, mais à condition que l’énergie s’en trouve moins chère et que sa disponibilité soit garantie. Bel idéal ! Mais pensons-nous réellement le concrétiser sans faire de concession individuelle ?

Il est clair que les approches et technologies traditionnelles ne permettront pas d’atteindre de tels objectifs de développement durable. De vraies ruptures technologiques sont nécessaires, dans trois domaines principaux :

• Meilleure gestion de l’énergie : Les combustibles fossiles restent une source d’énergie importante, mais elle pourrait être utilisée de façon plus sélective et plus efficace, tout en développant l’exploitation des sources d’énergies renouvelables. Les secteurs comme les transports, la construction et la fabrication industrielle doivent évoluer pour consommer moins d’énergie.
• Réduction de la pollution : Nos modes de vie libèrent dans l’environnement d’énormes quantités de substances, très difficiles à absorber et à recycler sans impact direct sur la planète.
• Cycle de vie des produits : Une fois arrivés en fin de vie, les produits deviennent rapidement des déchets. Et le raccourcissement du cycle de vie des produits impacte directement la quantité des déchets.

Les nouvelles technologies de simulation, appliquées à la transformation des matériaux recyclés en de nouveaux produits, à l’amélioration des moteurs et à l’exploitation efficace d’énergies nouvelles et existantes s’avèrent très utiles et financièrement avantageuses.

Expérimentations virtuelles, tests virtuels et prototypes virtuels

S’il est de bon ton aujourd’hui de préférer les procédés et les produits durables, il apparait de plus en plus évident que l’éco-conception deviendra incontournable à l’avenir, imposée à la fois par la législation et par les pressions du marché en faveur de solutions plus éco-responsables. Des précurseurs et de grands groupes industriels se préparent déjà à cette évolution inéluctable en commençant à concevoir des solutions durables.

Mais l’enjeu est de taille : fabriquer des produits respectueux de l’environnement nécessitera assurément des innovations majeures, avec tout ce que cela  suppose comme impacts sur le coût et la résilience. Innovation rime souvent avec expérimentations intensives et efforts d’optimisation. Les solutions réellement révolutionnaires nécessitent des tests intenses et systématiques pour s’assurer de leur bon comportement tout au long du cycle de vie. Or les processus de test et d’expérimentation requièrent souvent de lourds investissements, en temps et en argent, et peuvent être  compliqués à gérer. Dans un contexte ultra concurrentiel, les entreprises qui s’en sortent le mieux sont celles qui optent pour la « virtualisation ».

De nombreux rapports et études suggèrent que l’on pourrait faire davantage d’expérimentations virtuelles que d’essais physiques, pour un coût moindre. Les équipes d’ingénieurs peuvent en effet ajuster différents paramètres et identifier la meilleure combinaison en vue d’une conception durable, d’un coût minimal et de performances maximales. Les entreprises leaders  testent systématiquement des prototypes virtuels en leur faisant subir les conditions susceptibles d’être rencontrées durant leur cycle de vie afin d’acquérir la certitude que ces produits innovant satisferont les utilisateurs. Leurs efforts sont facilités par l’augmentation exponentielle de la puissance de calcul associée à des solutions de simulation hautes performances : on estime que le nombre ou la complexité des tests virtuels sont amenés à doubler tous les 18 mois, sans impacter les coûts ni des délais de commercialisation !

Conception robuste et optimisation

La notion de développement durable ajoute à la conception une nouvelle dimension, souvent difficile à appréhender avec les technologies standards. Pour concevoir des produits écologiques et intelligents ayant un haut niveau d’intégrité et de qualité, il faut étudier un nombre croissant de paramètres portant notamment sur les dimensions, les matériaux et les conditions de fonctionnement, afin d’apporter un maximum de flexibilité aux ingénieurs qui doivent répondre à un grand nombre de contraintes. Une conception robuste suppose d’identifier les paramètres influents et d’évaluer la sensibilité de ces paramètres aux différentes conditions de fonctionnement.

L’utilisation d’outils avancés comme la simulation numérique permet la combinaison d’études paramétriques et d’analyse de sensibilité impliquant désormais de très nombreux paramètres (robust design and optimisation), augurant d’une toute nouvelle ère de l’éco-conception.

La simulation au service de l’ingénierie : une technologie écologique et rentable
La simulation a démontré sa capacité à permettre le développement de produits innovants pour un coût raisonnable. La même technologie peut très bien s’appliquer à la conception de produits et procédés plus écologiques. Les entreprises pionnières, soucieuses que les produits qu’elles fabriquent soient à l’avenir plus propres et plus rentables, ont déjà commencé à adapter leurs procédés de conception et adoptent très largement les technologies de simulation pour faire du défi écologique une opportunité commerciale majeure.

Par Thierry Marchal

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