Il y a trois mois, à l’occasion du traditionnel discours sur l’état de l’union, le Président Obama a souligné sa volonté de soutenir l'industrie qui doit rester selon lui l’un des moteurs de l’économie et de l’innovation aux États-Unis.
Après être passée de 17 millions à 11,5 millions d’emplois, entre 2001 et 2009, l’industrie américaine a enfin amorcé son redressement et créé 500 000 emplois nouveaux depuis 2010.
Mais ce relatif et fragile rétablissement ne doit pas faire oublier un fait majeur : depuis 2010 la Chine est devenue la première puissance manufacturière mondiale, avec 20 % de la production de la planète, contre 19,5 % pour les États-Unis. En valeur, la Chine produit à présent 2 000 milliards de dollars de produits manufacturés, contre 1 950 milliards de dollars pour les États-Unis.
Le président américain a proposé au Congrès d’allouer une enveloppe budgétaire d'un milliard de dollars destinée à financer la création de 15 instituts d'innovation manufacturière qui seront des pôles d’excellence et de compétitivité regroupant industriels, ingénieurs et chercheurs.
Ces instituts auront pour vocation la recherche et le développement dans le domaine de l’ingénierie de la productique.
C’est dans ce cadre que le président Obama a souligné que « les techniques d’impression en 3D vont révolutionner les modes de fabrication et de production dans l’ensemble du secteur industriel ».
L’impression 3D consiste, à partir d’un modèle numérisé très précis, à fabriquer un objet directement en produisant les différents matériaux dont il est composé.
En ce sens, l’impression 3D industrielle reprend le principe de base de l’impression de documents imprimés à partir d’un fichier numérique.
Cette nouvelle technologie représente un vrai saut conceptuel car elle permet de produire des objets de manière positive, par addition de matière alors que, jusqu’à présent, la quasi-totalité des biens manufacturés est produite de manière négative, en enlevant de la matière, grâce à différentes techniques d’usinage et de fabrication (moulage, fraisage, usinage), afin obtenir le produit fini.
L’impression 3D peut recourir à de multiples techniques de projection et d’assemblage qui peuvent être utilisées séparément ou de manière combinée. Cette technique peut, en théorie, fabriquer pratiquement n’importe quel objet à partir de n’importe quels matériaux, même si dans la réalité il existe des limites et des contraintes de fabrication liées à la taille et à la complexité des machines d’impression industrielle.
Cette technologie présente des avantages décisifs par rapport aux techniques classiques de fabrication industrielle. Elle permet notamment de produire beaucoup plus vite des objets complexes en utilisant à la fois beaucoup moins de matière et d’énergie.
Les économies d’échelle réalisables au niveau industriel grâce à l’impression 3D sont tout à fait considérables mais il aura fallu plus de 25 ans pour que cette technologie sorte des laboratoires et devienne suffisamment fiable et accessible sur le plan financier pour être utilisée à grande échelle dans des processus de fabrication industrielle.
Actuellement, on estime que les deux tiers de la production par impression 3D correspondent à la fabrication de prototypes industriels mais ce ratio devrait très rapidement baisser dans les années à venir.
En 10 ans, le prix moyen d’une machine d’impression 3D a été divisé par 10 et on trouve depuis quelques semaines sur Internet « The Cube », une imprimante 3D destinée aux particuliers qui coûte moins de 1 000 €.
Selon l’étude Wohlers, près de 30.000 imprimantes 3D se sont vendues dans le monde en 2011, deux fois plus qu’en 2010. Le chiffre d’affaires lié à l'impression 3D devrait atteindre 3,7 milliards de dollars dans le monde en 2015 et 6,5 milliards de dollars en 2019. (Voir Wohlers).
Dans un article publié par la revue américaine « The Economist » intitulé « Imprime-moi un Stradivarius « (Voir The Economist) l’imprimante 3D est présentée comme une rupture technologique qui pourrait, à terme, s’avérer aussi importante que l’invention de l’imprimerie, de la machine à vapeur ou du transistor.
L’article souligne que la généralisation de l’impression 3D va modifier la structure même de l’économie et de la production industrielle en permettant une fabrication décentralisée et à faible coût d’un nombre croissant de biens de consommation.
Certains analystes vont même plus loin et prévoient que, d’ici 10 ans, la plupart des foyers seront équipés d’une imprimante 3D à usage domestique qui permettra de fabriquer directement chez soi un nombre croissant d’objets utilisés dans la vie quotidienne !
L’une des conséquences de ce bouleversement techno-industriel pourrait être la relocalisation dans les pays développés d’une grande partie de la production délocalisée dans les pays émergents à faible coût de main-d’œuvre.
La généralisation de l’impression 3D pourrait en effet réduire considérablement l’avantage compétitif des pays en voie de développement qui peuvent actuellement produire et exporter vers les pays riches un grand nombre de produits de consommation, grâce à des coûts salariaux parfois 50 fois moins élevés en Chine qu’aux États-Unis.
Tous les secteurs industriels économiques sont concernés par cette révolution technologique. Dans le domaine spatial, la NASA a créé un département entièrement dédié à l'impression 3D et l’agence américaine envisage très sérieusement la fabrication en impression 3D de satellites et même de la future base lunaire permanente qui pourrait voir le jour vers 2040.
L’agence spatiale européenne travaille également sur un projet visant à « imprimer » une base lunaire en utilisant des matériaux présents dans le sol lunaire. (Voir ESA) et les premiers essais ont montré la faisabilité de cette technique puisque le prototype d’imprimante 3D actuellement utilisé par l’agence permet déjà de réaliser deux mètres de bâtiments à l’heure. La prochaine génération de ce type d’imprimante vise les 3,5 mètres à l’heure, ce qui pourrait permettre de construire un bâtiment complet en un peu plus d’une semaine !
Mais l’impression 3D est également en train de bouleverser le domaine biologique et médical car elle permet de produire à faible coût des implants complexes et personnalisés, en attendant de pouvoir produire demain des tissus biologiques fonctionnels.
C’est ainsi qu’aux États-Unis, certains patients ont déjà pu bénéficier d’implants en thermoplastique très performants, imprimés en 3D et visant à remplacer la majeure partie de leur boîte crânienne endommagée à la suite d’un accident.
Les chercheurs de l'université Cornell travaillent pour leur part sur une technologie très innovante de chirurgie de la colonne vertébrale. L’idée de ces scientifiques consiste à déposer de l'encre biologique contenant des cellules-souches directement sur la colonne vertébrale endommagée du malade, grâce à une technique d’impression 3D.
Ces cellules-souches peuvent alors permettre une régénération de la colonne vertébrale lésée, comme l’ont montré les premiers essais chez le rat.
En France, une équipe de l’Inserm à Bordeaux travaille depuis huit ans sur une technologie unique de bio-impression dans le domaine osseux, appelée « Impression biologique assistée par laser » (IBAL). Il s’agit d’une technique qui associe la haute résolution et le haut débit de fabrication et qui permet l’impression de structures osseuses en trois dimensions destinées à réparer des lésions du tissu osseux.
De nombreux chercheurs sont persuadés que l’impression biologique 3D permettra de produire d’ici 10 ans, de manière quasi industrielle, des tissus biologiques relativement simples, comme la peau, le tissu osseux ou la cornée.
Il y a un mois, des chercheurs de l'université d'Oxford (Royaume-Uni) ont d’ailleurs montré qu’il était possible, en utilisant l'impression 3D, de projeter un réseau de gouttelettes aqueuses ayant des propriétés très proches de celles des tissus biologiques. (Voir Science Mag).
En février dernier, une autre équipe américaine a réussi à fabriquer, en impression 3D, des oreilles humaines artificielles fonctionnelles réalisées à partir de cartilage (PLOS One).
Mais cette technologie d’impression 3D n’a pas que des applications de nature industrielle, médicale ou culturelle. Comme toute innovation technique de rupture, l’impression 3D peut également être utilisée à des fins délictueuses et criminelles. C’est ainsi que le Département d’Etat américain a contraint, il y a quelques jours, un site Internet de retirer tous les fichiers permettant à n’importe qui d’imprimer en 3D les différentes pièces composant une arme à feu.
Selon la presse américaine, ce pistolet d’un nouveau genre, baptisé «Liberator», est constitué d’éléments en plastique et tire des balles réelles. Il serait fabricable à l’aide d’une imprimante 3D disponible dans le commerce pour environ 6000 €.
Parallèlement à cette montée en puissance irrésistible de l’impression 3D comme nouvel outil polyvalent de production et de fabrication, le scanner 3D, complément de l’imprimante 3D, est également en train de révolutionner le secteur industriel et manufacturier en permettant de proposer un nombre croissant de produits « sur mesure », fabriqués exactement en fonction des désirs du client.
Aux États-Unis, cette technologie commence à s’imposer dans le secteur de la confection vestimentaire mais également dans de nombreux domaines industriels et techniques.
Dans le secteur vestimentaire, la firme américaine Acustom Apperal utilise déjà les données spécifiques des jambes de ses clients, récupérées à l’aide d’un scanner 3D, pour leur proposer des jeans sur mesure.
Autre exemple : le camion du tailleur (Trailor Truck) qui embarque des scanners 3D et sillonne les États-Unis pour proposer à ses clients des costumes sur mesure, parfaitement ajustés à leur corpulence et fabriqués très rapidement.
Dans le domaine du sport et du loisir, la firme américaine Roll propose ainsi des vélos qui sont totalement adaptés à la morphologie et au type d’utilisation de leurs clients. Pour atteindre ce résultat, cette société analyse de manière très précise à l’aide d’un scanner 3D haute résolution, les caractéristiques physiques de ses clients et leurs comportements lorsqu’ils utilisent leur vélo.
L’ensemble des informations et données ainsi récupérées est ensuite traité par un logiciel de modélisation qui permet la réalisation d’une machine véritablement personnalisée et entièrement adaptée aux souhaits du client.
Comme l’impression 3D, la numérisation en 3D est également en train de sortir du domaine professionnel et l’on trouve à présent sur le marché des machines à moins de 500 euros pouvant scanner de petits objets (de l’ordre de 400 cm3).
Mais cet essor irrésistible de la numérisation et de l'impression 3D pose de redoutables problèmes de propriété intellectuelle et bouleverse les cadres législatifs et réglementaires actuels.
De la même façon qu’il est à présent possible de télécharger et d’échanger très facilement par Internet des œuvres musicales cinématographiques sous forme de fichiers numériques, il deviendra en effet possible, dans quelques années, pour un particulier, de reproduire directement chez lui de manière très fidèle non seulement des objets utilitaires assez simples mais également des objets et produits de marque, beaucoup plus élaborés. Il deviendra alors très difficile de protéger efficacement la propriété industrielle et artistique…
On voit donc que l’impression 3D risque en moins d’une génération de provoquer une révolution industrielle accompagnée de bouleversements économiques, sociaux et culturels majeurs.
Cette mutation sera notamment caractérisée par un retour de la valeur ajoutée cognitive comme facteur-clé dans la compétition mondiale qui oppose les économies et les états.
À partir du moment où ce saut technologique supprimera une grande partie de l’avantage compétitif lié au faible coût de main-d’œuvre et permettra une production décentralisée et personnalisée d’objets très complexes, nos « vieux » pays industrialisés auront peut-être une chance inespérée de reprendre la main dans la conception, la production et la commercialisation de produits et bien physiques, aujourd’hui largement fabriqués dans les nouvelles usines asiatiques du monde.
Mais cette réindustrialisation du troisième type ne pourra se faire qu’à condition d’investir beaucoup plus massivement dans la recherche fondamentale et appliquée et dans la formation des hommes car, si tout le monde ou presque peut demain accéder à un telle technologie, la différence en matière de compétitivité et de création de richesse se fera sur le terrain de l’imagination, de la créativité et de la connaissance et l’Europe, comme chaque ensemble géopolitique, devra apprendre à valoriser de manière innovante son capital culturel et cognitif.
Le président Obama a parfaitement compris l’importance historique de ce nouvel enjeu de société et met tout en œuvre pour que les États-Unis reprennent le leadership dans ce domaine stratégique, comme ils sont en train de retrouver une position hégémonique au niveau mondial en matière de production d’énergie.
Souhaitons que nos responsables nationaux et européens fassent preuve de la même clairvoyance et se donnent les moyens de préparer et d’exploiter cette nouvelle révolution industrielle dont l’ampleur risque de transformer en profondeur l’ensemble des modes d’organisation et de relations économiques et sociales.
René TRÉGOUËT
Sénateur Honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
