Les transformations industrielles et technologiques en cours ouvrent un champ de possibles sans précédent pour relever les défis du XXI^e siècle : transition écologique, souveraineté économique, santé, mobilité, énergie,… Trois domaines apparaissent comme particulièrement stratégiques : les jumeaux numériques, la fabrication additive et le recyclage avancé. Ensemble, ils dessinent les contours d’une économie plus sobre, résiliente et innovante.

Les jumeaux numériques : un atout incontournable pour l’industrie 4.0 et le développement des secteurs du vivant

Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d’un système réel alimentée par des données et l’intelligence artificielle qui pénètre rapidement le monde industriel. Il s’impose comme une technologie clé de l’industrie 4.0. Né des besoins de l’aéronautique et de l’automobile, il irrigue désormais l’énergie, la santé, la pharmacie, le génie civil ou encore les matériaux. Dans le nucléaire, il permet par exemple de modéliser le fonctionnement d’un réacteur EPR2 avant sa construction, améliorant sûreté et maintenance. Dans le domaine de la santé, il ouvre la voie à des essais précliniques sur des cohortes virtuelles de patients, réduisant les délais et les coûts du développement de nouveaux médicaments. Dans la mobilité, il sert à concevoir des architectures de véhicules électriques ou autonomes et à simuler leur interaction avec des réseaux intelligents. Plus largement, il offre un langage commun aux acteurs d’une filière, en intégrant modèles, données et savoir-faire. L’Europe dispose de champions tels que Dassault Systèmes ou Schneider-Electric pour la France, Siemens pour l’Allemagne, mais la diffusion des jumeaux numériques reste encore limitée aux grands groupes. Pour les PME, l’accès doit être facilité grâce à des bibliothèques de modèles prédéfinis, faute de quoi une fracture technologique risque de s’installer. Le jumeau numérique est donc à la fois un outil d’optimisation et un symbole de souveraineté dans une économie de la connaissance.

La fabrication additive : comment la France pourrait-elle en bénéficier pleinement ?

La fabrication additive – communément appelée impression 3D – connaît parallèlement une croissance rapide, estimée à 20 % par an pour atteindre 135 milliards € en 2035. Contrairement aux procédés soustractifs, elle construit la matière couche par couche, ouvrant la voie à une réduction drastique du gaspillage (jusqu’à 30 % de matière économisée) et à une personnalisation accrue des produits. Par le recours aux jumeaux numériques, les pièces ainsi obtenues pourront être optimisées (démonstrateurs en cours) au regard des propriétés mécaniques attendues. Les applications de la fabrication additive sont déjà multiples. Dans l’aéronautique, Safran prévoit d’industrialiser des composants moteurs produits par impression 3D, tandis que General Electric fabrique déjà des pièces critiques allégées et plus performantes. Dans le spatial, des carters de moteurs de lanceurs d’1,20 mètre ont été réalisés. Dans le médical, les implants maxillo-faciaux ou les prothèses de hanche personnalisées améliorent le confort des patients, tandis que des outils chirurgicaux imprimés en 3D permettent de réduire drastiquement le temps opératoire. Dans le ferroviaire, la SNCF expérimente le projet Additive4Rail pour produire des pièces de rechange à la demande, limitant les stocks et prolongeant la durée de vie des équipements. Dans la construction, l’impression 3D permet d’ériger des murs végétalisés, des abris de bus ou des logements modulaires en réduisant l’empreinte carbone. Mais la filière française souffre d’un manque de structuration et d’écosystèmes intégrés, contrairement à la Chine ou aux États-Unis. Si nous voulons capter ce marché mondial et renforcer notre autonomie, il faudra encourager la R&D, les matériaux avancés et l’essaimage industriel, en particulier auprès des PME.

Le recyclage : vers des systèmes industriels performants pour une transition écologique efficace

Le recyclage, enfin, se situe au cœur de la transition écologique et de l’économie circulaire. Les systèmes de collecte, de tri et de transformation progressent, mais restent fragmentés et insuffisamment performants. Les plastiques et composites, par exemple, représentent un gisement majeur encore sous-exploité, alors même que leur recyclage permettrait d’économiser des millions de tonnes de matières vierges. Les équipements électriques et électroniques recèlent des métaux critiques essentiels à la transition énergétique, mais leur récupération reste limitée par des procédés de tri complexes et coûteux. Dans le bâtiment et les travaux publics, les déchets représentent près de 70 % des volumes annuels en France ; leur réutilisation dans la fabrication de nouveaux bétons ou matériaux de construction est encore embryonnaire. Les verrous sont technologiques (qualité du tri, compatibilité des matériaux), économiques (compétitivité face aux matières vierges) et organisationnels (filières hétérogènes, manque de coordination). Pourtant, des exemples positifs montrent la voie : certaines chaînes de recyclage de plastiques complexes, des projets pilotes dans le BTP utilisant des granulats recyclés, ou encore l’essor de la « reverse logistics » pour prolonger la durée de vie des produits. Le recyclage n’est donc pas qu’une gestion de déchets, mais un champ d’innovation industrielle et un pilier de souveraineté, pour réduire la dépendance aux importations et soutenir la transition écologique.

Une cohérence d’ensemble à construire

Ces trois champs – jumeaux numériques, fabrication additive, recyclage – ne sont pas indépendants. Ils forment ensemble les piliers d’une industrie 4.0 sobre, souveraine et durable :

• Les jumeaux numériques offrent un outillage de conception et d’intégration inter‑filières ;
• La fabrication additive présente une capacité à produire plus vite, à la demande, avec moins de matière consommée ;
• Le recyclage garantit la boucle de circularité et la soutenabilité de long terme.

La convergence de ces approches se retrouve dans des projets structurants comme les villes intelligentes, les réseaux énergétiques décarbonés, ou les systèmes de santé du futur. Mais elle suppose un renforcement de la culture technologique, une véritable politique d’écosystèmes, et un effort accru sur la formation des ingénieurs et techniciens (femmes et hommes).

Six recommandations de l’Académie des technologies

1. Déployer un cloud européen souverain et mutualisé notamment pour sécuriser et diffuser l’usage des jumeaux numériques.
2. Structurer une filière nationale de fabrication additive, en soutenant la R&D, les matériaux avancés et les projets pilotes industriels.
3. Investir dans le recyclage avancé et l’éco-conception, avec un effort particulier sur les plastiques, composites et déchets du BTP.
4. Favoriser l’accès des PME aux technologies clés via des plateformes low-code/no-code, des bibliothèques de modèles et des financements dédiés.
5. Renforcer la formation interdisciplinaire des ingénieurs et techniciens, en intégrant IA, fabrication additive et recyclage dans les cursus.
6. Lancer des projets expérimentaux fédérateurs (santé, ville durable, mobilité) pour croiser ces technologies et accélérer leur adoption.

Ce texte résulte d’une synthèse de rapports de l’Académie des technologies générée par des IA génératives. Cette version a été relue et révisée par les auteurs des rapports.