News Dimanche 3 avril 2022 - 21:41

La blockchain, un atout pour intégrer la fabrication additive

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Dans le secteur de la défense, où la fabrication additive pourrait révolutionner les chaînes d'approvisionnement, la fiabilité des équipements et le transfert de données brident leur intégration. À ces restrictions, l’armée américaine (US Army) répond par une autre innovation : la blockchain. Ce système de transfert de données crypté, sécurisé et hautement traçable pourrait être la clé pour démocratiser l'utilisation de l'impression 3D lors de conflits. Présentation !

Dans le secteur de la défense, la fiabilité des équipements est critique. En cela, la technologie a permis aux forces armées de développer de nouveaux équipements et d'améliorer leur qualité. Désormais, les drones sont pilotés par un opérateur situé à des milliers de kilomètres des opérations, les commandants peuvent assister à des opérations extérieures à travers des diffusions en live stream, et la fabrication additive a apporté une plus grande agilité et une personnalisation profonde des outils et équipements. Cependant, la connectivité de plus en plus poussée des technologies les rend également plus vulnérables aux menaces numériques. Piratage, fichiers corrompus, bugs, les risques sont nombreux. Pour les réduire, les départements responsables de la défense de différents pays mettent en place une blockchain dans leur processus de fabrication.

Qu'est-ce que la blockchain ?

La blockchain (littéralement « chaîne de blocs ») est une technologie de registres distribués (DLT). C’est une base de données dont chaque participant est un bloc. Tous les utilisateurs hébergent une partie de la chaîne de blocs, qui renferment la même base de données. Pour qu'une modification soit apportée à la base de données, il faut l'autorisation de chaque utilisateur. Cette chaîne de blocs ne possède pas d'organe centralisé, et chaque utilisateur est garant de la validité de la chaîne. Connue pour son rôle dans les cryptomonnaies, elle sert d'alternative au système des banques. Le tiers n'est alors plus requis pour effectuer des opérations d'échanges de monnaie. L'identification, la validation des opérations, leur contenu et leur horodatage, tout est sécurisé grâce à un système de cryptographie. Cette technologie est donc censée être plus sûre, incorruptible et immuable.

La blockchain peut prendre plusieurs formes :

  • Elle peut être publique, c'est-à-dire consultable et modifiable par tout le monde à la seule condition de respecter les règles de la chaîne – comme son nom l'indique.
  • À l'inverse, elle peut être privée. Elle n'est alors visible que pour un nombre restreint d'utilisateurs.
  • Enfin, elle peut être de « consortium ». Ces blockchains regroupent plusieurs acteurs et ont la particularité de nécessiter une majorité pour prendre des décisions. Ainsi, un bloc ne peut être approuvé que par 51 % des utilisateurs.
  • À noter qu'il faut différencier la blockchain des autres registres distribués (DLT). La première n'est qu'un type de DLT parmi d'autres.

La fabrication additive au sein de l’armée de terre française

Dans le numéro 28 d'A3DM Magazine, la rédaction s'était rendue au centre de maintien opérationnel des équipements terrestres (MCO-Terrestre) de l'armée de terre française. Cette branche du corps militaire expérimente depuis plus de deux ans la fabrication additive. Elle utilise cette technologie pour la production d'outils et de pièces fonctionnelles, pour la formation des recrues et pour les opérations extérieures. L'intégration de cette technologie a été grandement accélérée par la crise sanitaire. Une ferme d'impression 3D avait été installée à l’école militaire du matériel et de la logistique, à Bourges, puis elle a été démantelée et dispersée à travers la France. Plusieurs imprimantes 3D FDM sont également installées et testées en opérations extérieures (opex), c’est-à-dire sur des terrains d’opérations.

La SIMMT est la maîtrise d’ouvrage déléguée pour le maintien en condition opérationnelle des matériels terrestres (MCO-T). Elle voit de nombreux avantages à la fabrication additive, notamment dans la maintenance des véhicules, la réparation de pièces détachées et la fabrication d’outillage. Depuis quelques années maintenant, celle-ci s’intéresse de près aux technologies de fabrication additive. En 2019, elle a acquis une première imprimante 3D plastique Prodways. En 2020, elle a créé la ferme d’imprimantes 3D avec l’acquisition de 60 imprimantes 3D à dépôt de fil (FDM) Ultimaker pour faire face au manque d’équipements lors de la crise de la Covid-19. Au cours de l’été 2020, ces machines ont été réparties dans les différents régiments de maintenance du territoire.

Face au développement rapide de son activité 3D, la SIMMT a dû trouver une solution facilement déployable dans les différents régiments, pour répondre aux différentes problématiques. Elle s’est tournée vers la société 3Yourmind pour l’accompagner dans cette démarche. Tout d’abord, il a fallu s’assurer que les pièces imprimées avaient fait l’objet d’une vérification en amont et que les opérateurs possédaient toutes les données nécessaires pour imprimer une pièce conforme. Ainsi, a été créé un catalogue numérique de pièces, centralisé et accessible par les différents régiments de maintenance. Celui-ci permet de stocker les pièces qualifiées pour la fabrication additive à travers sa plateforme. Cette dernière centralise les données essentielles à la production d’une pièce : fichier 3D, fichier d’impression, gamme de fabrication et autres informations utiles. Chaque opérateur possède ainsi son propre accès à la plateforme, ce qui permet une traçabilité complète et une transparence sur les flux. La deuxième problématique est la gestion de la production des pièces en fonction du besoin. Ici aussi, la connexion entre le catalogue de pièces et le module de gestion de production Agile MES de 3Yourmind permet à l’opérateur d’accéder à l’ensemble des pièces à imprimer, en cours d’impression ou prêtes à être expédiées. L’outil de planification numérique permet de gérer l’ensemble des travaux et de les visualiser dans la plateforme. Les informations des imprimantes sont collectées, traduites et envoyées sur la plateforme de contrôle. Les données de la production sont visibles en temps réel avec notamment le temps estimé de fin d’impression, des alertes ou incidents sur l’imprimante. La combinaison des différentes fonctionnalités de l’AGILE MES, le logiciel de 3Yourmind, assure un flux de production optimisé et rationalisé. La suite logicielle fournit également des indicateurs de performance, régiment par régiment et sur l’ensemble de l’activité. Cela passe par une analyse suivie et complète de l’activité au sein de la chaîne de valeur. Les principaux KPIs (Key performance indicators ou indicateurs clés de performance) dans le cadre de l'activité de la SIMMT sont le nombre de pièces commandées et livrées, le taux d’utilisation des machines, la consommation de la matière… Le chef d’orchestre peut ainsi mieux comprendre les comportements de ses unités 3D, la meilleure façon de les servir mais également d’« harmoniser » l'activité au niveau global, nous a expliqué le développeur du logiciel.

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Aux États-Unis aussi, la fabrication additive a été intégrée à la chaîne de production de l’armée.

Protéger et fiabiliser les données

Aux États-Unis aussi, la fabrication additive a été intégrée à la chaîne de production de l'armée. Le ministère de la Défense américain a investi en masse dans cette technologie pour équiper ses forces armées. D'une poignée de 4x4 à des prothèses personnalisées en passant par des pièces de jets, l'armée américaine utilise la fabrication additive pour toutes sortes d'applications, comprenant toutes sortes de matériaux. Au-delà de sa praticité, la fabrication additive réduit les coûts et les temps de production et de livraison. Dans un contexte de guerre où chaque minute compte, pouvoir produire à la demande, au plus près du besoin, est un atout majeur. Cependant, de nombreux obstacles s'opposent à sa démocratisation complète dans le secteur de la défense. L'un d'eux, sûrement le plus critique, est celui de la protection et de la fiabilité des données. Les armées françaises et américaines ont fait appel à la blockchain pour le contourner.

Dans un rapport sur la blockchain remis au Sénat, la Value Technology Foundation insiste sur le rôle primordial de la technologie dans l'amélioration de la logistique et de la chaîne d'approvisionnement pour le secteur militaire. L'armée américaine est l'une des plus avancées en matière de technologies et d'équipements de combat. Cependant, plus les outils sont numérisés, automatisés et connectés, plus ils sont sensibles à de potentielles altérations. « Les ennemis des États-Unis comprennent que ces systèmes sont la dernière étape d'un réseau de production et d'approvisionnement d'une ampleur inimaginable. Il est beaucoup plus sûr de modifier subrepticement la conception d'une pale de rotor que d'affronter un hélicoptère d'attaque », écrivent les auteurs du rapport. Le risque de contrefaçons sur des pièces critiques a augmenté drastiquement ces dernières années. Pour éviter qu'une pièce ne soit pas conforme au cahier des charges, le meilleur moyen reste encore de la fabriquer soi-même. En cela, la fabrication additive est un véritable atout. Mais elle est également une menace. Le transfert de fichiers peut à tout moment être corrompu. Que le modèle 3D de la pièce à imprimer ait été conçu en interne ou par un prestataire extérieur, rien ne garantit qu’au moment de l'impression, il correspondra au fichier envoyé. Dès lors, des questions de sécurité et de responsabilité se posent :

  • La pièce peut-elle être utilisée en opération extérieure ?
  • Qui est tenu responsable en cas de défaut de la pièce ?
  • Comment garantir que l'objet imprimé correspondra au fichier envoyé ?

La technologie de blockchain répond à toutes ces interrogations. Par sa dimension cryptée et inviolable, elle permet de s'assurer de la viabilité de chaque fichier envoyé. Elle est capable de signaler aux utilisateurs qu’un fichier a été corrompu pendant le transfert, mais aussi de retracer son parcours et de déterminer quel utilisateur a modifié le document, et à quel moment. C’est pour ces raisons que cette technologie intéresse fortement les ministères de la Défense. Certains l'ont même déjà intégrée ou sont en train de le faire, comme l’armée de terre française qui collabore avec Vistory et son logiciel Main-Chain pour sécuriser ses opérations de fabrication additive.

La blockchain pour tracer les pièces

Le ministère de la Défense américain, quant à lui, collabore avec SIMBA Chain pour la fabrication additive de pièces d'avion. Le Naval Air Systems Command (NAVAIR) du Sud-Ouest a établi un partenariat avec l’Indiana Technology and Manufacturing Companies (ITAMCO), développeur de SIMBA Chain. Cette entreprise, créée en 2019 grâce à un financement de l'Agence de projets recherches avancées de la défense (DARPA), a mis au point un logiciel pilote utilisant la blockchain pour assurer l'intégrité des fichiers d'impression 3D. Avec les forces de l'armée de l'air, ils ont mis en place le projet BASECAMP (approche de la blockchain pour la chaîne d'approvisionnement de pièces en fabrication additive). Ce dernier suit les fichiers, de leur conception à leur fin de vie, renforce leur sécurité et avertit en cas d'intrusion dans le système ou de corruption des modèles 3D, grâce à la blockchain. Le système est simple d'utilisation. L'utilisateur entre le modèle 3D et les données à collecter pendant le suivi. En plus, chaque fichier stocké ailleurs – hors de la chaîne – possède un code de contrôle attitré. Par exemple, le fichier CAO et une photo du composant à imprimer peuvent être hors de la chaîne mais entrer dans le suivi. Le modèle 3D est ensuite transformé en une suite de codes sécurisée et déployée sur la blockchain – en l'occurrence, une chaîne Ethereum. La chaîne demande ensuite les autorisations nécessaires pour imprimer, offrant ainsi une sécurité et une traçabilité accrues, de la modélisation à l'installation.

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