Entretien publié initialement dans le numéro de mai/juin 2021 de 3D ADEPT Mag, puis en ligne en janvier 2022. Les fonctions, produits et perspectives se rapportent à 2021.
Les entreprises technologiques qui sortent de l’anonymat le font souvent avec fracas : en organisant un grand événement de lancement pour capter l’attention du public ou en annonçant une levée de fonds, mais je crois fermement que la clé pour susciter l’intérêt réside dans la façon dont une entreprise explique comment elle peut transformer les industries. La dernière société qui a décidé de sortir du mode furtif est Hyperganic et j’ai rencontré son CEO et fondateur, Lin Kayser, pour comprendre la transformation qu’elle ambitionne d’apporter au secteur de la FA.
Basée à Munich, en Allemagne, Hyperganic développe et fournit une plateforme logicielle pour la conception et l’ingénierie avancées de pièces, de structures et de machines entières d’une extrême complexité. Qu’est-ce qui les rend exceptionnels ? L’intelligence artificielle (IA) et les algorithmes. Selon les mots de Kayser, ils « créent la conception d’objets physiques en utilisant l’IA et les algorithmes. » « Nous permettons la production en masse d’objets physiques dans des usines numériques qui ont en leur sein la FA comme méthode principale de fabrication.
Notre objectif est d’accélérer radicalement l’innovation et tout commence au niveau de la conception avec les ingénieurs qui veulent créer de nouveaux objets. La vérité, c’est que le travail des concepteurs comporte beaucoup de travail manuel. Ils doivent faire correspondre des choses dans leur tête et les mettre sur leur écran. Le processus revient à construire chaque façade de l’immeuble que vous voulez construire. Chez Hyperganic, nous prenons le processus de pensée de l’ingénieur qui doit répondre à la question “comment construire un objet ?”, nous le mettons dans des algorithmes et ensuite, les algorithmes peuvent recréer automatiquement les parties que l’ingénieur concepteur aurait créées autrement. Les algorithmes l’amènent au niveau supérieur pour l’aider à produire les choses qu’il aimerait voir et c’est le principal moteur de la FA », ajoute-t-il.
La conception algorithmique traduit des règles d’ingénierie en procédures de calcul. Elle n’implique pas nécessairement un modèle d’apprentissage automatique ; les termes « algorithmes » et « IA » ne sont donc pas interchangeables.
Selon Kayser, un grand nombre de fabricants ne voient pas l’utilisation de la FA au-delà du prototypage ou des petites séries. Par conséquent, lorsqu’il s’agit de production de masse, ils pensent souvent à un autre processus de fabrication. L’équipe d’Hyperganic veut permettre cette production de masse et veut le faire en particulier pour les pièces les plus complexes qui peuvent absolument nécessiter la FA. Selon Kayser, ce type de pièces est tellement « adapté à la FA, tellement avancé que la FA n’a pas seulement du sens en termes de fonctionnalités, mais aussi financièrement et pour la production de masse ».
Comment tout a commencé…
Lors de cet entretien de 2021, Kayser revenait sur un parcours entrepreneurial commencé environ trente ans plus tôt. Sa précédente entreprise travaillait sur le traitement des images pour le cinéma. Il cite Une vérité qui dérange, associé à Al Gore, parmi les éléments qui l’ont amené à réfléchir à sa contribution face aux enjeux environnementaux.
Il raconte avoir vendu son entreprise en 2011 avant d’explorer d’autres pistes.
« Pour moi, l’innovation est quelque chose qui se produit rapidement, mais seulement dans des domaines très spécifiques comme l’informatique ou les technologies de l’information, mais quand on regarde les objets physiques, rien n’a tellement changé depuis des décennies. Je ne peux m’empêcher de penser que c’était l’un des problèmes à résoudre, afin d’être plus durable, d’avancer plus vite et de résoudre certains des problèmes auxquels nous étions confrontés au niveau mondial. Heureusement, en 2012, je suis tombé sur l’impression 3D et j’ai été séduit », se souvient-il.
Le problème, c’est que l’informaticien en lui savait que le codage et le développement de logiciels étaient l’une des choses les plus créatives qu’une personne ayant sa formation pouvait faire, car « vous imaginez quelque chose dans votre tête et vous lui donnez vie. Mais c’est difficile de le faire physiquement parce que les logiciels sont virtuels. » « Lorsque j’ai découvert l’impression 3D [les imprimantes 3D pour makers], j’ai réalisé que c’est une machine qui peut essentiellement imprimer des codes », note-t-il.
L’absence de modèle numérique exploitable peut freiner un projet de fabrication. Un chiffre de 44 %, repris dans un article consacré à ZVerse, évoquait ce problème ; faute de périmètre et de méthode détaillés ici, il ne doit pas être considéré comme une mesure représentative de toute l’industrie.
« Nous concevons ces modèles de manière traditionnelle, en créant des modèles CAO pour des objets physiques. C’est ce que nous faisons depuis une quinzaine d’années. J’ai commencé à me demander si nous pouvions utiliser des codes informatiques pour construire des objets physiques. Au lieu de modéliser quelque chose visuellement, pouvons-nous utiliser l’IA et les algorithmes pour créer des objets physiques, des structures et peut-être des machines entières ? C’était en 2014 et c’est ainsi que l’idée d’Hyperganic est née », explique-t-il.
Avec Michael Gallo, Directeur technique de sa précédente entreprise et actuel Directeur technique d’Hyperganic, ils se sont assis, ont discuté de cette idée et ont hésité. Ils ont finalement commencé à développer une plateforme logicielle reposant sur une représentation volumique de la géométrie ; en d’autres termes, « un flux de travail qui créera diverses variations de différentes pièces afin d’automatiser le travail de l’ingénieur concepteur, de sorte que la conception devienne la recherche de l’objet donné dans ces variantes ». Cela signifie que dans les systèmes d’exploitation qu’ils créent, on pourrait concevoir automatiquement des objets d’un type similaire. Par conséquent, l’aspect final de la pièce finale dépendra de l’environnement et des paramètres que l’ingénieur concepteur aurait introduits dans l’algorithme. C’était en 2017. Hyperganic a été officiellement fondée.
Un voxel est un élément de volume numérique, comparable à un pixel en trois dimensions ; il ne correspond pas à une molécule. Kayser décrit le choix de ce noyau géométrique dans son retour sur Hyperganic Core.
Comment ça se passe aujourd’hui…
Lors de l’entretien de 2021, Hyperganic indiquait développer sa clientèle en Europe, aux États-Unis, en Chine et en Asie du Sud-Est. La levée de 7,8 millions de dollars évoquée dans ce dossier se rapporte au début de 2021, pour renforcer l’équipe et la plateforme.
Les fonds allemands HV Capital et VSquared Ventures ont mené ce premier tour de table de capital-risque pour Hyperganic, et les co-investisseurs comprenaient la société américaine Converge, le partenaire industriel Swarovski et le pionnier du PC Hermann Hauser, co-fondateur de ARM.
Au cœur des développements de l’entreprise, on trouve les plateformes « Hyperganic Core » et « Hyperganic Print Framework ».
Dans la présentation de 2021, Hyperganic Core était le noyau de géométrie fondé sur les voxels pour la conception algorithmique. Le niveau de détail numérique ne garantit pas une résolution physique équivalente à l’impression. Hyperganic Print Framework visait la préparation des fabrications et le contrôle du procédé. Les modes d’accès et fonctions évoqués dans l’entretien ne constituent pas une description de l’offre actuelle.
La conception, la simulation, la préparation de fabrication, le suivi de production et le contrôle qualité constituent plusieurs fonctions logicielles distinctes. Un même fournisseur peut en couvrir plusieurs, comme Kayser l’explique ici.
« Nous faisons beaucoup plus que la partie “conception”. Nous pouvons assurer la réparation du maillage, le tranchage, la génération de supports, l’imbrication, l’empilement, le contrôle du processus au niveau du voxel et même le support multi-matériaux », explique Kayser.
Comment la plateforme Hyperganic fait-elle ce qu’elle fait…
L’entreprise présentait une approche destinée à plusieurs familles de procédés et de matériaux. La compatibilité effective dépend néanmoins de l’interface de la machine, des formats et du degré de contrôle accessible.
« Nous travaillons avec des imprimantes 3D en polymère, des technologies de FA métal, des systèmes à base de résine. Nous soutenons même les fabricants qui impriment avec du béton. Nous couvrons tout le spectre des matériaux sur le marché », souligne le CEO.
Les applications évoquées comprennent l’aérospatial, les biens de consommation et le médical. La personnalisation, les structures complexes et l’optimisation peuvent motiver cette approche ; ni l’usage de voxels ni la complexité ne rendent automatiquement une pièce pertinente, fabricable ou qualifiée.
Les exemples présentés à l’époque comprennent un casque de vélo et une géométrie de moteur-fusée imprimés en 3D. Ce sont des illustrations de conception et de fabrication ; l’article ne fournit pas de dossier d’homologation du casque ni de qualification en vol du moteur.
En ce qui concerne le moteur de fusée, l’équipe a décidé d’explorer une approche entièrement algorithmique pour sa création.
« Nous avons décidé de donner aux algorithmes un seul point de départ géométrique, une courbe spline qui décrit l’intérieur de la chambre de combustion, stockée dans une feuille de calcul Excel. Il n’y avait pas de fichiers CAO, pas de modèles existants, juste des données, stockées dans une feuille de calcul, plus les algorithmes qui interprètent les données pour générer les parties fonctionnelles du moteur. Avec ce point de départ minimal, nous avons construit l’algorithme qui génère la géométrie réelle.
Le moteur est créé de haut en bas, en disposant des canaux qui transportent l’oxydant cryogénique d’abord vers le bas autour de la chambre, en refroidissant la paroi interne qui est exposée au combustible en combustion, puis vers le haut dans une couche externe de canaux, pour une injection ultérieure dans la chambre elle-même. Nous avons utilisé la capacité d’Hyperganic à contrôler précisément les paramètres du processus pour chaque point de l’espace afin de modifier la structure du métal lui-même. L’intérieur de la chambre est imprimé de manière très dense, à l’aide d’une puissance laser élevée, tandis que l’extérieur devient presque poreux pour maintenir le poids à un niveau bas », peut-on lire dans un rapport de la société.
Ce passage décrit l’approche expérimentale de l’entreprise. La puissance laser et la porosité ne suffisent pas à prédire la tenue d’un composant : simulation, essais matière et validation fonctionnelle restent nécessaires pour l’application visée.
L’approche consiste à programmer un processus de génération des géométries plutôt qu’à dessiner manuellement chaque variante. Le choix des règles, des contraintes et des critères d’évaluation reste un travail d’ingénierie.
« Traditionnellement, vous commencez avec une solution existante et vous apportez des modifications incrémentielles. Dans l’ingénierie d’Hyperganic, vous régénérez les objets à partir de zéro en permanence. Vous générez des centaines ou des milliers de variantes qui peuvent être évaluées. Dans l’ingénierie traditionnelle, les re-conceptions sont coûteuses et doivent être évitées ; dans l’ingénierie d’Hyperganic, c’est la norme et la clé pour parvenir à un optimum global », souligne le rapport.
Produire de nombreuses variantes ne prouve pas, à lui seul, qu’un optimum global a été atteint. Ce résultat dépend de l’espace exploré, de l’objectif, des contraintes et de la méthode de vérification.
Quelles sont les prochaines étapes pour l’entreprise ?
L’objectif commercial présenté en 2021 était d’élargir l’usage de la plateforme au-delà des ingénieurs utilisateurs, vers des tiers souhaitant développer leurs propres applications.
Pour ce qui est du futur, Kayser est convaincu que la FA ne restera pas éternellement une niche. Au contraire, pour lui, la technologie deviendra l’un des domaines les plus importants de la fabrication dans quelques années. « En faisant entrer les algorithmes dans ce jeu, nous créons un nouveau type de fabrication qui n’a jamais été fait auparavant. Nous fournissons la pièce manquante qui amènera la FA à un autre niveau », conclut-il.
Ce dossier exclusif a été initialement publié dans le numéro de Mai/Juin de 3D ADEPT Mag.
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