Éco-efficience et analyse des coûts du cycle de vie : développement d'un outil d'aide à la conception dans l'industrie aéronautique

Le secteur aéronautique, aujourd'hui responsable d'environ 3% des émissions mondiales de gaz à effet de serre, prévoit une croissance de 70% en 2025 et de 300% à 500% en 2050 de ses émissions par rapport au niveau de 2005 (European Commission, 2015). Les décideurs doivent donc être supportés dans leur choix de conception afin d'intégrer l'aspect environnemental dans la prise de décision. Notre partenaire industriel dans le secteur aéronautique a développé une expertise en Analyse environnementale du Cycle de Vie (AeCV) et cherche à intégrer les couts et les résultats environnementaux de manière systématique dans l'écoconception des produits. Sur la base de la revue de littérature et des objectifs de cette recherche, nous proposons un modèle d'éco-efficience qui intègre l'AeCV avec l'Analyse environnementale des Coûts du Cycle de Vie (AcCV). Ce modèle est cohérent avec les objectifs de réduction des couts et des impacts environnementaux définis et permet une interprétation simple des résultats tout en minimisant les efforts lors de la collecte de données. Le modèle est appliqué au cas de l'impression 3D comme alternative de production à l'usinage d'un bloqueur de portes d'aéronef. L'impression 3D est une nouvelle technologie de production par ajout de matière et présente des opportunités intéressantes de réduction des coûts et des impacts environnementaux, notamment dans le domaine aéronautique. Les résultats ont montré que l'impression 3D, lorsqu'associée à une amélioration de la topologie de la pièce, permet une amélioration à la fois des coûts et des impacts environnementaux sur le cycle de vie de la pièce. Néanmoins, les résultats sont sensibles à la productivité de la machine de production par impression 3D, notamment en ce qui concerne les coûts lorsque la productivité de l'impression 3D est réduite. Le modèle d'éco-efficience développé présente plusieurs opportunités d'amélioration. La définition plus élaborée des objectifs de réduction des impacts environnementaux permettrait d'orienter les choix de conception vers des considérations d'éco-efficience à un niveau macro. D'autre part, l'intégration de la dimension sociale dans le modèle constitue une étape importante afin d'opérationnaliser les enjeux de responsabilité environnementale et sociale de l'entreprise.

Abstract

The aeronautical sector, responsible for about 3 % of the world emissions of greenhouse gases, predict a 70 % growth in 2025 and 300 % to 500 % in 2050 of its emissions compared to the level of 2005. The decision-makers must thus be supported in their choice of conception to integrate the environmental aspect into the decision-making. Our industrial partner in the aeronautical sector developed an expertise in Life Cycle Assessment (LCA) and seeks to integrate the costs and the environmental impacts in a systematic way into the ecodesign of products. Based on the literature review and the objectives of this research we propose a model of ecoefficiency, which integrates LCA with Life Cycle Costing (LCC). This model is consistent with defined cost cutting and environmental impacts reduction targets and allows a simple interpretation of the results while minimizing the efforts during data collection. The model is applied for 3D printing as an alternative production process in the manufacturing of an aircraft blocker door. 3D printing is a new technology of production working by addition of material and present interesting opportunities of cost cutting and environmental impacts, particularly in the aeronautical domain. The results showed that 3D printing, when associated with improvement in the topology of the part, allows an improvement both on costs and environmental impacts of the part life cycle. Nevertheless, the results are sensitive to the productivity of the 3D printing machine, in particular with costs when the productivity of the 3D printing is reduced. This eco-efficiency model presents several opportunities of improvement. A more elaborate definition of the objectives in reduction of environmental impacts would allow to direct the choices in design to considerations of eco-efficiency at a macro level. Moreover, the integration of the social dimension in the model constitutes an important stage to operationalize the stakes of environmental and social responsibility of the company.