Étude de faisabilité pour des panneaux de bois à faible conductivité électrique

L’intégration d’un luminaire dans un meuble parait simple. Mais si cela doit se faire sans câblage, il faut trouver une nouvelle solution. C’est l’objet du projet « CoPaCabANi » : développer un panneau de meuble conducteur de courant.

Fiche signalétique

Départements participants Architecture, bois et génie civil
Institut(s) Institut des matériaux de construction et des produits biosourcés IBBM
Unité(s) de recherche Unité Matériaux et écobilan FGWO
Organisation d'encouragement Innosuisse
Durée 03.08.2020 - 08.01.2024
Direction du projet Christof Tschannen
Équipe du projet Christof Tschannen
Prof. Dr. Heiko Thömen
Dr. Ali Shalbafan
Mots-clés Matériaux dérivés du bois; Meubles; Éclairage; ligne électrique sans fil

Situation

Aujourd’hui, l’intégration de composants électroniques dans les meubles nous parait évidente. Mais pour le passage des câbles dans le meuble, de nouvelles solutions doivent être trouvées. Le projet CoPaCabANi (Conductive Particleboard for Cabinets At Night) suit à cet égard l’approche consistant à alimenter les composants électroniques en électricité sans câble. La première pierre de cette idée a été posée dans le projet « Smart Electronic Furniture » de la BFH, entre autres avec le concept d’un panneau conducteur de courant. L’alimentation électrique sans fil des lampes à LED, par exemple, offre des possibilités entièrement nouvelles et inconnues jusqu’à présent pour l’éclairage intérieur, l’éclairage de meubles ou de surfaces en bois et leur utilisation créative. L’utilisation de plaques conductrices de courant permet d’intégrer des lampes à LED et, le cas échéant, d’autres composants électroniques dans le meuble de manière très flexible, sans câble et donc à moindre cout. Cette étude de faisabilité vise à clarifier des questions importantes concernant la technologie des procédés, les propriétés des matériaux et les couts de production. Elle se concentre sur le perfectionnement de la plaque conductrice de courant et de ses propriétés, afin d’élaborer une base de décision pour un développement technologique ultérieur avec des partenaires de mise en œuvre.

Approche

Un panneau à base de bois disponible dans le commerce ne conduit pas l’électricité. Pour que les plaques conduisent le courant, il faut y ajouter une petite quantité de matériau conducteur d’électricité (additifs). Dans le cadre du projet précédent, des fibres de carbone avaient été utilisées à cet effet. Il s’agit désormais dans un premier temps de déterminer si d’autres additifs peuvent être utilisés pour les panneaux conducteurs de courant. La prochaine étape consistera à développer les panneaux dotés éventuellement des nouveaux additifs, afin d’obtenir la meilleure conductivité possible avec un pourcentage d’additif le plus bas possible. L’étude conceptuelle précédente a révélé des difficultés à mélanger de manière homogène les copeaux de bois et les fibres de carbone, avec des conséquences sur la surface du panneau, son aspect et son traitement ultérieur, par exemple au moment du revêtement. Après le succès du développement du panneau conducteur de courant, l’accent est donc mis sur la possibilité de traitement ultérieur. Il faut alors déterminer si les améliorations apportées à la plaque ont déjà eu un effet positif, ou si le fait que le panneau ne se prête que difficilement au traitement ultérieur repose sur un autre facteur. Le projet se termine par la conception et la réalisation d’un objet de démonstration. Les effets économiques et écologiques du développement font, en parallèle, l’objet d’une évaluation.

Résultat

Même après l'analyse d'autres additifs, les fibres de carbone donnent toujours les meilleurs résultats pour améliorer la conductivité. Un procédé a été mis au point qui permet de créer un mélange presque parfaitement homogène de copeaux/fibres de bois et de fibres de carbone. Grâce à l'amélioration du mélange, la proportion de fibres de carbone a également pu être réduite de manière significative. Bien que moins de fibres de carbone soient utilisées, la conductance est au moins aussi bonne qu'auparavant et, dans certains cas, même meilleure que dans l'étude conceptuelle. Pour garantir un bon traitement ultérieur, la structure du panneau a été modifiée. Auparavant, on utilisait une superposition de trois couches de matériaux. Le panneau optimisé se compose de cinq couches, les couches extérieures correspondant à la surface des matériaux conventionnels à base de bois. Dans le processus, on n'a pas utilisé plus de matériaux, mais les matériaux ont été répartis différemment. La proportion de fibres de carbone a pu être encore réduite. Globalement, la proportion de fibres de carbone par rapport à la masse de bois a été réduite à moins de 1 % avec une conductivité nettement meilleure par rapport à l'étude conceptuelle. Un objet de démonstration a été fabriqué à partir des panneaux. Les surfaces du panneau ont pu être recouvertes d'un placage et l'éclairage du meuble fonctionne parfaitement sans câbles. Un concept pour la recyclabilité des panneaux a également été développé.

Perspectives

Les panneaux d'ameublement conducteurs de courant faible que nous avons développés ainsi qu'un connecteur LED pour les panneaux à trois couches ont entre-temps fait l'objet d'une demande de brevet. Si l'étude de faisabilité est concluante, il est prévu de développer le produit ou l'idée en collaboration avec un partenaire de mise en œuvre jusqu'à sa commercialisation. Dans le cadre de l'étude de faisabilité actuelle, des entretiens ont déjà pu être menés avec des partenaires potentiels, tant en Suisse qu'au niveau international. L'intérêt du secteur de l'ameublement et des fournisseurs de meubles est grand.