Jusqu’à présent, la plupart des entreprises énergétiques que nous avons couvertes font progresser l’agenda de la fabrication additive (AM) au sein de leur organisation avec le soutien d’un partenaire externe. La stratégie de FA d’Equinor et de Vår Energi, par exemple, s’appuie sur un inventaire numérique partagé : Fieldnode. La logique est collective : mutualiser les fichiers de pièces qualifiées entre des entreprises qui ne possèdent pas leurs propres conceptions, et les délais de chacune se réduisent en même temps.
Vestas attire notre attention sur une voie différente. Le plus grand fabricant mondial d’éoliennes et de pales de turbines, avec près de 35 000 employés, dont le siège se trouve au Danemark et qui dispose d’un laboratoire de fabrication additive aux États-Unis, a construit son propre système d’inventaire numérique et l’a gardé verrouillé.
Vestas est une entreprise énergétique, et renouvelable qui plus est. Cela change-t-il sa façon de déployer la fabrication additive ? Moins qu’on pourrait s’y attendre.
Selon Jeremy Haight, Product Owner et Chief Engineer pour la fabrication additive et la robotique appliquée au sein du groupe Digital Solutions de Vestas, les cas d’usage sont « très, très similaires » à ceux de ses homologues du pétrole et du gaz : des opérations en zones isolées, et une fabrication mobilisée comme axe prioritaire pour l’avenir.
Vestas se distingue en suivant de plus près la circularité des matériaux et l’empreinte carbone que ses homologues du secteur fossile, allant jusqu’à construire des modèles pour calculer le détournement de carbone comme indicateur de performance. De plus, contrairement à Equinor et Vår Energi, qui exploitent des actifs sans posséder la conception de nombreuses pièces dont ils ont besoin (d’où la nécessité d’un inventaire numérique inter-entreprises), Vestas conçoit, fabrique, met en service et assure la maintenance de ses turbines. L’entreprise détient la propriété intellectuelle, ce qui renforce d’autant la pertinence d’un système fermé.
Un système fermé dès le départ
Garder le système en interne était, selon les mots de Haight, « tout à fait intentionnel ». Ce choix reposait sur le cas d’usage initial de Vestas (outillage d’inspection calibré, aides à la production et remplacement de pièces de rechange pour machines), pour lequel un programme tourné vers l’interne présentait deux avantages :
- Rapidité : un dispositif fermé permettait à l’équipe de rester très agile et de rendre le programme opérationnel rapidement.
- Sécurité : garantie de la protection des droits de propriété intellectuelle.
Le temps a confirmé cette décision. Vestas a lancé son programme de Fabrication Numérique Directe (Direct Digital Manufacturing, DDM) en 2017 et l’a porté à son plein déploiement autour de 2020-2021, en partenariat avec le fabricant de machines Markforged.
Fieldnode étant apparu sur la scène vers 2020, il est juste de noter que le système de Vestas n’a pas été une réaction à l’approche d’inventaire partagé. À ce jour, Vestas continue d’évaluer des technologies et plateformes alternatives afin de ne pas s’enfermer dans une dépendance unique.
Haight a confié à 3D ADEPT Media qu’il s’attend à une évolution vers un modèle hybride, à travers une extension que l’équipe appelle Digital Kanban. Vestas travaillerait alors avec des fournisseurs externes sur la base de redevances : le composant d’un fournisseur est formaté en actif numérique destiné à être produit sur les imprimantes de Vestas, et pour chaque téléchargement et chaque pièce satisfaisante sortant des machines, le fournisseur perçoit une redevance ponctuelle. C’est une façon d’ouvrir le système sans renoncer au contrôle du lieu de production.
Les chiffres derrière le programme DDM de Vestas
En tant que modèle de fabrication distribuée par essence, le DDM de Vestas repose sur des flottes identiques de machines au sein des sites de production de Vestas, chaque site puisant des pièces qualifiées dans un référentiel numérique central pour les produire sur place.
La dernière fois que nous avons consulté les données de Markforged, le référentiel comptait environ 2 000 pièces, avec des économies moyennes de coût par pièce estimées par le fournisseur à environ 88 %, et, dans le cadre d’un projet pilote, environ 7 800 jours de délai cumulé éliminés.
Ces chiffres paraissent modestes aujourd’hui. L’inventaire numérique de Vestas compte désormais près de 6 000 pièces, et le programme a produit à ce jour près de 28 000 pièces, indique Haight. De nouvelles conceptions sont ajoutées à un rythme d’environ 1 000 pièces par an. Ces chiffres montrent à quel point l’organisation a profondément adopté ce programme.
Du laboratoire américain à l’atelier de production partout
Haight nous a confié que son équipe détient le mandat pour l’ensemble des activités de fabrication additive de l’organisation. Le laboratoire américain teste de façon intensive les nouvelles plateformes et les nouveaux matériaux au niveau des applications avant tout déploiement. Le déploiement lui-même est cependant mondial : lorsqu’une stratégie révisée ou une feuille de route technologique est arrêtée, elle s’applique à l’ensemble de l’organisation, la production ayant lieu en interne, directement sur les sites de fabrication.
Vestas a commencé par l’outillage, les gabarits et les jauges ; l’entreprise s’oriente désormais vers ce que Haight appelle « l’architecture produit », c’est-à-dire des composants destinés au produit final lui-même. Les progrès ont été « lents, mais réels », avec plusieurs pièces qualifiées pouvant être produites sur site ou distribuées depuis des hubs centraux.
Leur principal défi est celui que l’on observe dans le pétrole et le gaz, ainsi que dans d’autres industries exigeantes qui exploitent la fabrication additive : la qualification. Je dois admettre que j’apprécie la façon dont Vestas aborde cette question. Selon le Chief Engineer, l’entreprise met en service et assure la maintenance de turbines qu’elle ne possède pas, puis travaille avec les propriétaires des parcs éoliens qui, eux, en sont propriétaires, dans le cadre d’un accord de droit à la réparation. Le propriétaire accepte la responsabilité liée à une pièce imprimée en 3D ; Vestas remet la machine en service plus rapidement que ne pourraient le faire les fabricants d’origine des sous-composants ; et la pièce se trouve, de fait, qualifiée par sa mise en service sur le terrain et son fonctionnement sans défaillance.
Vestas construit des éoliennes depuis plus de 30 ans, et bon nombre de ces plateformes plus anciennes tournent encore, exploitées par des opérateurs qui souhaitent les maintenir en service.
L‘automatisation restant la vision de la plupart des entreprises qui exploitent un site de production, j’ai jugé pertinent de demander à Haight où ils en sont sur ce plan, étant donné que tout est produit en interne.
Et il répond que les moyens et les méthodes existent déjà pour y parvenir ; ce qui reste à faire, c’est la connexion, et ce travail est en cours et progresse à son rythme. L’équipe de fabrication additive construit les liens applicatifs vers les autres plateformes d’entreprise, mais il s’agit d’une tâche lourde en ressources et séquencée de façon stratégique : chaque connexion relie le pipeline additif à un système commercial distinct — SAP, Windchill, Dassault — et ces intégrations sont priorisées avec soin plutôt que précipitées. Le flux de travail lui-même est conçu pour fonctionner de manière autonome ; il s’agit désormais de connecter méthodiquement le reste de l’entreprise à ce système.
Cela indique où se situent aujourd’hui les principaux points de blocage. L’adoption organisationnelle, précise Haight, est largement acquise. Les prochains obstacles sont le capital et les personnes. Les technologies métalliques plus élaborées que Vestas évalue (LPBF, DED, projection à froid) sont capitalistiques, et elles exigent une main-d’œuvre correctement formée sur plusieurs sites à la fois.
Mais la tâche n’est pas simple : l’équipe a d’abord visé les gains faciles et à forte valeur commerciale, afin que l’organisation s’habitue progressivement à accepter des niveaux plus élevés avec la FA. La fabrication additive métal, en particulier, a été « une chose très difficile à faire accepter dans l’entreprise », précisément en raison de cette intensité capitalistique. « Nous ne voulons pas que la fabrication additive devienne un de ces mots à la mode. Nous voulons qu’elle soit une source de valeur extrêmement élevée, année après année, dans la durée », note Haight.
Notre expert estime qu’une trop grande partie de l’industrie de la FA se concentre encore sur la machine et la pièce, et pas assez sur ce dont une entreprise a réellement besoin pour exploiter la FA comme un programme géré. Pour lui, le véritable travail se situe dans les logiciels et la gestion des systèmes, reposant sur cinq fondamentaux :
- Cybersécurité et cyber-résilience
- Contrôle d’accès basé sur les rôles (RBAC)
- Intégration inter-entreprise : connecter SAP, Windchill, PLM, MRP et d’autres plateformes directement au pipeline additif
- Intégrité des données : fichiers de travail/impression sortants
- Traçabilité des données (« pedigree ») : capture des données de télémétrie et de qualité
Selon lui, la force de la fabrication additive réside dans la chaîne d’approvisionnement. Ce qui freine encore l’industrie, c’est le manque persistant d’interopérabilité entre les imprimantes 3D et les systèmes qui les entourent.
À quoi ressemble le succès ?
Alors, à quoi ressemble le succès dans trois à cinq ans : un pourcentage de pièces imprimées 3D, un réseau pleinement distribué, ou la FA comme choix par défaut dans la conception des nouvelles turbines ? « Tout cela à la fois », répond Haight. Il souhaite que les équipes de conception produit de Vestas considèrent la FA comme un nouvel outil dans leur boîte à outils. Et il veut que ce rythme de 1 000 pièces par an se maintienne, voire s’accélère, car une hausse constitue le signal le plus clair d’une adoption qui s’approfondit plutôt qu’elle ne plafonne.
Vestas joue une partie différente de celle des opérateurs que nous couvrons habituellement, et la gagne selon ses propres règles.
Haight approfondira le sujet lors de la conférence technologique organisée par Formnext, où il est impatient de confronter ses observations avec ses pairs du secteur de l’énergie : voir ce qu’ils font, avec qui ils collaborent, et où il pourrait y avoir des enseignements à tirer.
*Toutes les images : avec l’aimable autorisation de Vestas Wind Systems A/S. Contenu créé en collaboration avec Formnext.
