Les logiciels de conception de palettes utilisent des modèles d'ingénierie des structures pour le bois, les fixations et les charges afin de prédire la flèche d'une palette, la charge qu'elle peut supporter et la conception la moins chère pour un usage donné. L'outil le plus connu est le Pallet Design System (PDS), développé par la National Wooden Pallet and Container Association (NWPCA) et utilisé par près de 500 fabricants de palettes dans plus de 30 pays.
Pourquoi les palettes sont calculées
Une palette paraît simple, mais c'est une structure qui doit porter des charges lourdes et irrégulières tout en étant supportée de différentes manières : sur un sol plat, sur les fourches d'un chariot élévateur ou entre deux lisses de rayonnage. Chaque situation produit des moments de flexion et des flèches différents. Utiliser plus de bois, ou du bois plus épais, que nécessaire gaspille de la matière ; en utiliser trop peu entraîne affaissement, planches cassées et marchandises endommagées.
Avant les logiciels, les producteurs se fiaient à l'expérience et aux essais physiques, lents et coûteux. Les modèles informatiques permettent à un concepteur de comparer des dizaines de variantes en quelques minutes et de réserver les essais en laboratoire à la confirmation. Les méthodes d'essai elles-mêmes sont décrites dans les normes d'essai des palettes.
Ce que fait le PDS
Le PDS a été développé en coopération avec le groupe de recherche sur les palettes de Virginia Tech et est distribué par la NWPCA. C'est un logiciel propriétaire ; la version publiée en décembre 2022 est la 6.6. Selon l'association, il génère des conceptions en 2D et en 3D, prédit la capacité de charge sûre, analyse la flèche et fournit un « indice d'utilisation de la résistance de la palette » accompagné d'une évaluation de réussite ou d'échec.
Le programme modélise la palette comme un système de planches et de traverses (ou de blocs) assemblées par des clous, et simule l'interaction de la charge unitaire avec celle-ci. Les versions récentes ajoutent :
- l'analyse de charges unitaires telles que les cartons ondulés, les conteneurs en plastique, les fûts en acier et, nouveauté, les fûts et les seaux ;
- des résultats de flèche selon plusieurs conditions d'appui ;
- l'intégration avec les systèmes de planification des ressources de l'entreprise (ERP) ;
- l'évaluation de l'empreinte carbone à partir de déclarations environnementales de produit vérifiées par un tiers.
| Entrées | Sorties |
|---|---|
| Dimensions et style de la palette (à longerons, à blocs) | Capacité de charge sûre |
| Épaisseur, largeur et espacement des planches et des traverses | Flèche sous charge |
| Essence et classe du bois | Utilisation de la résistance et évaluation de réussite/échec |
| Type et schéma des fixations | Nomenclature et estimation du coût |
| Type, poids et appui de la charge (sol, rayonnage, fourches) | Plans de conception en 2D et en 3D |
Les principes d'ingénierie sous-jacents
Quel que soit le programme, les calculs reposent sur la mécanique du bois. Une planche de plateau se comporte comme une poutre portant sur les appuis situés en dessous, si bien que l'épaisseur, la largeur et la portée de la planche déterminent sa rigidité. Les traverses sont des poutres qui transmettent les charges des planches de plateau aux appuis. Les propriétés du bois varient selon l'essence, la classe et le taux d'humidité : les feuillus denses sont plus rigides et plus résistants que la plupart des résineux, et un bois humide est plus faible. La relation entre densité et résistance est abordée dans le tableau des densités du bois et le choix des essences dans les essences de bois pour palettes.
Les fixations sont le point faible de nombreuses conceptions. Le diamètre, la longueur, le type de tige et l'espacement des clous déterminent la tenue des planches de plateau sur les traverses, et le comportement à l'arrachement et au cisaillement des clous est intégré dans les modèles. Voir les clous et fixations de palettes.
L'analyse par éléments finis (FEA), qui divise une structure en petits éléments et calcule la contrainte dans chacun, est utilisée par les chercheurs et par des logiciels d'ingénierie généralistes pour les palettes plus complexes ou non standard, y compris les conceptions en plastique et en matériaux composites. Les outils fondés sur la théorie des poutres, comme le PDS, sont plus rapides pour les palettes en bois courantes, tandis que la FEA convient aux formes nouvelles.
Avantages et limites
Parmi les avantages signalés par les producteurs :
- Économies de matière. Retirer le bois superflu, par exemple en utilisant une planche plus mince uniquement là où la portée le permet.
- Qualité constante. Une conception avec une charge admissible documentée est plus facile à défendre qu'une conception dessinée par habitude.
- Service client. Le concepteur peut montrer à un client qu'une palette donnée portera son produit et résistera à sa manutention.
- Devis plus rapides. La nomenclature alimente un calcul de coût ; voir le calcul du coût d'une palette.
Les limites sont tout aussi importantes. Un modèle ne vaut que par ses données d'entrée : l'essence, la classe et l'humidité supposées doivent correspondre au bois effectivement utilisé. Les modèles traitent des charges idéalisées, alors que les charges unitaires réelles peuvent être irrégulières, en porte-à-faux ou instables. Le logiciel prédit le comportement structurel et ne remplace ni les essais, ni le respect des règles des palettes d'échange, ni le contrôle de la qualité de production (voir le contrôle qualité des palettes). Pour les palettes non standard, la conception de palettes sur mesure décrit un processus de conception complet.
Choisir un logiciel
- Adapter l'outil au type de palette : bois, plastique, ou les deux.
- Vérifier quelles conditions de charge sont modélisées (sol, fourches, rayonnage).
- Demander si la base de données des propriétés du bois couvre les essences locales.
- Confirmer que les résultats peuvent alimenter vos systèmes de calcul des coûts et d'ERP.
- Considérer les résultats comme des valeurs de conception ; valider les conceptions critiques par des essais.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que le Pallet Design System ?
Le PDS est le logiciel d'ingénierie de la NWPCA pour concevoir et analyser les palettes en bois. Il prédit la capacité de charge et la flèche et fournit des évaluations d'utilisation de la résistance et de réussite/échec.
Qui utilise les logiciels de conception de palettes ?
Les fabricants de palettes, les ingénieurs en emballage et les chercheurs. La NWPCA indique qu'il est utilisé par près de 500 fabricants dans plus de 30 pays.
Un logiciel peut-il remplacer les essais de palettes ?
Non. Il réduit le nombre d'essais physiques nécessaires, mais les conceptions importantes ou inhabituelles doivent toujours être vérifiées par des essais selon des normes telles que l'ISO 8611 ou l'ASTM D1185.
Le PDS fonctionne-t-il pour les palettes en plastique ?
Le PDS est conçu pour les palettes en bois. Les conceptions en plastique et en matériaux composites nécessitent généralement les données du fabricant ou une analyse par éléments finis.
Sources
- NWPCA's Newest Release of PDS Takes the Power of Pallet Design to the Next Level — Pallet Foundation
- Pallet Design System — Wood Packaging Global
- NWPCA Releases PDS 6.0 Ground Breaking Unit Load Design Tool — Wood Packaging Global
- PDS Version 3.3 Offers Easier, More Flexible Program — Pallet Enterprise
- EVS-EN ISO 8611-1:2022 — Estonian Centre for Standardisation and Accreditation