La fabrication additive (FA) (ou impression 3D) est souvent considérée comme une technologie de rupture, à même de grandement améliorer les opérations de l'industrie de la défense et les capacités militaires des nations.
Couplée à plusieurs autres innovations (systèmes robotiques sans pilote ou autonomes (drones), cyber-capacités, extraction de données, armes à énergie dirigée et modification des performances humaines), la fabrication additive est en passe d’altérer notre façon de mener la guerre.
Indépendamment du procédé de déposition de matière ou du matériau, la fabrication additive attire l’industrie de la défense et d’autres industries de pointe (aerospace, automotive, medical, tooling, etc…), par ses promesses de réduction des coûts et des délais tout en améliorant la performance des produits et des supply chains.
La fabrication additive résout le dilemme classique qui survient en fabrication industrielle, entre échelle et flexibilité, et ce, de deux façons:
- La FA réduit le capital nécessaire à la réalisation d’économies d'échelle, puisqu’une seule imprimante peut simultanément produire plusieurs pièces complexes avec des variantes de conceptions. Par conséquent, les grandes usines centralisées avec plusieurs lignes de production ne sont plus nécessaires (avec la FA, les « barrières à l'entrée » pour fabriquer à un emplacement précis sont abaissées).
- La FA augmente la variété de conceptions différentes qu’il est possible de produire avec un capital financier donné, rendant la complexité moins onéreuse, ainsi que les personnalisations au client ou modifications après lancement de production.
Comment l’industrie de la défense militaire peut-elle tirer parti de la fabrication additive?
Un développement et une réactivité supérieurs
Les contre-mesures imprévues et l’évolution incessante des conditions de bataille conduisent à une implémentation itérative et à des ajustements de conception.
La fabrication additive peut avoir un effet significatif sur les opérations industrielles de l’industrie de la défense en accélérant le passage du prototype à la production. Des lignes de productions souples et des délais plus courts pour les cycles de conception conféreront aux opérations militaires et de défense un avantage technologique stratégique.
La fabrication additive à la demande améliore la réactivité de la supply chain et réduit l'inventaire, les risques d'obsolescence et les coûts globaux.
L’évolutivité vient s’ajouter à la réactivité. Si un besoin soudain de doubler le volume de production se présente, ajouter et brancher une machine de fabrication additive permet d’augmenter rapidement la capacité d’un site.
Efficace pour la production sur mesure ou en petite série
Pour l’industrie de la défense, les pièces de rechange et les composants sur mesure produits en faible volume sont essentiels pour réparer les systèmes endommagés lors des opérations.
Une production de pièces complexes, à l’unité ou en faible série est moins coûteuse et plus rapide avec la fabrication additive qu'avec les procédés traditionnels. Dans le cadre de la production, la normalisation n’est plus un impératif puisque qu’il n’y a pas d'économies d'échelle.
Paradoxalement, la possibilité de réaliser des objets plus complexes, simplifie le processus de conception de certains systèmes élaborés comprenant de nombreux composants. Avec la FA, la simplicité d’une conception n’est plus non plus une nécessité car il devient possible de fabriquer additivement des pièces aux géométries très complexes. Enfin ce procédé est également plus rapide, ne requiert pas d’outils élaborés et consomme moins de matière. Ces raisons contribuent à stimuler la créativité des ingénieurs qui peuvent ainsi améliorer les performances des produits.
Avantages de la production à proximité du champ de bataille
La fabrication militaire délocalisée est susceptible de se développer sur le long terme car elle ouvre la voie à de nouvelles approches concernant l'adaptation tactique du matériel militaire.
Dans le contexte des opérations militaires, la fabrication additive permet de déployer de petits lots de grandes plates-formes facilement accessibles aux services armés. Ces « laboratoires mobiles » accessibles dans les bases opérationnelles sont idéals pour rapidement fabriquer des pièces de rechange ou adapter des équipements pour le champ de bataille à proximité.
Si les technologies de la fabrication additive évoluent significativement en matière de déposition de matériaux différents et deviennent plus flexibles, cela permettra de s’affranchir des approvisionnements venant de l’extérieur. L'autosuffisance est sans aucun doute un avantage tactique lors d'opérations militaires car elle réduit en partie les coûts logistiques et la vulnérabilité aux attaques du camp adverse.
En temps de guerre, rapprocher la fabrication additive du champ de bataille est une évidence. En encourageant une meilleure association de l'expérience de champ de bataille des soldats avec l’expertise technique des ingénieurs, cette technologie peut réellement contribuer à assurer la suprématie d’un camp et de son matériel militaire.
Après les conflits armés ou en situation de support aux populations en cas de catastrophe ou de reconstruction, la fabrication additive peut aider les communautés locales en facilitant la réparation et l’entretien du matériel stratégique.
L’impression 3D et les circuits électroniques
L’impression des circuits électroniques directement dans des structures complexes permettra aux drones d’être entièrement fabriqués additivement sur place et ainsi rapidement disponibles sur la zone opérationnelle.
Fabriquer additivement, au cours d’un seul procédé, les composants et l’électronique appelle à modifier profondément la façon dont les systèmes embarqués sont conçus et fabriqués. Il s’agit d’un concept encore naissant qui n’est appliqué que dans le contexte de circuits électroniques simples. Son application à des systèmes complexes et des environnements de champ de bataille difficiles n’est envisageable que dans des années ou décennies.
Parmi les applications militaires, les drones - également connus sous l’acronyme UAV pour Unmanned Aerial Vehicles – sont les plus susceptibles de tirer bénéfice de la fabrication additive des composants en parallèle de celle des circuits électroniques. Ce sont des unités produites en faible quantité, sujettes à être personnalisées afin de répondre aux besoins spécifiques des missions et dont la performance augmente avec la complexité de conception.
À l’heure d’aujourd’hui, les drones peuvent déjà bénéficier de certains des avantages de la fabrication additive. Par exemple, ce procédé permet de les alléger en recourant à des éléments de structure en treillis ou à l’optimisation topologique des formes pour ne conserver la matière que là où elle est nécessaire. Ces améliorations permettent aux drones de consommer moins d’énergie et donc de rester en vol plus longtemps ou d’opérer sur des zones géographiques plus étendues.
Imprimer les drones sur place en les personnalisant pour les besoins de la mission permettrait d’aboutir à des véhicules plus efficaces, moins coûteux, mieux adaptés et rapidement opérationnels.
Quelles seront les répercussions sur la sécurité?
Si la fabrication additive promet de changer la donne dans le secteur de la défense, elle n’est pas sans soulever des questions importantes en termes de sécurité et de terrorisme. En effet, les implications de cette technologie sont difficiles à prévoir et à maîtriser.
Les nations ne seront pas les seules à bénéficier un jour de cette technologie, les acteurs non-étatiques le seront également. En effet, en utilisant des imprimantes 3D disponibles dans le commerce, n’importe qui est capable de fabriquer des objets de plus en plus sophistiqués, à fur et à mesure des progrès techniques. Bien que la tâche soit loin d’être aisée, l’accès à des modèles d'imprimantes 3D de pointe permettrait à des organisations malintentionnées de fabriquer du matériel militaire qui leur serait autrement impossible à acquérir.
L'utilité de la fabrication additive est significativement plus élevée pour les acteurs non étatiques car ils ne sont pas retardés par l’inertie administrative. Ils pourraient être les premiers à intégrer le potentiel de cette technologie dans leurs concepts d'opérations militaires.
Perspectives
La fabrication additive n’est plus confinée aux seules opérations de prototypage et est déjà en mesure d’apporter des évolutions majeures aux supply chains des industries. Cette technologie doit cependant encore mûrir avant de pouvoir revendiquer une influence indéniable sur les opérations militaires, notamment en termes de volume de construction, de précision, de variété des matériaux et de possibilités d'imprimer des matériaux disparates et composites.
De plus, définir les nouvelles procédures de contrôle de la qualité qui sont applicables à la fabrication additive reste un véritable défi. Examiner et contrôler des formes complexes est difficile, d’autant plus lorsque plusieurs pièces sont imprimées ensemble, imbriquées et indémontables.
Spartacus3D considère fabrication additive comme une technologie évolutionnaire, voire de rupture, à même d’améliorer les opérations industrielles du secteur de la défense nationale ainsi que les capacités militaires des armées.