Quand l’Intelligence Artificielle permet d’optimiser la sélection des matériaux

La sélection des matériaux est aujourd’hui un véritable enjeu stratégique afin de répondre aux nouvelles exigences que ce soit en termes de qualité ou encore sur le plan environnemental, notamment avec les nouvelles révisions de certaines réglementations relatives aux matières premières critiques et leurs usages. De plus, au-delà des aspects réglementaires, les matériaux utilisés sont aussi facteur de compétitivité sur un marché très évolutif et dans lequel la demande est de plus en plus exigeante.

Dans un processus de conception ou de R&D, la sélection des matériaux va dépendre de critères variés en fonction du type de projets, des exigences et des contraintes associées. Toutefois, les critères de sélection les plus courants pour une bonne sélection sont : 

• Les propriétés spécifiques du matériau, telles que la conductivité thermique, la résistance à la corrosion, la densité, la résistance à la traction, la ténacité, la résistance aux hautes températures, la résistance aux produits chimiques… etc. Il existe différentes méthodologies (tel que l’utilisation du graphique d’Ashby par exemple), pour comparer les propriétés matériaux et ainsi respecter le cahier des charges du projet avec des matériaux compatibles avec les exigences relatives à ses futures applications. 
• Le coût bien entendu est un facteur important dans cette étape de sélection car les choix effectués doivent être en adéquation avec le budget alloué au projet de R&D. Si généralement, les matériaux les plus performants sont aussi les plus coûteux, il est important de relativiser cette vérité en prenant en compte les autres facteurs notamment en termes de durabilité. De plus, aujourd’hui pour entrer dans des démarches de production et de développement plus vertueuse, il est possible de se référer à de nouveaux types de matériaux innovants et qui offrent des usages plus larges tels que les matériaux architecturés ou encore les matériaux intelligents. 
• La disponibilité : en effet, cela devient un enjeu de plus en plus sensible dans le contexte actuel. La criticité de certains matériaux dépend parfois de ce critère de disponibilité. Ainsi, ce critère est incontournable, et il est important de prendre en compte les quantités disponibles et les éventuels délais de livraison qui en découlent. 
• La durabilité, comme évoquée précédemment est également un facteur majeur à considérer notamment afin de respecter les réglementations en vigueur. De plus, il est nécessaire dans le processus de sélection des matériaux de prendre en compte l’ensemble du cycle de vie du matériau, au-delà même de la conception et commercialisation du produit. Les matériaux vertueux et naturels sont bien entendu à privilégier même si cela nécessite de connaître les combinaisons possibles afin de disposer des bonnes propriétés et respecter les performances en termes de qualité. 
• La fabricabilité, les matériaux sélectionnés doivent être facilement transformés en produit et adaptés aux besoins en termes de taille, de forme en fonction de l’application. De plus, il est également possible d’optimiser les procédés de fabrication d’un point de vue environnemental par exemple en adoptant une démarche d’éco-conception ou encore en ayant recours à des technologies spécifiques telles que la fabrication additive qui peut être d’ailleurs intégrée dans une démarche d’éco-conception. Ainsi, il sera aussi important de choisir des matériaux adaptés à ces processus, au-delà de leurs futures applications.
• Enfin, comme brièvement évoqué, il est aussi possible d’ouvrir les critères sur les propriétés innovantes. En effet, certaines typologies de matériaux innovants proposent des propriétés uniques intéressantes et pouvant donner un avantage concurrentiel majeur en permettant de répondre à des enjeux d’allégement des structures et d’économie de matière. Pour illustrer cela il est possible de parler à nouveau des matériaux architecturés qui sont une classe émergente, représentent un ensemble de matériaux hétérogènes ayant des propriétés spécifiques améliorées.

Cette classe de matériaux englobe toutes microstructures conçues morphologiquement et/ou par typologie intelligemment prédéfinies.  

Il convient de dire ici, que l’ensemble de ces critères ne sont pas exhaustifs et peuvent être adaptés en fonction des objectifs et des besoins spécifiques de chaque projet. 

Maintenant, que nous avons évoqué cela, il est possible de se rendre compte de la complexité que représente la sélection optimale du bon matériau pour la bonne application.  De plus, l’ensemble de ces critères représentent de grands volumes de données à traiter ce qui peut être chronophage pour les équipes. 

Certains critères tels que ceux relatifs aux coûts et aux aspects économiques du projet pourront notamment être exploités par des méthodologies de BI (Business Intelligence). Par ailleurs, concernant les données métiers et techniques relatives notamment aux propriétés, cela devient un réel challenge surtout dans des projets de grandes envergures où la donnée ne cessent de s’accumuler et est de plus en plus volumineuse dans vos bases de données. (Big Data). Dans l’objectif de faciliter le quotidien des ingénieurs dans leurs analyses de données ainsi que dans la réalisation d’une sélection matériaux optimale, le tout, dans des délais maîtrisés et compétitifs, des solutions innovantes existent, c’est notamment l’objet de la prochaine partie.