L'ingénierie numérique au service de la conception de produits plus durables
Faire face à l'augmentation du prix des matières premières et de l'énergie
Rationaliser l'usage des matières premières et de l'énergie est aujourd'hui l'un des plus grands challenges à relever pour toute entreprise. En effet, la volatilité accrue des marchés des matières premières entraîne une forte hausse des prix des matériaux et de l'énergie, ainsi que des ruptures d'approvisionnement. Cela se répercute directement sur la rentabilité. Il faut donc réduire l'usage de matière et d'énergie tout au long de la chaîne de valeur du produit.
Les nouveaux enjeux auxquels les entreprises industrielles font face pour assurer leur pérennité :
- Augmentation des coûts de matières premières et de l’énergie : comment faire preuve de sobriété sans diminuer la qualité des produits et les cadences ?
- Introduction de taxes carbone progressivement : comment anticiper ces coûts et adapter ses méthodes de production ?
- Exigences environnementales de plus en plus contraignantes : comment répondre au renforcement des normes, à la demande des clients et à l’objectif de neutralité énergique prévu pour 2050 ?
Dans tous les cas, les entreprises préfèrent anticiper cette transition, plutôt que la subir et de n’être plus concurrentielles.
Quels acteurs de l’entreprise pourraient faciliter cette transition ?
Les concepteurs et ingénieurs R&D jouent un rôle prépondérant pour mener à bien cette transition. En effet, les décisions prises pendant la phase de conception des produits déterminent les quantités de matières et d’énergie requises, pour leur production et leur utilisation, et plus globalement leur impact environnemental durant leur cycle de vie.
Comment améliorer la performance environnementale des produits ?
Tout d’abord en la mesurant !
Mesurer, c’est comprendre et évaluer pour mieux décider et prioriser.
Pour cela, il existe une méthodologie simple : l’analyse de cycle de vie. Cette analyse permet d’estimer les émissions en CO2 du produit à travers toutes les phases de sa vie : extraction, production, transport, utilisation et fin de vie.
Des analyses de cycle de vie allégées peuvent être rapidement et facilement réalisées pendant la conception avant de passer à l’analyse complète selon l’ISO 14040.
Compensation CO2
CADFEM (Suisse) AG a pris l'initiative de limiter les émissions de gaz à effet de serre générées par la Simulation Conference 2023 Lausanne en les compensant partiellement grâce aux technologies développées par la société Climeworks. Pour ce faire, nous avons réalisé une évaluation approximative des émissions en utilisant les outils disponibles dans Ansys Granta : déplacements, consommation énergétique des bâtiments occupés. Voici le résultat de cette étude dans le graphe ci-après : les participants ont principalement utilisé la voiture pour se rendre à l'EPFL et le volume de gaz carbonique émis atteint les 1 800 kg.
Pour en savoir plus sur les solutions CADFEM de développement de produits grâce à la simulation, optimisant la consommation d'énergie et le coût à l'usage, visitez la page "Efficacité matérielle et énergétique".
Deux approches complémentaires permettent d'améliorer la performance environnementale :
• Rechercher des alternatives plus durables : choix de matériaux, de procédés de fabrication et de mode de transport plus durables
• Optimiser les points techniques suivants :
- Minimiser la masse et les volumes de matières, qui impactent directement les émissions d’extraction et de transports.
- Minimiser l’effort en production (moins d’énergie consommée, moins de prototypes, …)
- Maximiser l’efficacité énergétique des produits
- Maximiser la durée de vie des produits
Concrètement, la recherche d’alternatives repose sur des bases de données fiables. Elles permettent, en un coup d’œil, de comparer, pour une série de matériaux, leurs performances mécaniques et environnementales, ainsi que leurs coûts et leurs disponibilités sur le marché. Tandis que l’optimisation réclame une bonne compréhension du produit, des matières et des phénomènes physiques qui s’y rapportent.
Les outils de simulations numériques se prêtent tout particulièrement à cette démarche : ils permettent d’évaluer et de chiffrer le comportement du produit pendant les différentes phases d’utilisation et ainsi d’optimiser la géométrie tout en respectant le cahier des charges.
Quels sont les bénéfices financiers directs ?
Réduire la quantité de matière et d’énergie requises permet de réaliser des économies. Les nombreux exemples industriels présentés dans les webinaires montrent des retours sur investissement très courts. Augmenter l’efficacité énergétique et la durée de vie des produits amène aussi un avantage compétitif puisqu'elle répond aussi à la demande des clients.Finalement, c'est la combinaison de la recherche d'économie, tout au long du cycle de vie du produit, la satisfaction de la demande des clients, de plus en plus exigeants, et la performance environnementale avérée, qui permet de créer des produits durables. Pour en savoir plus, nous vous invitons à découvrir dans les webinaires suivants, les solutions et les exemples, déjà mis en œuvre par nos ingénieurs, chez certains de nos clients.
Webinaires On Demand pour en savoir plus
Les logiciels Ansys permettent aux ingénieurs de réduire concrètement la consommation de matière et d'énergie lors de la conception des produits, sur le long terme lors de leur utilisation (LCA). Comment intégrer les critères de développement durable ? Ces webinaires vous aiderons à garder une longueur d'avance sur le sujet et vous démarquer sur ces problèmatiques. Demandez à revoir ces webinaires et envoyez nous vos questions, si vous souhaitez en savoir plus.
