Comment le gazon, le mobilier et les panneaux biosourcés sont construits pour durer
Les villes veulent des produits à faible impact, mais les matériaux d’extérieur doivent toujours résister au soleil, à la pluie et à un usage intensif. Le projet AMBIANCE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, s’est concentré sur les options biosourcées qui peuvent être produites de manière fiable et testées en fonction des performances attendues au quotidien. Dans le cadre de trois démonstrateurs, le projet a combiné le développement de matériaux, les tests de durabilité et l’aide à la fabrication numérique. Les circuits circulaires de fin de vie ont également été pris en compte dès le départ.
Trois démonstrateurs pour le sport, l’espace public et la construction
AMBIANCE a choisi des produits que les personnes rencontrent déjà dans leur quotidien. Cristina Crespo, coordinatrice du projet, explique: «AMBIANCE cible trois familles de produits d’extérieur urbain: les systèmes de gazon artificiel, le mobilier d’extérieur imprimé en 3D, et les panneaux de construction décoratifs.» Pour les installations sportives, le projet a ciblé les terrains en gazon artificiel, en améliorant la durabilité des filaments (fils) et des remplissages tout en répondant à des exigences de performance élevées. Pour les espaces publics, il a produit des meubles d’extérieur imprimés en 3D grâce à la fabrication additive à grande échelle. Pour la construction, il a développé des panneaux décoratifs, notamment des panneaux biocomposites auto-adhésifs fabriqués à partir de ressources agricoles telles que la paille d’orge et l’alpiste roseau.
Des tests de vieillissement pour un stress extérieur réel
Le vieillissement en extérieur est un problème lié à plusieurs facteurs de stress dans lequel les rayons ultraviolets (UV), les cycles de température, l’humidité et l’usure mécanique peuvent se combiner, entraînant des déformations, des changements de couleur, des dommages de surface ou une perte de résistance. Cristina Crespo souligne la partie la plus complexe: «On pourrait dire que le défi le plus difficile à relever est celui de la conception contre les effets combinés des UV et de l’humidité, tout en conservant des matériaux circulaires et modulables pour la production industrielle.» AMBIANCE a procédé à des tests de vieillissement accéléré ainsi qu’à des tests mécaniques pour sélectionner les matériaux et itérer les formulations et les traitements. Pour les meubles d’extérieur, les tests de vieillissement accéléré utilisaient des cycles contrôlés d’UV et d’humidité avec un critère de réussite strict: les échantillons devaient rester indéformés et conserver une résistance à la flexion dans une réduction acceptable après une exposition prolongée. Pour les panneaux de construction extérieurs, la résistance à l’humidité était essentielle, et les tests ont montré que l’application d’un revêtement de surface l’améliorait. Pour les fibres de gazon artificiel, des tests de photovieillissement accéléré ont été menés dans des conditions contrôlées afin d’évaluer la stabilité des couleurs, l’intégrité mécanique et la dégradation potentielle. Parallèlement, des tests de biodégradabilité en milieu aqueux ont été réalisés sur les matériaux de remplissage afin de comprendre les voies de dégradation.
Circuits circulaires de fin de vie et jumeau numérique de l’atelier
La circularité a été appliquée différemment dans les trois démonstrateurs parce que les matériaux et les circuits diffèrent. Les systèmes de gazon artificiel ont été conservés dans des thermoplastiques autant que possible pour favoriser le recyclage mécanique, tandis que les matériaux de remplissage ont été évalués pour leur biodégradabilité. Pour les meubles imprimés en 3D, la recyclabilité a été évaluée même après un vieillissement artificiel et naturel. En ce qui concerne les panneaux décoratifs fabriqués à partir de ressources agricoles sans adhésifs ajoutés, le processus de recyclage chimico-mécanique faisait partie du circuit de fin de vie prévu. Pour aider les fabricants à maintenir une qualité constante, AMBIANCE a mis au point des solutions numériques qui relient les données de production aux décisions prises dans l’atelier. «Les solutions numériques d’AMBIANCE sont conçues pour transformer les données de production en décisions exploitables: sélection des fenêtres d’exploitation, détection des dérives, et soutien d’une qualité constante», explique Cristina Crespo. Ce processus implique de nettoyer et d’aligner les données des capteurs, puis de les utiliser dans des systèmes d’aide à la décision dotés d’une IA explicable afin que les opérateurs puissent voir quelles variables déterminent la qualité. Les modèles basés sur des données sont combinés avec des modèles d’ordre réduit issus de simulations haute fidélité, ce qui permet aux équipes de tester virtuellement des scénarios avant de procéder à des essais coûteux. Les gains en termes de coûts proviennent des matières premières locales et de l’impression 3D économe en matériaux, soutenue par la documentation et la certification des fournisseurs, le cas échéant, afin de maintenir l’évolutivité des produits durables et circulaires.
