Choix des matériaux dans une conception innovante

Dans la plupart des cas, le processus de conception innovante commence par l’identification et la formulation du concept, à partir d’une idée, d’un besoin particulier ou d’un changement dans le contexte d’utilisation. Ensuite, nous cherchons à visualiser le produit, c’est-à-dire à préciser ses caractéristiques à travers l’utilisation de représentations graphiques, de la construction de modèles ou grâce à l’utilisation d’outils issus de la conception assistée par ordinateur. Ceci nous permet alors de préciser la configuration, la taille, la fonctionnalité ou la personnalité du produit. Enfin, la matérialisation à travers un prototype vous confronte aux choix de matériaux et des procédés qui vous permettront de valider ou d’affiner le concept initial.

Ce choix est une tâche fondamentale et très complexe. En effet, dans un nombre important de cas, il ne concerne pas seulement un aspect purement technique répondant à des exigences fonctionnelles, mais aussi à des attentes relevant des préférences des utilisateurs dans le cadre d’un marché spécifique. Ainsi, le choix des matériaux doit être analysé sous l’angle de l’ingénierie de matériaux mais aussi sur celle du design industriel, et tenir compte de toutes les informations qui lui seront associées.

D’après M. Ashby et K. Johnson (Materials and Design, 2^e édition, 2009), un produit est défini par l’interaction de six domaines d’information inter-corrélés, qui doivent être pris en compte tout au long du processus de conception :

• Les produits : c’est l’objet d’étude, l’information le décrivant contient des données factuelles comme les attributs du produit par exemple : le nom, le fabricant, le prix et les performances.
• Les matériaux : la nature de la matière constituant le produit et ses performances.
• Les procédés : la description des étapes de transformation nécessaires de cette matière.
• L’esthétique : les aspects visuels, tactiles, acoustiques ou olfactifs.
• La perception : les attributs sur lesquels le produit va être jugé (culture, goût ou mode).
• L’intention : ce que le produit doit être dans l’esprit du concepteur (quelles sont ses priorités).

Figure 1 - Définition d’un produit par l’interaction de six domaines d’information inter-corrélés (Ashby et Johnson, 2009)

Dans la figure 1, nous pouvons identifier que les deux domaines en question sont bien distincts mais complémentaires :

Vision génie des matériaux

Ces dernières décennies, des avancées significatives ont été faites pour améliorer le choix technique des matériaux évoluant dans des contextes spécifiques. Ainsi ont été créées des méthodes systématiques, des bases de données et de connaissances ainsi que des logiciels d’analyse permettant d’explorer l’univers des matériaux et de corréler les attributs de performance (physique, mécanique, thermique, électrique) avec l’univers des procédés (coût, impact environnemental, intensité de main-d’œuvre entre autres). C’est une approche déductive.

Figure 2 - Univers des matériaux et univers des procédés

Vision design industriel

D’un autre côté, des analyses plus empiriques et subjectives ont lieu dans le processus de design mais elles ont aussi ont aussi un impact indéniable sur la manière dont les choix des matériaux sont faits. Les aspects esthétiques doivent aussi être pris en compte et influencent directement le choix des matériaux.

Par la suite, l’ensemble des informations évoquées dans la figure 1 et le processus schématisé dans la figure 3 vont permettre d’identifier les matériaux les plus adaptés et viables pour votre nouveau produit.

Figure 3 - Étapes pour le choix du matériau dans une conception innovante