Qu’est-ce que le Design For Manufacturing and Assembly ?

Qu’est-ce que le DfMA ? 

La conception pour la fabrication et l’assemblage, mieux connue sous le sigle DfMA, est une méthode d’ingénierie créée pour optimiser l’efficacité du processus de construction de la conception à l’édification, en réduisant les coûts et les délais de construction.  

Cette méthode est fondée sur deux principes fondamentaux : la simplicité de fabrication des différents éléments et l’efficacité de leur installation dans la structure finale. 

Pour atteindre ces deux objectifs, ces nécessités doivent être prises en compte dès les premières phases de conception.   

 

Par le passé, le DfMA était divisé en deux méthodes séparées : le Design for Manufacturing (DFM) et le Design for Assembly (DFA).  

Le DFM se concentrait sur la sélection de processus, de matériaux et de techniques de construction avantageuses économiquement et sur la simplification des processus de production pendant la phase de conception, considérée comme le meilleur moment pour résoudre de potentiels problèmes avec un moindre impact économique. 

Le DFA quant à lui s’occupait de réduire les délais, les coûts et la complexité de l’assemblage, en optimisant le nombre d’éléments ainsi que les phases d’installation et en limitant au maximum les variations dans la qualité de construction. 

Quels facteurs considérer quand on adopte le DfMA ?  

Pour mettre efficacement en œuvre le DfMA, il est crucial de tenir compte de certains facteurs clés : 

La planification : une planification soignée est la première étape indispensable pour passer à cette méthode de construction. Il est essentiel, dès la phase de projet, de consulter tout le réseau de production, ou en tout cas la majeure partie, afin d’identifier les niveaux où il est possible d’obtenir une réduction des coûts, pour ainsi dire dès le « berceau » du bâtiment. 

Les matériaux : le choix de matériaux adaptés à une construction évolutive et modulaire est un autre élément crucial. Les processus et moyens de production, ainsi que les délais et modes de contrôle de la qualité sont déterminés par les matières premières sélectionnées. Dans cette optique, réduire le plus possible la chaîne d’approvisionnement est une carte gagnante pour augmenter l’efficacité. 

Les processus : connaitre le processus de construction est essentiel pour être en mesure de réduire les coûts. Par exemple, la préfabrication de certains éléments de construction permet, sur le site de construction, de n’avoir à gérer que quelques éléments monolithiques au lieu d’avoir de nombreux composants séparés, ce qui entraine une réduction de la complexité et des coûts. 

La standardisation : le fait d’utiliser des parties ou des éléments standard peut considérablement réduire les coûts des nouveaux projets, tout en améliorant la gestion de l’inventaire et le time to market. Dans le DfMa, le « D » de « Design » est essentiel : si la conception n’est pas correctement réalisée, il ne sera pas possible d’obtenir les résultats désirés. 

Conception pour la fabrication et l’assemblage appliquée à la construction en bois 

En raison des possibilités d’assemblage complètement à sec et de la précision de la découpe CNC, les constructions en bois se prêtent très bien à la préfabrication et à la modularité.  

La préfabrication consiste à réaliser une partie de l’assemblage des éléments de construction dans un lieu autre que leur emplacement final (dans une usine de production par exemple), puis à les transporter jusqu’à leur destination et à les assembler en quelques étapes simples.  

Travailler dans une usine permet d’être plus rapide et plus efficace, avec des avantages en termes de coûts, de qualité du travail et de qualité de vie des travailleurs. 

L’approche du DfMA par Rothoblaas 

Dans ce contexte, Rothoblaas développe de façon synergique aussi bien des solutions pour protéger les éléments de construction de l’usine au chantier, jusqu’au bâtiment fini, que des connexions préfabriquées, standardisées et évolutives basées sur quelques types seulement de connecteurs similaires.  

 

Ces technologies permettent d’adopter des systèmes modulaires et préfabricables, en améliorant l’efficacité du processus de construction, en diminuant les gaspillages et en réduisant le risque d’erreur. 

Le DfMA dépend également de la possibilité d’appliquer le plus de solutions possibles avant l’assemblage, comme le démontre cette étude de cas de design for manufacturing and assembly réalisée par Holzbau Layh : 

Types de construction préfabriquée et produits pour la construction en bois dans le design for manufacture and assembly. 

La préfabrication peut être déclinée de différentes manières et à des niveaux de plus en plus avancés : en voici quelques exemples. 

Pré-assemblage d’éléments structurels composés 

Des éléments structurels composés de plusieurs éléments en bois peuvent être pré-assemblés en usine, comme les planchers nervurés en bois (rib panels o box panels). L’assemblage à sec avec SHARP METAL permet de transporter les planchers démontés dans des conteneurs et de reconstruire la section nervurée sur place.  

Préinstallation des connexions sur les éléments structurels  

Certains systèmes de connexion permettent de préinstaller le connecteur en usine. Le faible encombrement des connecteurs permet d’optimiser les espaces lors du transport et réduit le risque de dommages lors du déplacement. La connexion des éléments (dans ce cas avec LOCK FLOOR) sur le site de construction devient ainsi rapide et efficace. 

Constructions préfabriquées à modules plats (ou bidimensionnels) 
Un type avancé de préfabrication des bâtiments consiste à produire en usines les éléments plats tels que les parois, les planchers ou les couvertures. Ils peuvent être transportés et assemblés sur le site de construction avec différents degrés de préfabrication dont : 

• des modules 2D structurels, qui comprennent uniquement la structure porteuse, avec l’ajout éventuel de matériaux d’isolation ou d’étanchéité ; 

• des modules 2D complets, qui comprennent une partie ou la totalité des finitions et des éventuels composants techniques. Rothoblaas offre de nombreux systèmes de connexion optimisés pour ces applications, tels que le nouveau RADIAL.  

Constructions préfabriquées à modules volumétriques (ou tridimensionnels)  

Le mode de préfabrication le plus avancé consiste à produire en usine des composants volumétriques. Une fois juxtaposés et empilés sur place, ils donnent vie aux pièces et autres volumes du bâtiment. Ces éléments peuvent être produits avec un très haut degré de préfabrication, y compris avec les finitions intérieures et extérieures, les systèmes et le mobilier. La logistique et le transport ont une importance cruciale pour ce type de bâtiment. C’est pourquoi le système de connexion entre modules peut également être utilisé comme système de levage et de manutention, comme c’est le cas avec X-RAD.

Problèmes du Design for Manufacture and Assembly (DfMA) 

L’un des principaux défis à relever dans le Design for Manufacture and Assembly (DfMA) des bâtiments en bois est la jonction avec le béton, qu’il s’agisse du noyau en béton ou de la fixation au sol, en raison de la gestion des différences de tolérance entre les différents éléments.  

 

Les tolérances de production pour les panneaux en bois peuvent différer considérablement de celles pour les parois en béton, ce qui peut créer des problèmes pendant l’installation.  

Si les parois en béton ne sont pas parfaitement alignées et que les panneaux en bois ne sont pas produits avec des tolérances appropriées, des difficultés au niveau de l’assemblage et de la stabilité structurelle peuvent surgir.  

 

Pour faire face à ces problèmes, une communication préalable claire est indispensable entre tous les intervenants impliqués, installateurs et responsables des ouvrages en béton compris, afin d’établir les tolérances d’installation acceptables.  

 

Il est important de plus de développer un plan de reprise des tolérances afin d’assurer la sécurité et l’efficacité des connexions entre les éléments en bois et la structure en béton, indépendamment des variations des tolérances de production. 

L’approche DfMA de Rothoblaas s’occupe également de cet aspect, en rendant le processus de construction plus efficace et en réduisant les coûts, les délais et les risques d’erreur. 

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