Fabrication additive pour systèmes de haute performance

Énoncé du problème

Les technologies de fabrication additive (TFA) ont connu une évolution importante, cependant l'utilisation des TFA pour les systèmes de blindage reste essentiellement inexplorée à cause des problèmes associés à la portée et la précision des propriétés mécaniques réalisables et aux difficultés de fabrication. Le MDN souhaite faire progresser les TFA afin de permettre leur application à la conception, à la fabrication et à l'évaluation de systèmes de protection avancés (systèmes de blindage pour le personnel et les plateformes) face aux menaces du champ de bataille telles que les projectiles, les fragments et la surpression du souffle. Cela comprend l'utilisation des TFA pour la fabrication de simulants biologiques (p. ex. os, peau, tissus mous, cerveau, etc.) qui sont utilisés pour évaluer la performance des systèmes de protection face à ces mêmes menaces sur le champ de bataille.

Résultats escomptés et considérations

Le résultat souhaité est la démonstration que les TFA peuvent élargir la portée et la précision des propriétés et des structures des matériaux pouvant être obtenus, à l'appui des objectifs à court et à long terme suivants :

Résultats à court terme :

• Impression de géométries complexes qui reproduisent de plus en plus à la fois la morphologie et le comportement dynamique du matériau (y compris la défaillance) de structures anatomiques du corps humain (p. ex. impression de répliques haute-fidélité du crâne);
• Impression de composants qui démontrent une avancée significative vers l'obtention de propriétés mécaniques au niveau du matériau  (p. ex. en exploitant de nouvelles géométries, la conception de méta-matériaux, les approches biomimétiques, etc.) permettant d'atténuer les effets de la menace sur le soldat ou d'autres plateformes militaires.

Résultats à long terme :

• Impression de multi-matériaux de structures anatomiques bio-fidèles complexes du corps humain, p. ex. les os et les tissus mous et les interfaces entre les deux;
• Impression de systèmes de blindage complexes et sans soudure utilisant des matériaux de haute performance qui peuvent égaler ou dépasser les blindages de pointe actuels pour vaincre les effets de menace balistique et de souffle.

La technologie d'impression des structures bio-fidèles devrait pouvoir être déployée dans des environnements contrôlés tels que les laboratoires de recherche. Elle doit être démontrée par la production de simulants biologiques sélectionnés qui seront soumis à des expériences de validation par rapport à des ensembles de données sur les matériaux biologiques acceptés.

La technologie d'impression des composants de blindage devrait pouvoir être déployée dans un environnement de laboratoire de recherche. La démonstration des progrès dans les propriétés des matériaux peut se faire au moyen d'essais mécaniques, tandis que la démonstration des progrès au niveau des systèmes se fera contre  des menace sélectionnées. L'objectif ultime est de déployer ces technologies dans un milieu opérationnel militaire de manière à fournir une capacité de réparation et de remplacement rapide pour les systèmes de blindage qui sont endommagés sur le théâtre d'opérations.

Renseignements généraux et contexte

Les TFA ont connu une évolution importante au cours de la dernière décennie. Du marché de l'impression 3D grand public à petite échelle à l'impression industrielle de pièces d'avion métalliques et à la production de divers matériaux biocompatibles, l'éventail des caractéristiques des matériaux que l'on peut obtenir des TFA semble être en constante expansion. Malgré son énorme potentiel, l'utilisation des TFA dans le domaine très exigeant des systèmes de blindage est à peu près  inexplorée.

L'obstacle actuel à l'utilisation des TFA pour les systèmes de blindage est la gamme et la précision des propriétés mécaniques réalisables. Par exemple, les systèmes de blindage sont soumis à des conditions de charge extrêmes et exigent des matériaux extrêmement performants possédant un ensemble particulier de propriétés mécaniques de haut niveau (p. ex. dureté, robustesse, modularité et résistance) qui semblent actuellement inaccessibles avec les TFA. En ce qui concerne la fabrication des simulants biologiques humains utilisés dans l'évaluation de la performance des blindages, la difficulté consiste à atteindre le niveau de précision et de cohérence requis pour reproduire avec succès la structure des matériaux biologiques ainsi que leur réponse mécanique, jusqu'à la défaillance, dans une palette de conditions de charge dynamique.

Le MDN croit que la première étape vers l'application des TFA à la fabrication et à l'évaluation des systèmes de blindage consiste à élargir la gamme et la précision des propriétés des matériaux qui peuvent être obtenues. Cela ouvrira de nouvelles possibilités dans le domaine de la capacité de survie des plateformes et du personnel, et stimulera l'innovation dans l'industrie canadienne de la protection, ce qui se traduira par des capacités accrues pour les Forces armées canadiennes. Le MDN prévoit que les avantages potentiels des TFA, lorsqu'ils s'appliquent à la protection, sont :

1. La capacité de créer des formes impossibles avec les procédés de fabrication actuels pour les céramiques balistiques, les métaux et les matériaux transparents haute performance.
• Permettre une réduction du poids, une protection optimisée et une conception sur mesure du système de protection individuelle pour un meilleur ajustement et une réduction de la charge.

2. La capacité de créer des assemblages sans couture de formes complexes.
• Supprimer les faiblesses pour une meilleure protection.

3. La capacité de produire des composantes de blindage sur le terrain.
• Permettre le remplacement rapide des plaques endommagées, la production sur demande et un gain logistique significatif.

4. La capacité de fabriquer des agents de simulation du corps de haute précision à faible coût.
• Permettre des tests destructifs à faible coût des systèmes de blindage qui reproduisent mieux les résultats des blessures réelles, en vue d'optimiser les systèmes de blindage.

Valeur maximale du contrat:

Ce défi peut amener la création de plusieurs contrats.

Le financement maximal pour tout contrat de la phase I découlant de ce défi est de 200 000,00 $ CAD (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s'il y a lieu.

Le financement maximal pour tout contrat de la phase 2 découlant de ce défi est de 1 000 000,00 $ CAD (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s'il y a lieu. Seules les entreprises admissibles qui ont complété la phase 1 avec succès seront prises en considération dans le cadre de la phase 2.

La divulgation de l'estimation du financement disponible est faite de bonne foi et n'engage aucunement le Canada à payer cette somme.

Déplacement : On ne prévoit aucun déplacement.

Les propositions de solutions peuvent uniquement être présentées par une petite entreprise qui satisfait aux critères suivants :

• être à but lucratif
• être constituée au Canada (au fédéral ou au provincial)
• compter au plus 499 employés équivalent temps plein (ETP)^{Note de bas de page *}
• mener des activités de recherche-développement au Canada
• verser présentement au moins 50 % de ses salaires, rémunérations et honoraires annuels à des employés et à des entrepreneurs qui passent la majeure partie de leurs heures de travail au Canada^{Note de bas de page *}
• compter au moins 50 % de ses employés ETP dont le lieu de travail habituel est au Canada^{Note de bas de page *}
• compter au moins 50 % de ses cadres supérieurs (vice-président ou niveaux supérieurs) dont la résidence principale est au Canada^{Note de bas de page *}

Tous les ministères et organismes qui publient des défis dans le cadre du programme SIC, qu'ils offrent ou non une subvention ou un contrat comme instrument financier de soutien à la recherche et au développement (R et D) dans la première et la deuxième phases, évalueront les demandes et les soumissions de toutes les petites entreprises en se basant sur des questions types. Les formulaires de demande en ligne et le système de soumission comprendront ces questions types et des indications sur la longueur des réponses.

Processus d'évaluation

Les demandes ou soumissions complètes présentées seront transmises au ministère ou à l'organisme qui a publié le défi, ainsi qu'au Programme d'aide à la recherche industrielle (PARI) à des fins d'évaluation. Le ministère ou l'organisme qui parraine le défi a la prérogative de décider à quelles entreprises il octroie du financement dans le cadre de la première la phase. Toutes les entreprises qui présentent une demande ou une soumission recevront des commentaires.

Ce qui suit vise à donner des indications sur les questions qui pourraient être posées dans le cadre du processus de présentation de demandes ou de soumissions avant l'acceptation de ces dernières reçues d'entreprises admissibles. Les informations ci-dessous peuvent être utilisées pour évaluer les demandes et peuvent être modifiées en tout temps.

Innovation

• Soyez prêt à indiquer le niveau de maturité technologique (NMT) de départ de la solution et le NMT prévu au terme de la première phase. Rappel : la première phase est réservée aux solutions de niveaux 1 à 4 de l'échelle du NMT.
• Soyez prêt à décrire le caractère novateur de votre solution et la façon dont elle fait progresser l'état des connaissances par rapport aux technologies existantes, notamment les solutions concurrentes. Veuillez inclure dans votre description les bases scientifiques et technologiques sur lesquelles repose la solution que vous proposez.
• Soyez prêt à déterminer les principaux risques scientifiques et techniques liés à votre solution et la manière dont ces risques seront gérés dans la première phase.

Avantages pour le Canada

• Soyez prêt à fournir une brève description de la solution que vous proposez et de la façon dont elle résout le problème cerné par le ministère ou l'organisme qui a publié l'énoncé de défi.
• Soyez prêt à décrire les avantages pour le Canada qui pourraient découler d'un développement réussi de votre solution en mettant l'accent sur trois types d'avantages : les avantages économiques, les avantages sur le plan de l'innovation et les avantages pour le public.

Avantages économiques : considérez l'incidence de la solution proposée sur la croissance de votre entreprise et d'autres entreprises au Canada. Il peut s'agir du développement de nouvelles grappes industrielles et chaînes d'approvisionnement. Il faut prendre en compte le nombre d'emplois créés, le nombre d'emplois bien rémunérés, la hausse des recettes liée au projet, etc.

Avantages sur le plan de l'innovation : l'apport escompté de la solution proposée à la création ou à l'amélioration d'innovations industrielles ou technologiques récentes au sein de votre entreprise. Par exemple, les retombées potentielles, la création de propriétés intellectuelles, l'incidence de la nouvelle technologie sur la productivité, etc.

Avantages pour le public : la contribution prévue de la solution proposée pour la population canadienne en général, notamment des pratiques commerciales et d'embauche inclusives (par ex. l'équilibre entre les sexes) et un investissement dans les compétences et la formation, ainsi que dans l'environnement.

Capacité de gestion et technologique

• Soyez prêt à préciser le plan de travail de la première phase, notamment les principales étapes et activités prévues, le délai total prévu pour compléter la première phase (pas plus de six mois), les ressources requises pour achever le projet et les principaux critères de réussite.
• Soyez prêt à préciser les risques potentiels du projet (par ex. risques financiers, gestion du projet, ressources humaines, etc.) qui peuvent menacer la réussite du développement de la solution et leur gestion dans la première phase.
• Soyez prêt à donner une brève description de l'équipe de mise en œuvre du projet, notamment les membres, les partenaires, leurs rôles et responsabilités, ainsi que la pertinence de leur expertise dans le cadre du projet. Les membres de l'équipe doivent comprendre un chef de projet.
• Soyez prêt à expliquer les mesures prises par votre entreprise pour favoriser une plus grande intégration dans ses activités d'innovation. Un des objectifs du programme consiste à favoriser une plus grande participation des groupes sous-représentés (par ex. les femmes, les Autochtones, les jeunes, les personnes handicapées et les membres des minorités visibles) à l'économie de l'innovation.

Capacité financière

• Soyez prêt à fournir une proposition financière pour la recherche et le développement de la première phase. Assurez-vous de vérifier les détails de chaque défi publié relatifs aux coûts admissibles ou non et au maximum de financement disponible pour la première phase.
• Soyez également prêt à fournir de l'information sur le financement reçu d'autres ordres de gouvernement (fédéral, provincial et municipal) pour le travail que vous proposez dans votre demande ou soumission.
• Soyez prêt à préciser la surveillance et les contrôles financiers que votre entreprise a mis en place pour gérer les fonds publics advenant qu'elle soit choisie pour entamer la première phase.

Commercialisation

• Soyez prêt à préciser comment vous envisagez la commercialisation de votre solution et comment vous comptez atténuer les risques ou les obstacles potentiels relatifs à sa commercialisation ultérieure.

Guide d'application

La source officielle des critères d'évaluation pour ce défi est le système électronique d'appel d'offres du gouvernement (https://achatsetventes.gc.ca/donnees-sur-l-approvisionnement/appels-d-offres/PW-18-00816551 pièce jointe 1)

En cas de divergence entre les informations ci-dessous et les informations publiées sur Achats et Ventes, Achats et Ventes aura préséance.

Note minimale de passage

40

Total maximal possible

80

S'il vous plaît visitez Achats et ventes pour toutes les questions et réponses reliées à ce défi.

S'il vous plaît visitez Achats et ventes pour toutes les questions et réponses relatives à l'appel de propositions.

Si vous avez une question à propos d'un défi, veuillez l'envoyer à ISED-ISDE@canada.ca.

Vous pouvez également consulter la Foire aux questions sur le programme Solutions innovatrices Canada.

Un lexique est aussi disponible.