Il y a tout juste quatorze ans, la blockchain est apparue sur la scène du marché financier comme la puissance derrière les cryptomonnaies. Au fil du temps, la technologie a trouvé sa place dans les chaînes d’approvisionnement, mais elle était limitée à des projets pilotes jusqu’à ce que la fabrication distribuée entre en jeu. Alors que des applications sont continuellement explorées pour faire progresser cette technologie, une chose est devenue certaine : faire converger blockchain et fabrication additive est un excellent moyen de permettre à la fabrication distribuée de prospérer, mais la transition vers une économie circulaire peut rendre la mise à l’échelle de cette voie difficile. L’article ci-dessous vise à contribuer à la littérature sur l’industrie 4.0 en examinant l’impact que la blockchain peut avoir sur la fabrication additive dans une optique d’économie circulaire.
Pour parler simplement, la blockchain est un protocole permettant de partager et de mettre à jour des informations en reliant des bases de données dans un réseau décentralisé, de pair à pair et à accès libre. Cette technologie de registres distribués (en anglais Distributed Ledger Technology = DLT), qui est apparue pour la première fois comme un moyen de faciliter les cryptomonnaies, peut conduire à un mariage puissant lorsqu’elle est combinée à d’autres technologies. Au départ, l’idée de garder la fabrication centralisée a été basée sur la volonté de réduire les coûts et de garder le contrôle, mais gardez-vous vraiment le contrôle lorsque les chaînes d’approvisionnement sont continuellement étirées au point que la confiance est dégradée ?
Prenons l’exemple d’un avion militaire : d’une part, les militaires sur le terrain sont frustrés par les retards et les obstacles de la chaîne d’approvisionnement aérospatiale conventionnelle, d’autre part, les fournisseurs passent parfois beaucoup trop de temps à obtenir les fichiers de pièces à droits numériques gérés (en anglais digital rights-managed = DRM) d’une pièce cruciale – sans parler du temps de fabrication. Cela implique que sans les fichiers de pièces à droits numériques gérés (DRM), il existe un risque que le fichier soit corrompu ou altéré dès le départ, que les concepteurs ne sachent tout simplement pas combien de fois un dessin peut être imprimé une fois vendu, ou même que la propriété intellectuelle puisse être volée. Cet objectif initial de réduction des coûts peut donc être avorté ou entraîner des coûts supplémentaires si les mauvais fichiers sont achetés.
Avec tous ces problèmes qui surgissent, les fabricants de pièces, les équipementiers et les parties prenantes des industries verticales ont commencé à explorer l’utilisation de la blockchain comme solution miracle. Il est intéressant de noter que l’utilisation de la FA nécessite d’explorer cette solution à plusieurs niveaux. C’est ce qu’explique Johannes Schweifer, CEO et cofondateur de la société d’infrastructure blockchain CoreLedger à 3D ADEPT Media :
« La fabrication additive est une solution idéale pour le prototypage rapide, la production de pièces détachées, et pour réduire les coûts de transport grâce à une fabrication décentralisée. Le problème central est la prévention des copies illégales, car une fois que vous avez obtenu le fichier d’impression, vous pouvez faire autant de copies que vous le souhaitez. C’est là que la technologie blockchain peut offrir une solution, et la plupart des cas d’utilisation de la technologie dans l’industrie sont donc basés sur la prévention des copies illégales. Cet objectif peut être atteint de plusieurs manières. La première est la transparence. Les numéros de série peuvent être créés sur blockchain et intégrés dans le modèle 3D. Les numéros de série sur blockchain sont uniques par conception, de sorte que toute réutilisation peut être exclue. Si cette mesure n’est pas suffisante, elle peut être complétée par un système de « suivi et de traçabilité’’ sur blockchain pour suivre le parcours de chaque pièce imprimée.
Un autre cas d’utilisation implique la modification du matériel ou du logiciel de l’imprimante (idéalement les deux), de sorte qu’elle exige un « jeton » du fichier de conception pour chaque impression.
La technologie Blockchain entre également en jeu lorsque le fichier d’impression réel est stocké sur un système de fichiers décentralisé tel que IPFS, et que les droits d’accès sont administrés par des contrats intelligents. Il peut s’agir d’un jeton ou simplement d’une gestion des droits numériques basée sur des preuves cryptographiques.
Outre la prévention des copies illégales, la blockchain peut contribuer à garantir la qualité d’un produit. La transparence permet également d’atteindre cet objectif. L’obtention d’une empreinte cryptographique des données, appelée « hachage de fichier », est essentielle pour garantir qu’un fichier n’a pas été altéré. Lorsque vous imprimez un modèle, vous voulez vous assurer que personne ne l’a modifié, par exemple en réduisant ou en augmentant l’épaisseur des parois ou les structures de support, ou en changeant les étiquettes, les logos ou d’autres éléments. Cette sécurité est essentielle, surtout dans le domaine de l’impression 3D pour les applications biotechnologiques et médicales. La blockchain est la base de données inviolable par excellence, car elle ne permet pas de modifier les données à rebours. Ce sont les cas d’utilisation les plus pertinents à ce jour, avec un avantage économique évident. ». Si l’accent est actuellement mis sur l’utilisation de la blockchain dans un environnement de production de FA, la plateforme blockchain de CoreLedger peut être utilisée dans diverses industries.
Le système d’exploitation de l’économie des jetons (TEOS = Token Economy Operating System) de l’entreprise fournit toutes les fonctionnalités pour construire des cas d’utilisation viables de bout en bout, en commençant par la documentation sur la blockchain, la tokenisation et la comptabilité, jusqu’à la gouvernance et le commerce. L’une des réalisations les plus significatives de l’entreprise dans ce domaine est son partenariat avec la société suisse AMBITORIO AG avec laquelle elle développe une solution pour utiliser la blockchain afin de tokeniser les fichiers de modèles d’impression 3D et ainsi limiter le nombre de copies qui peuvent être faites.
En outre, la combinaison des défis soulevés par chacun de ces cas d’utilisation entrave également l’évolutivité de la technologie dans un environnement de FA – sans parler de leurs implications en termes de coûts. Schweifer met l’accent sur certains des défis et des solutions sur cette voie :
« Tout d’abord, il y a l’obstacle technique. Une protection efficace contre la copie nécessite une modification matérielle et logicielle. Le modèle lui-même n’est que des bits et des octets, et il existe de nombreuses façons de le voler sans aucune autorisation de la blockchain. Le cryptage de bout en bout joue ici un rôle important. Le deuxième obstacle est la transparence. Tous les secteurs ne sont pas prêts à une ouverture totale lorsqu’il s’agit de fournir des informations sur la localisation des produits imprimés. La géolocalisation, l’identité d’une personne et même le nom d’une entreprise peuvent être sensibles. Cela est particulièrement vrai dans les applications médicales et biotechnologiques. La cryptographie peut être utilisée pour obscurcir les données, mais cela réduirait la transparence. La blockchain sous-jacente constitue également un défi. De nombreuses solutions proposées sont basées sur la technologie Ethereum, mais elles ont été écrites lorsque les transactions sur la blockchain Ethereum étaient bon marché.
[Ethereum est un vaste écosystème de blockchain].
« Lorsque la limite d’essence est devenue un problème, les transactions sont devenues assez chères. Il ne serait pas économique de payer 30 ou 40 USD juste pour créer un numéro de série sur Ethereum. En dehors d’Ethereum, il existe de nombreux autres choix, mais c’est exactement le problème. Comment éviter de se heurter au même problème de coût (…) Et quelle blockchain choisir ? En l’absence d’une norme industrielle, il n’y a pas non plus de « blockchain de choix » facile, et ce avant d’en arriver à la question de savoir s’il doit s’agir d’une chaîne publique ou privée. Ces questions doivent être traitées au cas par cas et par entreprise, en fonction de leurs besoins spécifiques. Ensuite, il y a des obstacles pratiques. Si nous supposons que le nombre de copies est limité par le nombre de jetons, alors chaque jeton représente le droit d’imprimer exactement une copie. Mais les imprimantes 3D n’ont pas un taux de réussite de 100 %, surtout lorsqu’il s’agit d’imprimer des géométries complexes. Les approches basées sur les jetons nécessitent donc un contrôle de qualité automatisé, qui peut accorder un remboursement », poursuit-il.
Vu le nombre de questions que Schweifer suscite, il est difficile d’envisager un modèle commercial basé sur la blockchain dans le domaine de la FA – et encore moins un modèle conforme à la durabilité.
Un modèle économique basé sur la blockchain peut-il être conforme à la durabilité ?
Le représentant de CoreLedger soulève un certain nombre de questions qui méritent d’être explorées par les entreprises qui cherchent à intégrer la blockchain dans leur environnement de production. Du point de vue de la fabrication et de la protection de la propriété intellectuelle, je suppose qu’il n’y a plus grand-chose à dire. Le CEO a clairement indiqué que le bon processus réside dans la confiance que l’utilisateur a dans le jeton et non dans l’acheteur.
Du point de vue de la rentabilité, l’intégration de la blockchain peut être attrayante pour les entreprises manufacturières locales. Même si un consortium d’entreprises affirme avoir été en mesure d’intégrer la blockchain dans un environnement de fabrication additive distribuée à l’échelle du continent, je reste très prudente quant à un tel déploiement étant donné que nous manquons encore de repères viables.
En outre, la fabrication locale peut également apporter les avantages de la durabilité que nous connaissons probablement tous déjà : production locale = moins de transport, donc moins d’émissions de CO2 et production à la demande. À cet argument, Schweifer ajoute :
« Il doit être possible de recycler les pièces imprimées en 3D en matière première. Les thermoplastiques sont le matériau le plus viable à cette fin, ce qui exclut déjà certaines techniques additives. La technologie blockchain entre en jeu lorsque des mécanismes de suivi et de traçabilité peuvent être utilisés pour récompenser le retour des pièces cassées ou retirées du marché dans le cycle du produit. Les produits peuvent, par exemple, être étiquetés avec des numéros de série et lorsqu’ils sont recyclés, le numéro de série est invalidé et des jetons de récompense sont payés, qui sont à leur tour utilisés au début du cycle du produit, par exemple pour payer les tirages (nouveaux numéros de série) ou les matières premières. »
Cet argument peut être valable, mais là encore, je reste prudente en raison d’un autre contre-argument : l’objectif de trouver un équilibre entre la préservation des mesures de sécurité et le « vert » est difficile à atteindre, de sorte que la technologie a acquis une mauvaise réputation pour la mise en œuvre d’un mécanisme de consensus qui est énergivore.
Nous devons reconnaître qu’il existe plusieurs variétés de ces algorithmes de consensus, dont certaines sont meilleures que d’autres. Ces mécanismes de consensus comprennent la preuve de travail (PoW – Proof of Work), la preuve d’enjeu (PoS – Proof of Stake) et la preuve d’autorité (PoA – Proof of Authority). C’est à l’utilisateur de bien comprendre chacun d’entre eux afin de déterminer sur quoi il doit faire des compromis.
« Le marché actuel de la blockchain et de la FA n’en est encore qu’à ses débuts, avec de nombreuses idées et projets. La technologie blockchain vient de surmonter son battage médiatique. Les NFT et les tokens ont éclipsé tous les cas d’utilisation alternatifs de la technologie au cours des dernières années, asséchant le financement des projets non financiers. Les blockchains n’ont cessé d’émerger, rendant obsolètes les implémentations précédentes sur des blockchains plus coûteuses ou plus lentes. Cela entrave naturellement le progrès.
Néanmoins, on constate aujourd’hui un intérêt croissant de la part du secteur. La technologie blockchain peut finalement aider à économiser de l’argent ou à prévenir les pertes, par exemple en cas de copies illégales. Ce n’est certainement pas négligeable en termes de valeur économique. L’intérêt de la blockchain dans la fabrication additive est clair : résoudre le problème de la protection contre la copie (une certaine forme de gestion des droits numériques, essentiellement). La technologie blockchain est l’outil parfait pour empêcher les copies et les contrefaçons, elle est donc naturellement adaptée à cette tâche. Lorsque les concepteurs de modèles 3D se sentiront en sécurité et pourront publier leurs fichiers sur une plateforme de droits numériques basée sur la blockchain sans rechigner, parce qu’ils sauront que leur propriété intellectuelle est protégée contre toute utilisation illégale, nous aurons franchi une étape importante », Schweifer conclut.
Ce dossier a initialement été publié dans le numéro de Septembre/Octobre 2022 de 3D ADEPT Mag.
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