Les objectifs scientifiques de l’axe EOSMD consistent à développer des méthodes de conception et d’optimisation de systèmes mécaniques compatibles avec un développement durable en prenant en compte la grande diversité des objectifs environnementaux, sociaux et économiques impliqués ainsi que la nature de plus en plus complexe des systèmes considérés (systèmes de production d’énergie interconnectés, mobilité durable, habitat durable…). Il en découle deux domaines de recherche :
- Ecoconception de Systèmes Mécaniques
- Optimisation de Systèmes Complexes Durables.
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- Ecoconception de Systèmes Mécaniques : l’écoconception de systèmes mécaniques soulève des questions scientifiques relatives à l’amélioration de chacune des principales étapes du cycle de vie d’un système ( extraction + fabrication + distribution, utilisation, fin de vie).
- Concernant la phase de fin de vie, la réduction des impacts environnementaux nécessite le développement de nouvelles bdd, méthodes et concepts afin d’identifier les stratégies de fin de vie (recyclage, remanufacturing, upgradabilité, ré-utilisation,..) des composants et des modules du système et leur optimisation au niveau du système global (cf. Equipement d’étude de la démontabilité des produits).
- Concernant la phase d’utilisation, l’écoconception de systèmes mécaniques ne peut être réalisé sans prendre en compte le comportement réel des utilisateurs et leur diversité d’usages. Pour parvenir à une performance environnementale optimisée, il est donc nécessaire de comprendre (cf Equipement d’analyse des éco-usages) et de corriger les dérives d’usage (provoquant des sur-impacts) soit par des choix techniques de conception interdisant ces dérives soit par l’adjonction de modules d’eco-feedbacks influant sur le comportement des utilisateurs. La difficulté réside dans le fait qu’il faut s’adresser à une large diversité d’utilisateurs (présentant des sensibilités environnementales très différentes) et que les modules correcteurs doivent permettre d’éviter plus d’impacts environnementaux que ne génère leur production.
- Concernant la phase d’extraction+fabrication+distribution, des recherches doivent être menées sur les nouvelles technologies de production. Nous nous focaliserons sur les technologies de fabrication additive (cf. équipements de prototypage rapide). La fabrication additive est a priori un procédé écologique dans le sens où elle permet de déposer la matière uniquement où elle est nécessaire. Cette réduction de la masse de matière transportée est cruciale dans les systèmes de transport ou autonome puisqu’elle peut autoriser un downsizing de l’ensemble du système et donc améliorer la performance environnementale. Ces bénéfices s’accompagnent toutefois d’un ensemble de contraintes (sophistication de la matière, pertes dues à la fabrication des supports, énergie de fabrication . . . ) qui se traduisent par une augmentation des impacts environnementaux.
- Optimisation de Systèmes Complexes Durables
- Les systèmes conçus par les ingénieurs deviennent de plus en plus complexes ; de ce fait leur optimisation technique, économique et environnementale ne peut reposer sur une simple approche par itérations en conception. Nous investigons depuis quatre ans la méthode d’optimisation basée sur le principe de satisfaction de contraintes car elle permet d’inverser le problème de conception en identifiant les valeurs des paramètres de conception (qu’ils soient définis comme variables discrètes ou continues) qui permettent de satisfaire les objectifs fixés. L’enjeu est de pouvoir formaliser les contraintes environnementales associées aux cycles de vie d’un système et de coupler les algorithmes de résolution par propagation de contraintes avec les méthodes d’analyse de cycle de vie (cf. Equipement d’´evaluation environnementale). Notre stratégie de recherche sur ce domaine est de considérer dans un premier temps le système statiquement et dans un deuxième temps de prendre en compte les aspects dynamiques (évolution des impacts dans le temps dus par exemple à une modification du mix énergétique au cours de l’année), les aspects géographiques (spatialisation des impacts) et enfin les aspects conséquentiels.
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