L’industrie apparaît souvent comme un obstacle à la lutte contre le changement climatique. D’un point de vue purement européen, on estime qu’elle est à l’origine de 20% des émissions de gaz à effet de serre du continent, et que l’extraction et la transformation des ressources sont responsables de plus de 90% de la perte de biodiversité et du stress hydrique (chiffres : Commission Européenne). Malgré tout, le virage énergétique est en marche et désormais indissociable de l’industrie du futur, que l’on qualifie déjà de nouvelle révolution industrielle. Il est intéressant de noter que la France est le 4e pays le plus vert au monde au classement mondial Green Future Index, et que les efforts conjoints tant au niveau national qu’européen visent à atteindre des objectifs ambitieux. Et comme nous allons le voir, l’industrie est en mesure d’être une solution à part entière au changement climatique, tout en prenant un temps d’avance en matière de production et d’innovation. Les enjeux de l’industrie durable : une stratégie qui dépasse le seul produit fini Le concept d’industrie durable s’installe de plus en plus, au point d’ailleurs d’avoir ses propres récompenses via les Trophées de l’Industrie Durable, lancés en 2020 par l’Usine Nouvelle (la prochaine édition aura d’ailleurs lieu à la fin du mois de juin). Parmi les lauréats récompensés, on peut citer Gravanches, 1ère usine Michelin zéro émission, Nutergia pour son modèle d’éco-construction, ou encore XPO qui obtient le Prix Création de valeur partagée & Ecosystème en redonnant vie au polystyrène. La notion d’industrie durable implique non seulement d’optimiser les produits et services mis sur le marché (cycle de vie, recyclage, éco-conception…), mais aussi tous les processus qui sont mis en œuvre pour leur donner naissance. Cela suppose un travail de fond d’innovation et d’adoption de nouvelles technologies, pour une croissance plus respectueuse de l’environnement mais aussi facteur de compétitivité et de temps d’avance sur le marché. Dans ce contexte, l’industrie 4.0 appelle nécessairement une usine du futur durable, elle-même levier positif de changement en faveur de la lutte contre le changement climatique, le tout doublé d’un travail de fond commun sur la stratégie bas carbone. © Ademe L’Alliance Industrie du futur le précise d’ailleurs : “Il n’y a plus aujourd’hui de production sans prise en compte des aspects environnementaux (…) Répondre de manière pragmatique aux ambitions européennes et nationales, c’est accompagner l’Industrie vers un futur éco-responsable, quelle que soit l’activité de l’entreprise dans la chaîne de valeur industrielle”. Les différents niveaux d’action pour les acteurs industriels Favoriser l’économie circulaire, c’est-à-dire une façon de produire et délivrer biens et services en limitant le gaspillage des ressources et l’impact environnemental et en augmentant l’efficacité à tous les stades de l’économie des produits : il s’agit d’agir sur l’ensemble du cycle de vie d’un produit, en amont (approvisionnement, conception, organisation) comme en aval (durée de vie, gestion des déchets, valorisation…) ; Utiliser des matériaux plus sobres en gaz à effet de serre (GES), en se tournant vers des matériaux moins émetteurs ; Repenser la conception et la construction des usines ; Stocker les ENR ; Assurer l’interconnexion des réseaux pour améliorer l’agilité de la réponse à la demande; Valoriser l’éco-conception : modularité, durabilité, réparabilité, recyclage. Augmenter les taux de recyclage, avec des objectifs ambitieux d’ici à 2030 ; Investir dans les filières vertes locales ; Investir dans la biochimie ; Capitaliser sur l’emploi : l’économie circulaire concerne 800 000 emplois en France, d’après une étude de France Stratégie. Se tourner pleinement vers les solutions technologiques innovantes et le digital. L’innovation est au cœur de la stratégie industrielle et son adoption permet non seulement de mieux lutter contre le changement climatique, mais aussi d’augmenter la productivité, les gains et l’optimisation du time-to-market à coûts maîtrisés. Quelles technologies pour une industrie du futur moteur de plus d’efficacité écologique ? Le recours aux outils numériques et nouvelles technologies de fabrication est au centre de la transformation de l’industrie. Robots, fabrication additive (impression 3D), infrastructures hébergées dans le cloud… si l’on se penche plus précisément sur la France, les entreprises nationales citent en priorité : l’automatisation des processus et de la supply chain par la robotique, la blockchain (suivi des matériaux ou des composants durables), le renforcement des systèmes d’information, l’analyse des données, la bio-ingénierie, l’intelligence artificielle (IA) et le machine learning. L’industrie engagée pour une meilleure gestion de l’impact environnemental : l’exemple de l’aéronautique Souvent pointé du doigt pour ses émissions, le secteur aérien est pourtant particulièrement actif dans sa transformation vers un modèle plus innovant et respectueux de l’environnement. L’un de ses premiers objectifs est de réduire son empreinte carbone en diminuant le rejet de CO2 dans l’atmosphère : avion plus électrique, fabrication additive pour réduire le poids des aéronefs, pile à combustible, modèle du vol en V développé par Airbus… les initiatives se multiplient avec des résultats déjà impressionnants. La seconde étape sera d’atteindre la neutralité carbone. Tous les acteurs de la filière sont engagés, des avionneurs aux motoristes en passant par les compagnies aériennes. Autre axe d’action important : l’optimisation des aéroports pour mettre en place des infrastructures plus “vertes” et réduire l’empreinte des installations. Le nouvel aéroport de Beijing a ainsi recours à de nouveaux types de matériaux, à la géothermie et au photovoltaïque. Enfin, le recours à l’IA et au Big Data pour faire évoluer la manière de concevoir, de produire et d’anticiper la maintenance est aussi un élément central de réflexion. Accompagner le secteur dans sa transformation nécessite des choix politiques forts Pour atteindre ces objectifs ambitieux, les pouvoirs publics doivent initier, accompagner et soutenir au maximum l’innovation. C’est notamment le cas pour mitiger le coût de la décarbonisation des procédés, structurer les filières et la formation, ou encore aider au financement de la R&D dédiée au développement de systèmes innovants. Et cela passe aussi par la mise en place d’un cadre légal et réglementaire plus agile sur de nombreux aspects ! Ce soutien est d’autant plus important que les institutions ont fixé des feuilles de route au niveau européen, mais aussi national.
Les nouveaux robots : la course à l’innovation en robotique s’accélère
La robotique, terrain de bataille montant pour la souveraineté technologique ? C’est en tout cas ce que laissent penser les investissements importants prévus par l’Europe dans le cadre d’Horizon Europe, ce que souligne la Fédération Internationale de Robotique (IFR) dans un rapport publié le 27 mai dernier. Il faut dire que la concurrence mondiale pousse à s’engager plus loin dans cette voie. La Chine, avec son plan Made in China 2025, le Japon, via “The New Robot Strategy” ou encore l’”Intelligent Robot Development and Supply Promotion Act” coréen montrent à quel point le domaine est porteur d’enjeux majeurs pour les Etats et, à travers eux, l’ensemble des acteurs des filières concernées. De son côté, l’Europe a lancé son programme-cadre Horizon Europe, dédié à la recherche et à l’innovation sur la période 2021-2027. La partie dédiée à la robotique s’inscrit dans le cadre du Cluster 4 intitulé “Numérique, industrie et espace”. Les projets se concentreront sur la transition numérique des secteurs de la fabrication et de la construction, avec un accent placé sur l’importance des PME, mais aussi la recherche et le développement en matière de technologies clés. Le budget total dédié à la robotique s’élève à près de 200 millions d’euros. Dans ce contexte, quels sont les robots marquants du moment ? Ce ne sont bien sûr que quelques exemples : le secteur ne cesse d’innover ! La société Naïo Technologies développe des robots autonomes pour l’agriculture. Ces derniers, 100% électriques, permettent d’alléger la charge de travail des agriculteurs dans leurs tâches quotidiennes. Vignes, désherbage, robot enjambeur… avec à la clé : une meilleure rentabilité des exploitations et moins de recours aux intrants chimiques. Naïo travaille aussi sur le développement d’une solution basée sur l’intelligence artificielle pour son robot Dino (maraîchage de plein champ. De son côté, le robot bipède Cassie, développé par Agility Robotics, est capable d’apprendre à marcher tout seul. Un tour de force permis par le recours à l’apprentissage par renforcement et deux environnements virtuels. Le constructeur suédois Brokk a récemment lancé son Brokk 900, le “robot de démolition le plus grand et le plus puissant au monde”. Avec une puissance augmentée de 25% par rapport au modèle précédent, le Brokk 900 va permettre de réaliser des travaux souterrains de roche au degré de complexité élevé. Enfin, en matière de Défense, d’équipements industriels ou encore d’industrie maritime, ECA Group propose des solutions robotisées complètes, basées par exemple sur des drones interopérables aériens, terrestres et maritimes, ou encore sur des robots destinés au marché EOD/IED. La société est également engagée dans un contrat d’export important pour la modernisation de robots de lutte contre les mines. Elle équipe d’ailleurs les marines mondiales en systèmes robotisés de déminage sous-marin depuis près de 50 ans. Et la suite ? Parmi les annonces importantes du moment, la start-up Path Robotics lève 56 millions de dollars pour son robot industriel de soudage. Ce dernier utilise le procédé MIG-MAG et permettra de pallier le manque de main-d’œuvre sur les postes de soudeurs. Autre levée notable, celle de Realtime Robotics. L’entreprise travaille sur une solution permettant aux robots industriels d’adapter leurs mouvements en temps réel et d’éviter les collisions. Ces différentes avancées posent aussi la question, au-delà des prouesses technologiques et des applications concrètes dans différents secteurs, des interactions hommes-machines et des enjeux liés à la cobotique. Nous ne manquerons pas de partager avec vous les grandes évolutions en la matière. D’ici là, suivez-nous sur LinkedIn pour ne rien manquer des actualités et visitez notre site officiel pour en savoir plus sur le groupe Ametra. © ECA Group – image principale
L’impression 3D dans l’aéronautique depuis 10 ans : où en est-on ?
Si la fabrication additive fait beaucoup parler d’elle, popularisée notamment par l’expression d’”impression 3D”, elle ne date pourtant pas d’hier. Dans le secteur aéronautique notamment, l’adoption de cette technologie remonte aux années 1980. Depuis une dizaine d’années, son accélération et les attentes qu’elle suscite font que l’on parle régulièrement de 3e révolution industrielle. Course à l’innovation, défis environnementaux de taille à relever, nouvelles perspectives de designs complexes, gains impressionnants sur le poids des pièces, agilité et rapidité de production, optimisation du stockage et de la maintenance… il n’est pas étonnant que les 15% du chiffre d’affaires du secteur consacrés à la R&D portent autant sur la fabrication additive, sans même prendre en compte les efforts consacrés plus spécifiquement par les acteurs de l’aérospatiale et de la Défense ! Où en est-on aujourd’hui concrètement ? D’un meilleur rapport “buy-to-fly” aux nombreuses optimisations possibles : la fabrication additive dans l’aéronautique L’impression 3D est venue marquer une rupture avec l’approche traditionnelle des chaînes de production dans l’industrie. Elle permet en effet d’innover, mais aussi de générer des gains de temps, d’argent et de matière qui intéressent particulièrement le secteur aéronautique, bien que ce dernier ne soit bien sûr pas le seul à travailler sur les possibilités offertes par la fabrication additive. A l’heure actuelle, l’industrie aéronautique et spatiale représente 12% du marché total sur ce segment. Pour rappel, les avantages les plus notables de ce procédé sont les suivants : Conception et production de pièces très complexes aux géométries inenvisageables jusque-là ; Gains de masse (pièces plus légères) ; Capacité à produire de petites séries, sur-mesure et plus rapidement, le tout à coûts maîtrisés ; Gain de temps lors du développement des pièces mais aussi de leur arrivée sur le marché ; Possibilités d’optimisation topologique ; Diminution des stocks nécessaires ; Meilleur rendement énergétique ; Capacité à produire des pièces de rechange (maintenance et remplacement) à la demande et localement ; Réduction des coûts de certaines matières premières et de nombreux composants ; Relocalisation plus fine de la production ; Réduction du nombre d’opérations d’assemblage ; Réduction des délais d’approvisionnement ou de réalisations de prototypes ; Optimisation des chaînes d’approvisionnement ; Nouvelles opportunités de conception et de design… © research.net On le voit à travers ces promesses, la fabrication additive fait évoluer une partie de l’industrie vers un autre modèle que celui de la production de masse. Une avancée majeure : le développement de la normalisation et son impact sur l’avenir Pour sortir du cadre du prototypage rapide et pleinement exploiter cette technologie, le développement de normes est un prérequis indispensable, en particulier dans un secteur comme l’aéronautique. Pourquoi ? Déjà parce que la normalisation permet de fixer des règles et de développer la fabrication additive à grande échelle via des règles communes qui permettront aussi bien aux OEM (fabricants d’équipements d’origine) qu’aux acteurs MRR (Maintenance, réparation et révision) et aux opérateurs aériens de travailler sur la base de standards partagés, qu’il s’agisse de procédés, matériaux, technologies, de règles de qualité… Pour mieux comprendre les enjeux liés à la normalisation dans l’aéronautique, consultez cet excellent article d’A3DM, qui relève d’ailleurs des points clés à encadrer pour assurer pleinement l’essor de la fabrication additive et son intégration à la chaîne d’approvisionnement traditionnelle : “Évaluation plus précise de la physique des processus de fabrication additive. Mécanismes de défaillance et anomalies matérielles caractéristiques. Relations complètes entre le matériau, le processus, la structure et les propriétés. Base de données de spécifications industrielles et normes de matériaux et de procédés. Directives de conception et de réglementation des composants conçus par fabrication additive. Méthodes de post-traitement et amélioration de la qualité de la pièce. Stratégies de surveillance et de test de la fabrication additive.” De manière plus globale, les questions de qualification, de normalisation et de répétabilité des procédés sont cruciales pour lever les freins au développement de la fabrication additive et à l’intégration industrielle de ces nouvelles technologies de production. Des résultats exceptionnels en matière de gain de masse « Sur un avion, chaque kilo gagné correspond à une économie de 1 000 dollars en moyenne, estime Sylvain Belz, le responsable de la fabrication additive métal chez Dassault Aviation. Le moindre gramme est chassé par les constructeurs. » (source) La question n’est pas qu’économique bien sûr, puisque cette recherche permanente en vue d’alléger le poids des aéronefs répond aussi à des attentes environnementales de plus en plus présentes. Le même article rappelle que la fabrication additive a permis de réduire le poids du support de train d’atterrissage de l’A350 XWB de quasi 30%, là où l’injecteur du moteur Leap a pour sa part vu sa masse réduire de 25%. Autre exemple : Safran Power Units a conçu un distributeur de turbine destiné à l’hélicoptère AW189. A l’origine usiné sur la base de 8 composants, ce dernier n’en compte plus que 4 et est 35% plus léger que sa version conçue à partir d’une fonderie en inconel. Enfin, on peut aussi citer les panneaux de cabine ignifuges installés par Airbus en partenariat avec Matérialise. La fabrication additive et leurs structures internes ont permis un poids allégé de 15% ! Quid de la maintenance ? La question des stocks est cruciale, pour le secteur aéronautique comme pour d’autres industries. Afin d’éviter que les avions ne restent immobilisés au sol, des stocks de pièces de rechange ont toujours été prévus. Or nombre d’entre elles sont finalement inutilisées voire obsolescentes. L’impression 3D permet de pallier une partie de ce problème en créant des pièces de rechange à la demande, en fonction du besoin et là où elles sont attendues. A l’heure actuelle, la fabrication additive porte déjà ses fruits en matière d’agilité et d’économies pour certaines opérations de maintenance, de réparation et de remplacement. Cela concerne d’ailleurs aussi bien l’aviation civile que militaire. C’est ainsi que Saab, entreprise suédoise spécialiste de l’aérospatial et de la défense, a recours à la fabrication additive pour créer et réparer des pièces sur ses avions de chasse en embarquant des imprimantes 3D. En mars dernier, de premiers essais ont eu lieu en vol pour tester une pièce imprimée en 3D : défi relevé, puisque la pièce n’a pas été endommagée. « Ce vol d’essai d’un composant ayant un impact opérationnel est une étape importante, car un avion, y compris toutes ses pièces, doit toujours répondre
