ALLÉGER UN PRODUIT : ET SI LA BONNE QUESTION N’ÉTAIT PAS « OÙ ENLEVER DE LA MATIÈRE ? »

Lorsqu’on cherche à optimiser un produit, la réduction de masse apparaît souvent comme un objectif évident.

Moins de matière, moins de poids : l’équation semble simple.

Pourtant, en conception produit, alléger pour alléger n’a pas beaucoup de sens.

Un composant métallique n’est pas nécessairement surdimensionné simplement parce qu’il est lourd. À l’inverse, remplacer systématiquement le métal par un polymère n’est ni une démarche d’innovation, ni une garantie d’amélioration.

La véritable question est ailleurs :

De quelles propriétés avons-nous réellement besoin pour assurer la fonction ?

Un projet récent nous a permis d’illustrer très concrètement cette démarche.

Deux systèmes.
Une même fonction.

Le premier pèse 124 grammes.

Le second seulement 68 grammes.

Soit une réduction de masse d’environ 45 %.

Mais le plus intéressant n’est finalement pas ce qui a été retiré.

C’est ce qui a été repensé.

Deux solutions pour assurer exactement la même fonction

La première version du système avait été conçue à partir de plusieurs composants, dont des tubes et une plaque en acier inoxydable associés à des éléments en polymère.

Cette solution était fonctionnelle et robuste.

Elle remplissait son rôle.

Il serait donc facile, avec le recul, de regarder cette première conception et d’affirmer qu’elle comportait « trop de métal ».

Ce serait pourtant une mauvaise manière d’aborder le problème.

Au moment où cette solution a été développée, l’utilisation de ces composants répondait à une logique de conception. Le produit fonctionnait et permettait d’assurer la fonction recherchée.

L’objectif de la seconde version n’était donc pas de supprimer le métal simplement parce qu’une pièce plus légère serait nécessairement « meilleure ».

Il s’agissait plutôt de revenir à la fonction elle-même et de se poser une question beaucoup plus fondamentale :

Avons-nous réellement besoin des propriétés du métal à cet endroit ?

Le matériau n’est pas une finalité : il doit servir la fonction

Lorsqu’un produit évolue, il est tentant de conserver les solutions techniques déjà utilisées.

Une pièce était en acier ? On redessine une pièce en acier.

Un tube était métallique ? On cherche à optimiser ce tube.

Cette continuité est rassurante, mais elle peut aussi empêcher de remettre en question l’architecture du produit.

Dans notre cas, l’observation de la première version a mis en évidence un autre aspect intéressant.

Le système associait notamment des éléments de serrage en polymère à des tubes en acier inoxydable.

Cette association fonctionnait, mais nous avons constaté lors de l’utilisation que le comportement de l’interface polymère/inox favorisait davantage le glissement que dans la solution développée par la suite.

Autrement dit, la présence du métal n’apportait pas nécessairement un avantage fonctionnel à cet endroit.

Et c’est ici que le choix d’un matériau devient véritablement une question de design.

Remplacer une matière ne signifie pas simplement reproduire la même pièce autrement

Pour la seconde version, nous avons choisi de repenser le système autour d’un polymère technique renforcé de fibres de carbone, mis en œuvre par fabrication additive.

L’objectif n’était pas de reproduire à l’identique les composants métalliques dans une autre matière.

Changer de matériau implique également de réfléchir différemment à la géométrie des pièces, à leur assemblage, à leur fabrication et aux interactions entre les différents composants.

Dans cette nouvelle configuration, le comportement des surfaces en contact nous a permis d’obtenir un serrage plus stable et une meilleure tenue du réglage que sur la première version.

Le matériau ne constitue donc plus simplement une substitution au métal.

Il participe directement au fonctionnement du système.

C’est une distinction importante.

Choisir un matériau uniquement à partir de sa résistance théorique ou de son image de robustesse peut conduire à passer à côté d’autres propriétés déterminantes : rigidité, masse, comportement au contact, friction, géométrie réalisable, procédé de fabrication ou encore conditions réelles d’utilisation.

La question n’est donc pas :

« Quel est le matériau le plus résistant ? »

Mais plutôt :

« Quelles propriétés sont nécessaires pour cette fonction précise ? »

124 g → 68 g : la réduction de masse devient une conséquence

Une fois le système repensé, le résultat sur la balance est particulièrement visible.

Première version : 124 g
Nouvelle version : 68 g

La réduction est de 56 grammes, soit environ 45 % de masse en moins.

Sur une petite pièce, 56 grammes peuvent sembler anecdotiques.

Mais ce résultat devient beaucoup plus intéressant lorsqu’on considère le produit comme un ensemble de fonctions.

Si chaque composant est étudié non pas simplement pour être « le plus léger possible », mais pour utiliser la quantité et le type de matière réellement nécessaires à sa fonction, l’addition de ces optimisations peut modifier significativement la masse globale du produit.

C’est là que la notion de dématérialisation devient intéressante.

Elle ne consiste pas à supprimer de la matière de manière systématique.

Elle consiste à se demander si toute la matière présente dans un produit est réellement nécessaire pour produire le service attendu.

Dans notre exemple, les 45 % de masse gagnés ne constituaient donc pas le seul objectif de la reconception.

Ils en sont aussi l’une des conséquences.

Moins de matière, mais surtout une matière mieux utilisée

Cette distinction est essentielle.

Un produit plus léger n’est pas automatiquement un meilleur produit.

Retirer de la matière au détriment de la durée de vie, de la stabilité, de la réparabilité ou de la fonction n’aurait aucun intérêt.

De la même manière, remplacer un métal par un polymère uniquement pour pouvoir annoncer une réduction de masse serait une approche très limitée de la conception.

Ici, la démarche a été différente.

Nous avons cherché à comprendre ce que chaque partie devait réellement faire, puis à utiliser les propriétés du matériau là où elles présentaient un intérêt.

La réduction de masse devient alors le résultat d’une optimisation fonctionnelle plutôt qu’une fin en soi.

Un matériau issu de déchets industriels recyclés

Le matériau utilisé pour cette nouvelle version présente également une caractéristique intéressante.

Le Nobufil PETG CF est présenté par son fabricant comme un PETG renforcé de fibres de carbone, produit à partir de déchets industriels recyclés provenant d’Europe.

Cette information apporte une dimension supplémentaire au projet.

Mais elle mérite elle aussi d’être considérée avec prudence.

Utiliser un matériau provenant de matière recyclée ne suffit pas, à lui seul, à rendre un produit « écologique ».

L’origine de la matière n’est qu’un élément parmi beaucoup d’autres : quantité utilisée, énergie nécessaire à la transformation, durée de vie du produit, transport, réparabilité, fin de vie ou encore possibilité réelle de valoriser à nouveau le matériau doivent également être pris en compte.

C’est précisément pour cette raison que nous préférons parler ici d’optimisation de la matière plutôt que d’attribuer automatiquement une qualification environnementale au produit.

Dans notre cas, nous pouvons cependant constater trois éléments concrets :

moins de masse, une architecture simplifiée et l’utilisation d’un polymère que son fabricant indique comme issu de déchets industriels recyclés.

Ce sont des faits.

Leur transformation en bilan environnemental global demanderait une analyse beaucoup plus large.

Concevoir, c’est aussi remettre en question ce qui fonctionne déjà

Cette étude de cas rappelle enfin un principe important du design produit.

L’innovation ne commence pas nécessairement lorsqu’un produit ne fonctionne plus.

Elle peut commencer précisément lorsqu’un produit fonctionne déjà.

La première version remplissait sa fonction.

Nous aurions pu nous arrêter là.

Mais l’observation de son utilisation nous a permis de poser de nouvelles questions : certains composants étaient-ils réellement nécessaires ? Le métal apportait-il ici une propriété indispensable ? Une autre architecture pouvait-elle assurer la même fonction ? Le changement de matériau pouvait-il également améliorer le comportement du système ?

C’est cette remise en question qui a conduit à la seconde version.

Et le résultat ne se résume finalement pas à 56 grammes gagnés.

Il illustre une manière de concevoir :

ne pas utiliser un matériau parce qu’il a toujours été utilisé, ne pas supprimer de la matière parce que l’allègement est à la mode, mais rechercher la solution la plus cohérente avec la fonction attendue.

Car en design produit, le meilleur matériau n’est pas nécessairement le plus léger, le plus solide, le plus moderne ou le plus « écologique ».

C’est celui dont les propriétés sont pertinentes, au bon endroit, pour assurer la bonne fonction.