Au cœur des processus industriels, la fabrication additive est un enjeu majeur pour les métiers de demain. Le marché mondial a connu une croissance exceptionnelle de l’ordre de 19,5% en 2021, comme en témoigne le 27ème rapport annuel sur l’industrie de la fabrication additive, publiée par la Wohlers Associates. Plusieurs tendances clés en ressortent, dont l’essor de l’impression 3D dans de nombreux secteurs tels que la santé, l’automobile, l’aérospatiale, l’énergie ou encore les produits de consommation.
Au chevet de la croissance, la fabrication additive a en outre connu de beaux jours pendant la crise sanitaire. Elle a notamment prouvé son utilité et efficacité quand les chaînes d’approvisionnement ont été gelées. Production locale, en urgence et au plus près des besoins : voici la promesse de l’impression 3D. Toutefois, la technologie reste relativement nouvelle à l’échelle du monde et son essor rapide se heurte à un enjeu déjà crucial que la France a déjà connu à la fin des années 2010 : comment structurer les données acquises, grâce à la fabrication additive, dans une optique de rentabilité optimale ?
Transition de la manufacture discrète à la manufacture de série
La fabrication additive a ouvert une nouvelle dimension pour l’industrie. En s’appuyant sur des logiciels de conception, de simulation et d’optimisation topologique ainsi que sur un raisonnement croisé entre design, procédés et propriétés des matériaux, cette technologie permet la production de pièces et de produits uniques et au design inédit.
En 2016, le plastique et le métal étaient les principaux matériaux utilisés par les entreprises pour l’impression en 3D. Mais l’émergence de besoins de production de plus en plus spécifiques a poussé au développement exponentiel de biomatériaux et matériaux spécialisés (cire, laywood, polymères, céramiques…). Ces nouveaux matériaux mènent définitivement les entreprises vers une transition opérationnelle : la production peut s’opérer en série, et non plus uniquement en production discrète. Grâce à cela, de nouveaux secteurs ont pu s’approprier des applications pour les transposer à leurs cœurs de métier.
Mais alors, plus que l’enjeu d’industrialisation du processus de fabrication à définir, c’est véritablement la capacité des entreprises à s’adapter à la technologie qui est challengée. Notamment pour tenir compte de la quantité énorme de données qui gravitent autour de la fabrication additive. Car, logiquement, un essai qui aurait échoué, c’est une pièce qui s’effondre, une perte de temps et de matière, donc d’argent. Face à cela, il est nécessaire de structurer ses processus de fabrication afin de ne pas refaire deux fois les mêmes erreurs. Les procédés de fabrication additive étant qui plus généralement instables, et la production des pièces difficilement répétables à l’identique, leur compréhension passe non seulement par la récupération et l’analyse des données de fabrication, mais aussi par la transmission des savoirs qui doivent être capitalisés.
La communauté, pilier du workflow additif
La nature disruptive de la fabrication additive en fait une activité transversale au sein des entreprises ; des données issues d’essais du laboratoire, en passant par les simulations des ingénieurs calculs et métrologie, jusqu’au traitement des retours d’expériences des experts matériaux. Un entrecroisement de nombreux services, souvent cloisonnés dans leurs missions respectives, qui doit pousser les entreprises à l’élaboration de nouveaux modes de fonctionnement.
Dans un premier temps, étant donné les natures très diverses des acteurs intervenant dans le processus de fabrication additive, il est important de garder une vue d’ensemble de ce processus. En effet, de nos jours, l’exécutant d’une tâche doit savoir équilibrer autonomie et interconnexion. Dès lors, il a besoin de savoir « Quoi faire ? » et « Comment le faire ? », mais également « Pourquoi ? ». La notion de logique produit introduit une vue des concepteurs sur leurs missions au sein du processus. En ce sens, il leur est possible d’identifier les différents services et sites impliqués, et décloisonner les informations à toute personne ayant droit à en connaitre.
En mettant en place une communauté autour des informations à (ré-)utiliser, le concepteur pourra investir du temps pour s’approprier la connaissance prescriptive transmise par un expert, afin de l’appliquer. Ainsi, dans une problématique d’efficacité et de rentabilité, la structuration décloisonnée de l’information permet :
- Une optimisation de la production grâce à la compréhension de l’articulation des fonctions ;
- La capitalisation des retours d’expériences d’experts, notamment sur les défaillances potentielles ;
- D’éviter les doublons dans un contexte hautement stratégique ;
- De mettre à jour les bases de données matériaux.
La sécurité au cœur des processus de fabrication additive
Toutefois, devant l’intégration de tous ces acteurs au sein du processus, d’aucuns pourraient s’inquiéter de la sécurité des données, puis des connaissances tirées, issues de la fabrication additive. Comme évoqué précédemment, la compétition sur ce marché n’est que grandissante. Le principe même d’adaptabilité de la fabrication additive renforce l’enjeu de sécurité, surtout dans le développement de matériaux spécialisés. Souvent issues de « recettes maison », c’est parfois le plan R&D à moyen terme qui se retrouve exposé.
Dans ce cas, l’ouverture de l’information à tous les partis prenants a son corollaire. Plus précisément, le partage des fonctionnalités globales, les résultats de tests et d’analyses et les connaissances d’experts ne doivent pour autant pas compromettre la confidentialité de données à forte valeur ajoutée. Dès lors, un référentiel unique, disposant d’une fine gestion des droits est une nécessité, afin de combiner sécurité et collaboration.
Les échanges entre clients et fournisseurs sont aussi à considérer avec une question centrale : comment s’assurer que les fichiers nécessaires à la fabrication d’une pièce sur un site client soient transmises de manière sécurisée ? Des technologies émergentes telles que la blockchain – technologie informatique de stockage et de diffusion d’informations transparentes, sécurisées et infalsifiables – apparaissent aujourd’hui comme une excellente alternative aux moyens de communication traditionnels.
Dans un contexte de révolution industrielle et de transformation numérique, grâce à l’Industrie 4.0 et au tout connecté, la fabrication additive – dont les applications ne sont limitées que par l’imagination – est considérée comme une technologie de rupture. En pleine expansion, elle requiert aujourd’hui des méthodes et outils adaptés pour assurer la bonne gestion des données et connaissances, et ainsi optimiser l’ensemble du processus de fabrication. Parce qu’elle en génère un très gros volume, la récupération, l’analyse – aide avec l’Intelligence Artificielle – et la sécurisation de ces données est en outre primordiale.
Un article de Pierre Tatard, Chef de produit TEEXMA® for Additive Manufacturing chez BASSETTI.
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