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Les projets européens en fabrication additive

Les projets européens en fabrication additive

by Gaëtan Lefèvre5 février 2018
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La nouvelle année est une période idéale pour présenter de nouveaux appels à projets européens en fabrication additive… Petit tour d’horizon !

Par Giorgio Magistrelli, expert en fabrication additive, gestionnaire d’entreprises et de projets.

Horizon 2020 est le plus grand programme cadre de recherche et d’innovation de l’Union européenne, avec un budget de 77 milliards d’euros sur sept ans (2014-2020). Les chercheurs intégrés à ce programme ont contribué à des découvertes majeures comme les exoplanètes, le boson de Higgs ou encore les ondes gravitationnelles. Ce programme a permis à l’Union européenne de financer plus de 19 lauréats du prix Nobel, avant ou après leur attribution. En octobre 2017, Horizon 2020 a dégagé plus de 15 000 subventions pour un montant total de 26,65 milliards d’euros, dont près de 3,79 milliards destinés aux PME. Le programme a également permis aux entreprises d’accéder à un financement de plus de 17 millions d’euros dans le cadre du programme « InnovFin – financement de l’UE pour les innovateurs ». En outre, 3 143 chercheurs, principalement de l’European Research Council (ERC) et 10 176 boursiers, bénéficiant des Actions Marie Skłodowska-Curie, ont reçu des subventions d’une valeur de près de 4,87 milliards d’euros.

Les défis de l’industrie européenne

Jürgen Tiedje, chef de l’unité D2, Systèmes de fabrication avancés et biotechnologies, de la Direction générale de la recherche et de l’innovation, est intervenu lors de l’événement In(3D)ustry, à Barcelone, en octobre 2017. Il y a expliqué que les « deux principaux défis pour un développement cohérent de la fabrication additive en Europe sont : un secteur numérique fort et le développement des compétences ». La transformation numérique représente une opportunité unique de renforcer le développement industriel de l’Europe. Mais pour ce faire, elle nécessite un secteur informatique fort.

Les secteurs industriels émergents exigent des compétences qui ne sont même pas encore enseignées. Le « Plan de coopération sectorielle sur les compétences » fournit une stratégie claire pour aborder ces problématiques, en mettant l’accent sur des solutions de compétences basées sur une approche sectorielle.

Le programme 2018-2020

Cette année a été particulièrement intéressante pour Horizon 2020, avec le lancement du programme de travail 2018-2020. « L’Europe est un des leaders mondiaux dans les sciences et les technologies. Elle joue un rôle majeur dans l’innovation. Le Conseil européen de l’innovation fait ses premiers pas cette année pour donner aux nombreux innovateurs européens un tremplin pour devenir des entreprises leaders dans le monde », a expliqué Carlos Moedas, Commissaire européen à la recherche, à l’innovation et à la science. À un moment où l’euroscepticisme prend de l’ampleur, deux réalisations clés doivent être prises en compte : plus de 70 ans de paix en Europe (excepté la tragédie en ex-Yougoslavie) et un fort soutien à la recherche et au développement.

Au cours des trois prochaines années, le financement de la recherche par la Commission européenne se concentrera sur quelques sujets plus cruciaux tels que la migration, la sécurité, le climat, les énergies propres et l’économie numérique. Le soutien européen à la technologie de fabrication additive est également une conséquence directe du poids de l’ensemble du secteur manufacturier en Europe. Avec un chiffre d’affaires de 7 110 milliards d’euros et une valeur ajoutée de 2 130 milliards d’euros (16 % du PIB européen), ce secteur représente 64 % des investissements privés en R&D. Il englobe 2,1 millions d’entreprises (9 %) et 2 millions d’emplois (14 % des nombreux emplois indirects via des services connexes). Il est également le plus gros consommateur des technologies dites « Key Enabling Technologies » (Technologies Clés Génériques − KETs). Le secteur de la fabrication additive représente donc un grand potentiel d’innovation et de développement.

Key Enabling Technologies

L’acronyme KETs est lié aux « technologies clés génériques », c’est-à-dire aux investissements et aux technologies qui permettront aux industries européennes de conserver leur compétitivité et de tirer parti de nouveaux marchés. Les KETs mettent l’accent sur l’innovation dans un large éventail de produits et de processus dans tous les secteurs industriels émergents et traditionnels. Elles sont essentielles afin de résoudre les principaux défis sociétaux en Europe. La stratégie de l’Union européenne pour les KETs a été adoptée en 2012. Six KETs ont été identifiées comme essentielles pour la compétitivité future de l’Europe : les matériaux avancés, les nanotechnologies, les micro- et nanoélectroniques, la biotechnologie industrielle, la photonique et les technologies de fabrication avancées (Advanced Manufacturing Technologies – AMT, y compris la fabrication additive).

Actuellement, les KETs sont gérées par le groupe de stratégie de haut niveau, qui présentera ses résultats lors de la Journée de l’industrie, prévue à Bruxelles, en février 2018. Ce groupe conseille la Commission sur la meilleure manière de soutenir et de stimuler le développement ainsi que le déploiement des technologies industrielles pour :

  • renforcer le leadership industriel et technologique européen ;
  • aider la CE à approfondir sa compréhension de la transformation industrielle, des technologies sous-jacentes et des stratégies d’innovation ;
  • formuler des recommandations stratégiques sur les technologies industrielles à positionner dans l’écosystème européen de recherche et d’innovation ;
  • renforcer la capacité d’innovation de l’UE pour les technologies industrielles.

Au sein de ces travaux, une attention particulière a été accordée aux AMT (Advanced Manufacturing Technologies), considérées comme ayant le potentiel d’augmenter l’efficacité énergétique et la productivité industrielle nécessaires pour améliorer les performances socio-économiques mais aussi environnementales de l’industrie européenne. Un groupe de travail sur la fabrication de pointe a été créé en 2013 par la Commission européenne afin de favoriser le développement des AMT et la commercialisation de produits manufacturés.

Selon le Premier rapport annuel sur les KETs, publié en mai 2015 par la Direction générale du marché intérieur, de l’industrie, de l’entrepreneuriat et des PME (DG GROW), l’Allemagne est leader dans ce domaine. L’évaluation a porté sur quatre indicateurs clés : la technologie, la production, le commerce et le chiffre d’affaires. Le chiffre d’affaires de l’Allemagne est supérieur à la somme de tous les autres pays de l’UE réunis. Les Pays-Bas et l’Italie occupent respectivement les deuxième et troisième positions dans les domaines de la production et des exportations. La France, quant à elle, occupe la deuxième place dans les domaines des brevets et du chiffre d’affaires. Dans le monde entier, l’Europe est en tête dans les parts des brevets et de l’exportation totale. Elle montre un excédent commercial élevé et croissant par rapport à l’Asie de l’Est et à l’Amérique du Nord.

Parmi les AMT, la fabrication additive occupe une place particulière. Celle-ci suscite un intérêt grandissant parmi la communauté des affaires, liée à la « haute performance manufacturière » et à son intégration potentielle dans plusieurs chaînes de valeur. Dans ce secteur, la Commission européenne soutient particulièrement les projets combinant la fabrication additive avec les autres KETs pour les produits avancés.

Les centres de technologie en Europe

Afin de permettre aux PME européennes d’accéder à des centres de technologie pouvant contribuer à innover via les KETs, la Commission européenne a utilisé des critères de sélection spécifiques basés sur des capacités de recherche et d’innovation proches du marché. Les centres de technologie offrent généralement les services suivants :

  • accès à l’expertise et aux installations technologiques pour la validation ;
  • démonstrations ;
  • preuves de concept / tests en laboratoire ;
  • développement et test de prototypes ;
  • production pilote et démonstration / lignes pilotes / préséries ;
  • validation de produit / certification.

La France est l’un des principaux pays possédant de nombreux centres de technologie.

  • AlgoSolis
  • Carnot Télécom & Société numérique
  • CEA Advanced Manufacturing
  • CEA Battery Infrastructure
  • CEA Biomass Infrastructure
  • CEA Clinatec Infrastructure
  • CEA Cyber-security Infrastructure
  • CEA Electric mobility Infrastructure
  • CEA Fuel cells Infrastructure
  • CEA Hydrogen and Storage
  • CEA Integrated circuit and embedded systems design Infrastructure
  • CEA Micro Energy Sources
  • CEA Nano-Biotechnologies Infrastructure
  • CEA Nano-characterization Infrastructure
  • CEA Nanoelectronics and micro-and nanosystems Infrastructure
  • CEA Nanosafety
  • CEA Photovoltaic solar Infrastructure
  • CEA PICTIC – large area electronics
  • CEA Smart Grids
  • CEA Thermal Technology
  • Laboratoires d’innovation pour les nouvelles technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (LITEN)
  • Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information (LETI)
  • Laboratoire de biotechnologie et de l’environnement (LBE)
  • LTM-Renatech
  • Nanolyon
  • Institut Carnot PolyNat
  • Poudrinnov
  • Precend
  • RENATECH LAAS
  • RENATECH network
  • RENATECH-MIMENTO
  • Robotized X-Ray tomography for NDT, CEA tech region platforms

Le programme Horizon 2020 à venir

La Commission européenne prévoit de consacrer 30 milliards d’euros au programme de financement européen de la recherche et de l’innovation Horizon 2020, au cours de la période 2018-2020. Ce montant comprend également 2,7 milliards d’euros pour lancer un Conseil européen de l’innovation. Le programme de travail 2018-2020 s’appuie sur le succès d’Horizon 2020. Il tient compte de l’évaluation approfondie du programme et des améliorations connexes. Les nouvelles prescriptions comprennent : des mesures pour soutenir l’innovation créatrice de marché ; des activités hautement intégrées appelées « domaines d’intervention » ; l’accent mis sur une meilleure diffusion des résultats et le développement de l’accès ouvert aux données. Le nouveau programme de travail comprend également des mesures visant à accroître la simplification (comme dans le cas du « financement forfaitaire »), à renforcer la participation des pays les moins performants et à remédier aux problèmes d’inadéquation des compétences. La grande majorité des fonds est allouée, sur la base d’appels d’offres, aux demandes de chercheurs, d’entreprises et aux autres organisations intéressées avec pour obligation d’être situées dans l’un des États membres de l’Union européenne ou dans les pays associés à Horizon 2020.

Le Conseil européen de l’innovation

Parmi les autres développements liés à H2020, il y a le lancement de la première phase du Conseil européen de l’innovation. Entre 2018 et 2020, la Commission mobilisera 2,7 milliards d’euros d’Horizon 2020 pour soutenir une innovation à haut risque et à fort gain, afin de créer les marchés du futur. Le programme de travail 2018-2020 se concentrera sur « moins de thématiques, mais avec des budgets plus importants ». La Commission viendra en priorité au soutien des thématiques suivantes :

  • un avenir à faible teneur en carbone et résilient au climat : 3,3 milliards d’euros ;
  • l’économie circulaire : 1 milliard d’euros ;
  • la numérisation et la transformation de l’industrie et des services européens : 1,7 milliard d’euros ;
  • l’union de sécurité : 1 milliard d’euros ;
  • la migration : 200 millions d’euros.

2,2 milliards d’euros seront également consacrés à des projets d’énergie propre, dans quatre domaines interdépendants : énergies renouvelables, bâtiments économes en énergie, électromobilité et stockage. Au sein de ce budget, 200 millions d’euros serviront à soutenir le développement et la production, en Europe, de la prochaine génération de batteries électriques.

Le rôle clé de la recherche technique

Dans le même temps, Horizon 2020 continuera à financer la « science axée sur la curiosité », aussi appelée « science du ciel bleu » ou « recherche exploratoire ». Le programme de travail annuel du Conseil européen de la recherche pour 2018, adopté en août 2017, permettra de soutenir d’excellents chercheurs avec près de 1,86 milliard d’euros. Les Actions Marie-Curie, qui financent des bourses d’études pour les chercheurs à tous les stades de leur carrière, bénéficient d’un coup de pouce de 2,9 milliards d’euros sur trois ans.

L’importance de la coopération internationale

Le nouveau programme de travail renforce également la coopération internationale en matière de recherche et d’innovation. Il investira plus d’1 milliard d’euros dans trente initiatives phares, impliquant une coopération avec le Canada, les États-Unis, le Japon, la Corée du Sud, Singapour, l’Australie, l’Inde et les pays africains.

En outre, au cours des trois années du programme, 460 millions d’euros au titre d’Horizon 2020 seront affectés spécifiquement au soutien des États membres et des pays associés qui ne participent pas encore pleinement au programme. L’objectif est de développer des zones d’excellence encore inexploitées en Europe mais aussi hors de ses frontières. Le programme continue donc de promouvoir des synergies plus étroites avec les fonds structurels et les investissements européens.

Les PPP

Les partenariats public-privé (PPP) revêtent une importance stratégique pour l’industrie européenne. La Commission européenne indique que les PPP mobiliseront plus de 6 milliards d’euros d’investissements publics censés déclencher des investissements supplémentaires pour développer de nouvelles technologies, visant ainsi à positionner l’industrie européenne comme leader sur les marchés mondiaux. Ces PPP sont basés sur des feuilles de route pour les activités de recherche et d’innovation résultant d’un processus de consultation ouvert. Ils ont été évalués positivement par la Commission européenne avec l’aide d’experts indépendants.

Les PPP ont commencé à être mis en œuvre par les appels d’offres ouverts dans le cadre du programme H2020. Le premier programme de travail pour 2014-2015 indiquait environ 1,45 milliard d’euros, pour huit PPP, dont un portant sur les « usines du futur » (« Factories of the Future » – FoF).

Les prochains appels à projet

La Commission européenne a fourni des fonds depuis le premier programme-cadre de 1984 à 1987. Dans le cadre du 7e programme-cadre de 2007 à 2013, plus de 60 projets en fabrication additive ont reçu 160 millions d’euros de financement de l’UE, sur un budget total de 225 millions. Dans le dernier programme-cadre d’Horizon 2020 de 2014 à 2020, pas moins de 27 projets en fabrication additive ont reçu plus de 113 millions d’euros de financement de l’UE, principalement dans le cadre des technologies clés génériques (KET).

Nombreux sont les appels à venir qui sont ou pourraient être liés à la fabrication additive. Le lecteur peut vérifier en temps réel les différentes échéances sur le portail H2020 : www.horizon2020.gouv.fr.

EFFRA : un partenaire clé dans h2020

L’EFFRA (european Factories of the Future Research Association) est une association à but non lucratif. Axée sur l’industrie, elle promeut le développement de technologies de production nouvelles et innovantes. Elle est le représentant officiel du secteur privé dans le partenariat public-privé « Factories of the Future ». Elle est extrêmement active dans le soutien de ses membres, face aux appels à projet H2020. Le directeur exécutif de l’EFFRA, Željko Pazin, a souligné que « l’attention portée au secteur manufacturier va de plus en plus vers le soutien à la numérisation, comme en témoigne déjà le projet EFFRA « Connected Factories », financé par la Commission européenne ». La « digitalisation de la fabrication » relie les personnes, les appareils, les machines et les entreprises. Elle inclut des concepts tels que l’« Internet industriel », « les plates-formes de fabrication numérique » et l’« Internet des objets » (IdO). Le projet « Connected Factories », en cours jusqu’en 2019, offre un aperçu structuré des approches technologiques et des meilleures pratiques disponibles à venir et identifie les besoins présents et futurs, ainsi que les défis, des industries manufacturières.

L’importance des Projets H2020 pour le secteur académique

À l’occasion de la Semaine de l’Industrie, à Barcelone, lors de l’événement In(3D)ustry, A3DM Magazine a rencontré le docteur Panos Stavropoulos, du LMS (Laboratory for Manufacturing Systems and Automation), basé à l’université de Patras, en Grèce. Le LMS est organisé en trois groupes de recherche différents et effectue des travaux en R&D, principalement dans les domaines suivants :

  • modélisation des procédés de fabrication et efficacité énergétique ;
  • robots, automatisation et réalité virtuelle dans la fabrication ;
  • systèmes de fabrication.

« Le groupe de modélisation des processus de fabrication et d’efficacité énergétique est spécialisé dans la modélisation, la simulation, la surveillance et l’optimisation multiéchelle et multiphysique des procédés de fabrication conventionnels et non conventionnels, avec de nombreuses publications. Dans le domaine de la fabrication additive, le LMS a participé à un certain nombre de projets pertinents et atteint un large éventail de résultats de recherche.

Des recherches ciblées ont été menées sur le développement de modèles de processus et d’outils de simulation, allant de la saisie de l’historique des champs thermiques et la prédiction du comportement thermomécanique à la construction de modèles temporels pour divers processus de fabrication additive. À côté, des modèles couplés (thermo-fluides) pour l’étude des phénomènes dynamiques de la masse fondue ont été développés, et plusieurs études expérimentales ont été menées par le LMS. Plus de cinq cents publications dans des revues scientifiques et conférences internationales ont été rédigées par le LMS ».

« Au cours des vingt-quatre dernières années, le LMS a été impliqué dans un grand nombre de recherches financées par la Commission européenne, agissant soit en tant que partenaire, soit en tant que coordinateur technique. En dépit d’être une institution de recherche, le LMS peut être considéré comme un fournisseur de technologie. Par conséquent, la participation du LMS aux projets financés par l’Union européenne vise en particulier à développer des technologies et des concepts orientés par les besoins industriels et à être utilisés par les consommateurs finaux. » Les développements dans le domaine de la fabrication additive incluent des modèles de processus multiphysiques (CFD, thermique et mécanique), des algorithmes d’évaluation de la qualité, des méthodes pour la planification de trajectoires efficaces ainsi qu’une série d’outils et de méthodes permettant l’évaluation et le soutien à la décision pour la production. Le LMS participe aux projets « 4D Hybrid », « HINDCON », « BOREALIS » et « MASHES ».

MCI Benelux lié la communication et la dissémination dans H2020

Un autre aspect clé de la gestion des projets de la Commission européenne est lié à la communication et la dissémination dans H2020. Frédéric Soudain, directeur des affaires publiques chez MCI Benelux-Logos, nous présente cet enjeu.

« MCI BENELUX a été fondé en 2003, en tant que fusion entre MCI et GIC Management (fondé en 1991). Le bureau de Bruxelles emploie plus de 110 professionnels provenant de plus de 20 pays. Au total, 50 % des employés de MCI sont dédiés à la gestion d’événements et de congrès, tandis que 40 % travaillent dans la gestion de la communication et des associations. MCI Brussels collabore avec des organismes publics tels que la Commission européenne, des associations européennes et internationales à but non lucratif, ainsi que des entreprises du monde entier. Actuellement, nous sommes partenaires du projet 4D Hybrid, dont l’objectif est de développer un nouveau concept de fabrication additive hybride, basé sur l’intégration modulaire de modules compacts et économiques incluant une source laser, une tête de dépôt, des capteurs et des contrôles. »

MCI est également un « acteur présent dans des projets de recherche européens et d’autres plates-formes en tant que coordinateur ou participant. Il est le premier fournisseur mondial de solutions d’engagement et d’activation stratégiques. Il a été un facteur clé d’innovation dans les réunions, les événements, les associations et les industries de congrès, depuis sa création en 1987. Au fil des années, nous avons organisé de nombreux événements de toutes tailles pour la Commission européenne. Nous sommes également fiers de nous être associés pour réaliser certaines de ses ambitions les plus importantes, en coproduisant récemment le pavillon de l’UE à l’Expo de Milan, qui a attiré plus de 650 000 visiteurs ».

Des projets en cours

Financement CE : 4,99 M €

Budget total : 9,4 M €

Pertinence pour la fabrication additive : fabrication industrielle

Champ d’applications : développer un nouveau concept de fabrication additive hybride basée sur l’intégration de modules compacts et économiques, incluant une source laser, une tête de dépôt, des capteurs et le contrôle. Ce projet est spécifique aux industries suivantes : aéronautique, pétrole et gaz, production d’électricité. Parmi les acteurs, un rôle de premier plan est joué par le coordinateur du projet Prima Industrie et les partenaires GE, Siemens et MCI-Logos.

http://4DHybrid.eu/

Financement CE : 7,8 M €

Budget total : 10,5 M €

Pertinence pour la fabrication additive : biomatériaux pour la santé, « bio-impression »

Champ d’applications : développement de peau artificielle pour des systèmes de test in vitro, pour des tests pharmaceutiques, pour le développement de médicaments, pour la réduction des tests sur les animaux et pour le remplacement des implants de tissus mous et la cicatrisation des plaies.

www.artivasc.eu

Financement CE : 6 M €

Budget total : 8 M €

Pertinence pour la fabrication additive : machines et outillage, pièces de rechange pour machines et prototypage dans le développement de machines

Champ d’applications : le projet Borealis présente un concept avancé de machine pour la fabrication additive et le procédé d’ablation par dépôt de poudre qui intègre les technologies 5 AM. La machine est caractérisée par des structures redondantes constituées d’un grand portique et d’une petite PKM permettant le recouvrement d’une large gamme de cubes de travail ainsi qu’un modèle de buses éjectables et de source laser hybride ciblant un taux de dépôt de 2 000 cm3 / h avec 30 sec. L’infrastructure logicielle permet une surveillance permanente et une adaptation en ligne du processus.

Financement CE : 4,2 M €

Budget total : 4,2 M €

Pertinence pour la fabrication additive : aéronautique

Champ d’applications : les futurs avions utiliseront des structures bioniques qui imitent la structure osseuse de s oiseaux. De nouveaux modèles et de nouveaux matériaux peuvent augmenter le gain de poids. Le projet porte également sur de nouveaux concepts de contrôle de qualité, de réparation, derecyclage et de logistique des pièces de rechange.

www.bionic-aircraft.eu

Financement CE : 7,9 M €

Budget total : 7,9 M €

Pertinence pour la fabrication additive : impression 3D de maisons et autres bâtiments

Champ d’applications : développement de machines hybrides (additive et soustractive) pour les technologies d’impression 3D avec des matériaux concrets axés sur l’industrie de la construction.

www.hindcon3d.com

(Contrôle spectral multimodal du traitement des lasers avec des capacités cognitives)

Financement CE : 3,6 M €

Budget total : 3,6 M €

Pertinence pour la fabrication additive : traitement au laser et diagnostic de la qualité du processus

Champ d’applications : MAShES propose une approche révolutionnaire pour le contrôle en boucle fermée du traitement laser basé sur l’image. Cette approche permettra une observation du processus multimodal qui combine différentes modalités d’imagerie. De plus, il permettra une estimation précise de la température, le contrôle en temps réel (RT) basé sur l’utilisation de techniques d’apprentissage automatique appliquées au diagnostic de qualité du processus et à l’auto-ajustement.

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Gaëtan Lefèvre

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