Entretien initialement publié dans le numéro de septembre/octobre 2022, puis mis en ligne en février 2023. Johannes Schweifer, cofondateur de CoreLedger, y expose son point de vue ; les frais et perspectives cités reflètent cette période.
Connue notamment à travers les cryptomonnaies, la blockchain a aussi fait l’objet de projets dans les chaînes d’approvisionnement et la fabrication distribuée. Ce dossier examine ses usages possibles en fabrication additive et leurs liens avec l’économie circulaire, sans présumer qu’elle soit nécessaire ou rentable dans tous les cas.
Une blockchain est un registre partagé dont les blocs sont liés cryptographiquement. L’accès peut être public ou restreint : toutes les blockchains ne sont pas ouvertes à chacun. Le NIST en présente les principes et limites.
Dans une chaîne de pièces de rechange, les échanges de fichiers soulèvent plusieurs questions : provenance, version autorisée, intégrité et droits de fabrication. La gestion des droits numériques (DRM) peut encadrer l’utilisation des fichiers. Elle ne se confond pas avec la blockchain, et des mécanismes de sécurité restent nécessaires à chaque étape.
Johannes Schweifer, CEO et cofondateur de CoreLedger, décrit les pistes explorées par son entreprise et les conditions techniques de leur mise en œuvre :
« 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.
Précision : un registre résistant à l’altération n’est pas « inviolable ». Il ne vérifie pas à lui seul la véracité des données entrantes ni la qualité physique d’une pièce. Un hachage contrôle l’intégrité par rapport à une référence fiable ; empêcher les copies exige aussi des contrôles sur les fichiers et les équipements. Ces limites sont exposées dans le rapport NIST.
CoreLedger présente son Token Economy Operating System (TEOS) comme une plateforme de documentation, de tokenisation et de gestion des échanges. Avec AMBITORIO AG, l’entreprise décrit une solution destinée à limiter les impressions autorisées au moyen de jetons, sous réserve d’adapter la chaîne matérielle et logicielle.
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 chiffrement 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.
Dans Ethereum, le « gas » mesure les ressources d’exécution d’une transaction ; il ne désigne pas un carburant. Les montants évoqués ci-dessous sont des exemples historiques, pas un tarif fixe.
« Lorsque la limite de gas 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.
L’intérêt économique dépend donc du cas d’usage, des frais, des contrôles nécessaires et de la gouvernance du réseau. Une démonstration technique ne suffit pas à établir la rentabilité à l’échelle industrielle.
Blockchain et économie circulaire
Les jetons peuvent enregistrer des autorisations ou des opérations, mais ils ne remplacent pas la confiance dans les acteurs, les équipements et les contrôles. Le lien entre l’enregistrement numérique et la pièce physique reste à organiser.
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.
Produire plus près de l’utilisateur peut réduire certains transports et stocks. Le bilan environnemental dépend aussi de l’énergie, des matières, du taux de rebut et de la fin de vie. La proximité seule ne garantit pas une baisse des émissions. Schweifer propose le mécanisme suivant :
« 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. »
Ce scénario suppose une collecte réelle, une identification fiable des pièces et une filière capable de recycler la matière. Un jeton attestant une opération ne remplace pas la preuve que le recyclage a eu lieu.
L’énergie consommée par la blockchain doit entrer dans l’évaluation. Elle varie fortement selon le mécanisme de consensus ; la consommation d’un réseau en preuve de travail ne représente pas celle de tous les réseaux.
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.
Repère chronologique : Ethereum est passé à la preuve d’enjeu le 15 septembre 2022, réduisant fortement l’énergie consommée par son consensus. Ce changement ne signifie pas que tous les frais de transaction ont disparu ni que chaque application blockchain présente un bénéfice environnemental.
« 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.
Ces propos de conclusion expriment la perspective de CoreLedger à l’époque. La protection contre les copies et les contrefaçons reste une propriété de l’ensemble du dispositif, à éprouver en conditions réelles.
Ce dossier a initialement été publié dans le numéro de Septembre/Octobre 2022 de 3D ADEPT Mag.
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