Assistance numérique en désassemblage de véhicules automobiles accidentés

Awatcha, Willy Boniface (2026). Assistance numérique en désassemblage de véhicules automobiles accidentés. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le désassemblage des véhicules automobiles en fin de vie représente une étape cruciale dans la transition vers l’économie circulaire, car il permet la récupération de matériaux critiques et la réduction des impacts environnementaux. Cependant, cette opération, dans la majorité des cas manuelle, demeure une activité à risque, marquée par la variabilité des véhicules, la complexité des assemblages et donc du désassemblage en aval ainsi que par les postures contraignantes adoptées par les opérateurs. Ces conditions exposent les travailleurs à des risques élevés de troubles musculosquelettiques (TMS) à long terme si aucune mesure de mitigation n’est mise en place. L’objectif principal de ce mémoire est de développer une démarche d’assistance numérique pour le désassemblage des véhicules accidentés, en se concentrant particulièrement sur les composants à haute valeur ajoutée, tels que les convertisseurs catalytiques, choisis pour leur teneur en métaux stratégiques (rhodium, palladium, platine). Cette approche vise à intégrer des considérations ergonomiques, technologiques et environnementales afin de concilier la sécurité des travailleurs, l’efficacité opérationnelle du processus de désassemblage (amont) et la durabilité environnementale liée à la filière de recyclage (aval).

La méthodologie repose sur une triangulation des données empiriques et numériques. Des observations terrain ont été menées sur un véhicule réel (Toyota Yaris - ÉTS) et complétées par des informations tirées de guides techniques (ARPAC, Gouvernement du Québec, 2015) ainsi que de la vidéo “Cutting Catalytic Converters the Right Way”, disponible en libre accès sur YouTube. Ces sources ont permis de caractériser les tâches de désassemblage, les contraintes associées et les outils utilisés par les opérateurs. Une modélisation numérique sous CATIA V5 a ensuite été réalisée afin de reproduire les gestes et postures de désassemblage à l’aide de mannequins anthropométriques représentant le 95ᵉ centile masculin et le 5ᵉ centile féminin. Cette simulation a permis d’identifier les postures critiques, les angles articulaires et les amplitudes biomécaniques, fournissant une base objective pour l’évaluation ergonomique. Les résultats ont ensuite été analysés à l’aide des méthodes RULA, OCRA et KIM-MHO, qui ont révélé des niveaux de risque élevés pour les tâches impliquant des efforts statiques, des flexions répétées et des mouvements du bras au-dessus du coeur.

Parallèlement, une analyse morphologique du substrat céramique du catalyseur a été menée afin d’identifier les sources potentielles de contamination, notamment les vibrations lors du coupage, la conduction thermique des outils et les émissions de fumées métalliques. Ces constats, combinés aux modèles conceptuels issus de la littérature tels que ceux de Pokorni et al. (2022), Fiasche et al. (2016) et Valdesse Eko’Ola et Nadeau (2025), ont conduit à la proposition de solutions de conception ergonomique. Parmi celles-ci, le coupe-tube manuel fixé sur support permet de réduire significativement les postures contraignantes et les risques de dégradation du substrat (modèle de Fiasche et al., 2016).

Le modèle de Pokorni et al. (2022) a servi à valider l’intégration des lunettes de réalité augmentée (AR) dans le processus de désassemblage, tandis que le modèle de Valdesse Eko’Ola et Nadeau (2025) a permis, à travers une analyse multicritère, de sélectionner la lunette de réalité augmentée la plus adaptée, en l’occurrence la Magic Leap 2, offrant un compromis optimal entre assistance cognitive, confort d’utilisation et performance ergonomique. Enfin, une analyse du cycle de vie (ACV) réalisée à l’aide du logiciel SimaPro 9.6.0.1, selon la méthode TRACI 2.1 (Canada 2005) et la base Ecoinvent 3.9.1, a permis de comparer les filières hydrométallurgique et pyrométallurgique appliquées au recyclage des convertisseurs catalytiques. Les résultats révèlent une empreinte environnementale globalement plus élevée pour l’hydrométallurgie dans la majorité des catégories d’impact (changement climatique, toxicité, acidification, eutrophisation etc.), en raison de la forte consommation d’agents chimiques (HCl, NaOH) et d’énergie. La pyrométallurgie, bien que plus énergivore thermiquement, présente des impacts moindres, notamment grâce au mix énergétique canadien et québécois fortement dominé par l’hydroélectricité, dont les faibles émissions de gaz à effet de serre atténuent considérablement les impacts liés à l’énergie. Ces résultats démontrent que l’ACV doit être régionalisée pour tenir compte des particularités du contexte énergétique et industriel, afin de fournir une évaluation plus représentative et pertinente de la performance environnementale des procédés.

Titre traduit

Digital assistance for the disassembly of damaged automobiles

Résumé traduit

The disassembly of end-of-life vehicles represents a critical stage in the transition toward a circular economy, as it enables the recovery of critical materials and the reduction of environmental impacts. However, this operation, which is primarily manual, remains a highrisk activity, characterized by vehicle variability, the complexity of assemblies and thus of downstream disassembly, as well as by the constraining postures adopted by operators. These conditions expose workers to high risks of musculoskeletal disorders (MSDs) over the long term if no mitigation measures are implemented. The main objective of this thesis is to develop a digital assistance approach for the disassembly of damaged vehicles, focusing particularly on high-value-added components, such as catalytic converters, selected for their content of strategic metals (rhodium, palladium, platinum). This approach aims to integrate ergonomic, technological, and environmental considerations in order to reconcile worker safety, operational efficiency in the disassembly process (upstream), and environmental sustainability in the recycling phase (downstream).

The methodology is based on a triangulation of empirical and numerical data. Field observations were conducted on a real vehicle (Toyota Yaris, ÉTS) and supplemented with information from technical guides (ARPAC, Gouvernement du Québec, 2015) as well as the video “Cutting Catalytic Converters the Right Way”, available in open access on YouTube. These sources made it possible to characterize disassembly tasks, the associated constraints, and the tools used by operators. A digital modeling process in CATIA V5 was then carried out to reproduce disassembly gestures and postures using anthropometric mannequins representing the 95th-percentile male and 5th-percentile female. This simulation enabled the identification of critical postures, joint angles, and biomechanical amplitudes, providing an objective basis for ergonomic evaluation. The results were analyzed using the RULA, OCRA, and KIM-MHO methods, which revealed high-risk levels for tasks involving static exertion, repetitive flexions, and arm movements above heart level.

In parallel, a morphological analysis of the catalytic converter’s ceramic substrate was conducted to identify potential contamination sources, including vibrations during cutting, thermal conduction from tools, and metal fume emissions. These findings, combined with conceptual models from the literature such as those of Pokorni et al. (2022), Fiasche et al. (2016), and Valdesse Eko’Ola and Nadeau (2025), led to the proposal of ergonomic design solutions. Among these, the manual tube cutter mounted on a fixed support significantly reduces constraining postures and risks of substrate damage (Fiasche et al., 2016). The Pokorni et al. (2022) model served to validate the integration of augmented reality (AR) glasses into the disassembly process, while the Valdesse Eko’Ola and Nadeau (2025) model, through a multi-criteria analysis, enabled the selection of the most suitable AR glasses, namely the Magic Leap 2, offering an optimal balance between cognitive assistance, user comfort, and ergonomic performance. Finally, a life cycle assessment (LCA) conducted using SimaPro 9.6.0.1, based on the TRACI 2.1 (Canada 2005) method and the Ecoinvent 3.9.1 database, compared the hydrometallurgical and pyrometallurgical pathways applied to catalytic converter recycling. The results reveal a generally higher environmental footprint for hydrometallurgy across most impact categories (climate change, toxicity, acidification, eutrophication etc.), due to its high consumption of chemical agents (HCl, NaOH) and energy. Although pyrometallurgy is more thermally energy-intensive, it shows lower impacts, notably due to the Canadian and Quebec energy mix dominated by hydroelectricity, whose low greenhouse gas emissions significantly mitigate energy-related impacts. These findings demonstrate that LCA analyses must be regionalized to account for specific energy and industrial contexts, ensuring a more accurate and context-relevant evaluation of the environmental performance of recycling processes.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie des risques de santé et de sécurité du travail". Comprend des références bibliographiques (pages 313-351).
Mots-clés libres:	désassemblage, ergonomie, convertisseur catalytique, économie circulaire, réalité augmentée, CATIA V5, ACV, SimaPro
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Nadeau, Sylvie
Codirecteur:	Codirecteur(-trice) de mémoire/thèse Hof, Lucas
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	26 mai 2026 17:45
Dernière modification:	26 mai 2026 17:45
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3918

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