Quand l'université devance l'industrie : pourquoi le laboratoire XR de Bielefeld offre un aperçu de l'avenir du génie mécanique

Lutter contre la pénurie de compétences : comment la réalité étendue façonne les ingénieurs de demain

Siemens et Sony passent aux choses sérieuses : pourquoi ces lunettes XR représentent la tendance la plus importante en ingénierie

Pendant longtemps, la réalité virtuelle en ingénierie a été perçue comme un simple outil de visualisation, certes fascinant, mais coûteux. La conception se faisait sur des écrans 2D plats ; les lunettes VR n'étaient utilisées qu'en toute fin de processus. Mais cette interruption, source d'erreurs et chronophage, appartient désormais au passé. À l'Université des Sciences Appliquées de Bielefeld (HSBI), un changement de paradigme technologique est en cours, susceptible de façonner l'avenir du génie mécanique. C'est la première université allemande à utiliser les nouvelles lunettes SRH-S1 XR de Sony, spécialement conçues pour le secteur de l'entreprise, dans son enseignement. Leur particularité : grâce à une intégration poussée inédite dans l'écosystème CAO de Siemens, ces lunettes se transforment d'un simple dispositif d'affichage en un véritable outil de création. Pour l'industrie, cette avancée promet des gains d'efficacité considérables et des réductions de coûts importantes ; pour le secteur de l'éducation, c'est une solution novatrice à la pénurie chronique de main-d'œuvre qualifiée. Plongez au cœur d'un laboratoire visionnaire et découvrez une technologie qui révolutionnera notre conception spatiale.

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• HSBI | HSBI est la première université en Allemagne à utiliser les lunettes Sony XR dans l'enseignement – ​​un outil pour concevoir dans une nouvelle dimension

La fin des écrans 2D : comment les lunettes XR de Sony réinventent le design industriel

Il est rare qu'une simple conférence dans une université de sciences appliquées allemande offre un aperçu de l'avenir de toute une industrie. C'est pourtant le cas au laboratoire de réalité virtuelle de l'Université de sciences appliquées de Bielefeld (HSBI), où le professeur Jan Robert Ziebart, du département d'ingénierie et de mathématiques, est le premier en Allemagne à utiliser le casque de réalité étendue Sony XR SRH-S1 dans le cadre d'un enseignement universitaire régulier. Cet appareil, développé en étroite collaboration entre la société technologique japonaise Sony et le géant des logiciels industriels Siemens, marque un tournant : la réalité étendue n'est plus seulement un outil de visualisation, mais un véritable instrument de conception, directement connecté à l'une des principales plateformes de CAO au monde.

Cette évolution mérite une analyse approfondie des politiques économiques, technologiques et éducatives. Derrière un étudiant dans un laboratoire de Bielefeld, utilisant des lunettes connectées pour concevoir une imprimante 3D virtuelle, se cache une révolution mondiale dans le processus de développement de produits en génie mécanique, un marché de plusieurs milliards d'euros dans le secteur de la réalité étendue (XR) et une solution à l'une des pénuries de compétences les plus criantes en Allemagne.

Le dispositif : la substance technologique derrière le battage médiatique

Avant d'aborder les implications économiques, il convient d'examiner attentivement les détails techniques. Le Sony SRH-S1 n'est ni un produit grand public ni un accessoire de jeu. Il s'agit d'un casque XR professionnel autonome, lancé par Sony début 2025 au prix de 4 750 $ US – exclusivement destiné au marché des entreprises et initialement disponible en précommande directement auprès de Siemens.

Les caractéristiques techniques justifient le prix. L'appareil utilise des micro-écrans OLED ECX344A de Sony, offrant une résolution de 13,6 mégapixels par œil, soit 3 552 × 3 840 pixels. Il surpasse même l'Apple Vision Pro, qui se limite à 11,7 mégapixels par œil. La reproduction des couleurs atteint 96 % de l'espace colorimétrique professionnel DCI-P3, avec une luminosité de 1 000 nits et une fréquence de rafraîchissement de 90 images par seconde. Le processeur Qualcomm Snapdragon XR2+ Gen 2 alimente l'appareil. Il intègre une fonction de transmission vidéo couleur et un mécanisme de visière relevable permettant une transition fluide entre réalité réelle et réalité augmentée. Le contrôle s'effectue via deux manettes conçues sur mesure : un pointeur de type stylo et une bague de contrôle pour l'autre main, toutes deux conçues pour une interaction précise avec les objets tridimensionnels.

L'innovation technique cruciale réside toutefois non seulement dans le matériel, mais aussi dans l'intégration logicielle. Avec « Siemens NX Immersive Engineering », le système offre une connexion directe et poussée à l'écosystème Siemens NX CAD, l'une des applications de conception les plus utilisées dans l'industrie mondiale. Le système se compose de trois modules interconnectés : NX Immersive Explorer pour les revues de conception et la visualisation collaborative, NX Immersive Designer pour le travail de conception direct et en temps réel, et NX Immersive Collaborator pour les revues d'équipes multisites. L'intégration est si poussée que le mode VR est accessible directement depuis NX en un seul clic, sans exportation de données ni conversion de format. C'est là le véritable bond en avant par rapport aux approches VR précédentes en ingénierie : ce qui était autrefois une interruption fastidieuse est désormais un flux de travail parfaitement fluide.

Le contexte économique : un marché en transition

L'investissement de HSBI dans cette technologie intervient à un moment où le marché mondial de la réalité étendue connaît une croissance exceptionnelle. Les analystes de marché estiment que le marché mondial de la XR atteindra environ 253,5 milliards de dollars en 2025. D'ici 2034, il devrait dépasser les 2 100 milliards de dollars, soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 25,5 %. D'autres analystes, selon leur méthodologie, arrivent à des chiffres légèrement plus prudents : Market Research Future estime le marché à 51,3 milliards de dollars en 2024 et prévoit qu'il atteindra près de 300 milliards de dollars d'ici 2035, avec un TCAC de 17,4 %. Cet écart d'estimations s'explique par les différentes définitions du marché : certaines études incluent les segments matériels, logiciels et de services connexes de manière plus globale que d'autres.

Le marché allemand, en particulier, connaît une croissance significative. Selon les estimations du secteur allemand des machines, le marché intérieur de la réalité augmentée et de la réalité virtuelle devrait atteindre 21 milliards d'euros d'ici 2028. De plus, près de 75 % des entreprises allemandes utilisent désormais la réalité virtuelle ou augmentée dans leurs activités quotidiennes, et la quasi-totalité des utilisateurs se déclarent satisfaits des résultats obtenus.

Pour le génie mécanique et le développement de produits en particulier, les promesses d'efficacité de la réalité étendue (XR) ne sont plus purement théoriques. Des systèmes comme NX Immersive Designer sont conçus pour accroître la productivité des processus de conception de géométries complexes jusqu'à 30 %. Ce résultat est obtenu en raccourcissant les cycles d'itération : au lieu de modifier un modèle sur ordinateur, de le transférer sur le casque de réalité virtuelle, de le vérifier, de retirer le casque, de le modifier à nouveau, puis de le remettre – un processus toléré dans la recherche académique mais jugé non compétitif dans l'industrie – l'intégration directe de la CAO permet des corrections en temps réel, sans interruption. La logique économique est simple : chaque itération gagnée lors de la phase de conception virtuelle réduit les coûts liés aux prototypes physiques, aux modifications de fabrication et aux processus d'homologation.

Pourquoi la réalité virtuelle seule ne suffit pas : les limites des approches précédentes

Pour bien saisir l'intérêt de cette nouvelle approche, il est essentiel de considérer les limites des pratiques de réalité virtuelle (RV) antérieures en ingénierie. Si les systèmes de RV se sont largement implantés dans les entreprises industrielles ces dernières années, ils ont toujours souffert d'une limitation fondamentale : il s'agissait d'outils de visualisation, et non d'outils de création. Les ingénieurs pouvaient explorer un modèle 3D finalisé en RV, appréhender les échelles et saisir plus intuitivement les relations spatiales ; mais dès qu'une modification s'avérait nécessaire, il fallait retirer le casque, allumer l'ordinateur, ajuster la conception dans le logiciel de CAO, puis la préparer à nouveau pour l'affichage en RV.

Cette interruption des médias a un coût réel. Elle perturbe le flux créatif et analytique de la conception, accroît les efforts nécessaires aux boucles de rétroaction et rend difficile la justification, d'un point de vue commercial, de l'utilisation de la VR lors des premières phases itératives de conception, là où la valeur ajoutée serait pourtant la plus importante. De plus, la création d'environnements VR de haute qualité pour des machines ou des espaces de travail spécifiques est traditionnellement extrêmement chronophage. Par conséquent, cette technologie n'est souvent économiquement viable que pour les applications de formation à grande échelle ou la vérification finale des conceptions finalisées, mais pas pour le travail de développement itératif proprement dit.

La réalité étendue dépasse cette limitation en ne masquant pas complètement l'environnement réel, mais en le superposant à des éléments virtuels. Ceci offre non seulement des avantages cognitifs — l'utilisateur conserve son orientation spatiale, peut utiliser un clavier physique et évite les collisions avec des obstacles — mais transforme aussi fondamentalement la manière dont les modèles numériques peuvent être utilisés. Le design créé à l'écran est simultanément présent dans l'espace physique, tangible, vérifiable et modifiable.

Dimension économique de l'éducation : L'HSBI comme anticipation du marché du travail

La décision de l'HSBI d'intégrer le Sony SRH-S1 à son cursus, une première en Allemagne, constitue non seulement un choix technologique, mais surtout un choix stratégique en matière d'économie de l'éducation. Elle anticipe une évolution que le marché du travail allemand pour les ingénieurs n'a pas encore pleinement intégrée, mais qu'il intégrera très probablement.

La situation actuelle du marché de l'emploi des ingénieurs en Allemagne est caractérisée par un paradoxe structurel. Selon une analyse d'octobre 2025, on comptait en moyenne 194 postes vacants d'ingénieurs et de spécialistes informatiques pour seulement 100 chômeurs dans le même secteur – un indicateur de pénurie chronique de main-d'œuvre qualifiée. Parallèlement, les compétences requises évoluent rapidement : au cours des dix prochaines années, environ 315 000 ingénieurs et spécialistes informatiques prendront leur retraite. Une étude récente de VDI, datant de mars 2026, révèle que 80 % des ingénieurs interrogés prévoient de devoir développer leurs compétences dans les trois prochaines années pour rester compétitifs. Les répondants citent les progrès technologiques en intelligence artificielle et en automatisation (87 %) comme principal facteur de ce besoin de formation continue, suivis par la pression concurrentielle (57 %).

Dans ce contexte, une familiarisation précoce avec la conception assistée par la réalité étendue (XR) n'est pas un luxe académique, mais un véritable atout concurrentiel sur le marché du travail. L'Association des ingénieurs allemands (VDI) a explicitement plaidé pour l'intégration systématique des compétences d'avenir, telles que les compétences numériques et en intelligence artificielle, ainsi que le travail interdisciplinaire, dans la formation des ingénieurs. HSBI répond précisément à cette exigence grâce à l'utilisation du SRH-S1 : les étudiants apprennent non seulement à utiliser un outil, mais développent également une compréhension conceptuelle des possibilités et des limites d'une technologie qui façonnera leur vie professionnelle.

Le professeur Ziebart insiste explicitement dans son enseignement sur le fait que cette compréhension doit également être critique. Toutes les applications ne justifient pas les efforts déployés pour créer un environnement XR. La création d'un tel environnement exige du temps, une expertise technique et des données pertinentes. Son utilisation est pertinente lorsque l'espace de conception est trop complexe pour une visualisation 2D sur un écran, lorsque les collisions spatiales entre différents composants doivent être testées collaborativement par des groupes d'étudiants, ou lorsqu'il est nécessaire de simuler des situations dangereuses impossibles à reproduire dans la réalité. Cette capacité à peser le pour et le contre – quand la XR est-elle utile, et quand représente-t-elle un effort inutile ? – constitue en elle-même une compétence très recherchée.

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L’effet de signalisation industrielle : ce que Siemens et Sony espèrent réaliser avec leur partenariat

La collaboration technologique entre Siemens et Sony n'est pas le fruit du hasard et ne se limite pas au casque SRH-S1. Elle s'inscrit dans une stratégie de positionnement sur le marché dont les deux entreprises tirent profit. Siemens, dont le système de CAO NX figure parmi les plateformes de conception les plus utilisées au monde, ouvre un nouveau canal d'utilisation pour son logiciel grâce à l'intégration de la réalité étendue (XR) et fidélise sa clientèle, au moment même où la transition vers la plateforme cloud NX X s'accélère. De son côté, Sony, dont les ambitions professionnelles en matière de XR se concrétisent sous la nouvelle marque XYN, acquiert immédiatement une crédibilité industrielle et un cas d'usage clairement défini pour son casque professionnel grâce à ce partenariat avec Siemens.

La dimension stratégique va encore plus loin : en 2025, Siemens a lancé son premier concours international de conception immersive, qui a attiré plus de 900 étudiants issus de plus de 230 universités dans 38 pays. Une équipe de l’université Friedrich-Alexander d’Erlangen-Nuremberg a remporté le concours, impressionnant le jury avec son projet « BatteryTwin XR » – un jumeau numérique du cycle de vie des batteries de véhicules électriques. D’un point de vue économique, ce concours peut être interprété comme une stratégie écosystémique classique : Siemens et Sony investissent dans la formation d’une génération d’ingénieurs familiarisés avec leur technologie, créant ainsi une demande et une expertise durables pour leurs produits. L’HSBI, première université allemande à utiliser ce dispositif dans son enseignement, s’inscrit ainsi dans une stratégie de développement de marché délibérée, menée par de grandes entreprises industrielles.

Le processus de conception évolue : de l'écran 2D à l'espace de travail tridimensionnel

Pour bien saisir l'impact transformateur de cette nouvelle approche, il est nécessaire d'examiner le processus de conception CAO classique. Pendant des décennies, ce processus s'est déroulé devant un écran bidimensionnel. Les objets tridimensionnels sont modélisés, mais toujours visualisés uniquement par projection sur une surface plane. Pour examiner tous les aspects d'un modèle, il faut le faire pivoter manuellement. Les intuitions relatives aux relations spatiales, aux collisions entre les composants et à l'ergonomie d'une conception émergent dans l'esprit de l'ingénieur, grâce à la rotation mentale, à l'expérience et à l'intuition.

Cet effort cognitif est considérable et sujet à erreurs. Des études montrent que le raisonnement spatial est l'une des ressources cognitives clés, mais inégalement réparties, en ingénierie. La réalité virtuelle (RV) et la réalité étendue (XR) démocratisent ce processus : elles externalisent la rotation mentale en une expérience physique. Ceux qui peuvent se déplacer autour d'une maquette comme si elle était physiquement présente dans l'espace peuvent appréhender les relations spatiales avec un effort cognitif considérablement réduit et un taux d'erreur bien moindre.

L'impact sur les processus de conception collaborative est encore plus important. Dans un projet où plusieurs étudiants ou équipes d'ingénieurs travaillent sur le même espace physique — comme dans l'exemple de Bielefeld, où trois groupes transforment simultanément une imprimante 3D hors service —, la détection des conflits est traditionnellement un processus long et sujet aux erreurs. La réalité étendue (XR) permet de rassembler toutes les conceptions individuelles dans un même espace virtuel et de vérifier visuellement et instantanément si les composants s'emboîtent, s'obstruent ou diffèrent. NX Immersive Collaborator va plus loin et permet ce processus de révision collaborative à distance, c'est-à-dire entre des équipes situées sur différents sites, en temps réel.

Limites et questions ouvertes : là où la technologie est encore en développement

Une analyse objective ne saurait ignorer les limites de cette technologie. À 4 750 $, le Sony SRH-S1 représente un investissement conséquent, un obstacle de taille pour la plupart des PME et, surtout, pour de nombreux établissements d’enseignement. HSBI peut jouer un rôle pionnier en utilisant cet appareil de manière précoce et ciblée pour la recherche et l’enseignement – ​​un investissement justifié d’un point de vue stratégique et de politique éducative, mais difficilement transposable à un public plus large.

À cela s'ajoute l'effort toujours considérable que représentent la préparation des données et l'intégration du système. Si l'intégration directe de NX simplifie considérablement le flux de travail, le système exige un environnement logiciel homogène. Les entreprises et les universités utilisant d'autres systèmes de CAO, tels qu'Autodesk Inventor, CATIA ou SolidWorks, ne bénéficient pas encore de l'intégration spécifique Siemens-Sony. Le marché des outils de conception XR largement compatibles demeure fragmenté.

Des questions d'ergonomie demeurent. Le port d'un casque pendant plusieurs heures impose des contraintes physiques et visuelles à l'utilisateur, pouvant engendrer de la fatigue selon les circonstances. Le SRH-S1, avec son bandeau en forme d'anneau et sa visière relevable, est conçu pour un port prolongé, mais son utilisation optimale au quotidien en milieu industriel – intermittente, pour les phases intensives de tests de collision ou de revue de conception – ne correspond probablement pas à une journée de travail de huit heures avec le casque.

Enfin, la question de la sécurité des données en entreprise est loin d'être anodine. Les données CAO figurent parmi les informations les plus sensibles d'une entreprise industrielle. Dès lors que ces données sont intégrées à des plateformes XR basées sur le cloud – comme c'est le cas avec NX X – de nouvelles exigences apparaissent en matière de protection des données, de gestion des accès et de sécurité informatique, qui doivent être traitées avec une attention particulière dans le cadre réglementaire de l'UE.

L’enseignement supérieur comme indicateur précoce : que révèle l’initiative HSBI sur le niveau de préparation technologique ?

Ce n'est pas un hasard si le rôle pionnier dans l'utilisation de cette technologie est revenu à une université de sciences appliquées et non à une grande entreprise. Les universités sont souvent en avance sur les PME en matière d'adoption technologique, mais aussi plus ouvertes aux applications expérimentales que les entreprises industrielles traditionnelles. En ce sens, l'initiative HSBI constitue un indicateur précoce pertinent du niveau de maturité de la technologie : elle montre que celle-ci est suffisamment mature pour être utilisée couramment par des non-spécialistes, mais qu'elle se trouve encore dans une phase où elle est principalement employée dans des environnements favorisant l'apprentissage et dotés d'une vocation pédagogique explicite.

Cette phase – que nous appellerons phase des utilisateurs pionniers dans le domaine de l'éducation – est cruciale pour la diffusion d'une technologie dans les pratiques industrielles à grande échelle. Elle forme une génération de diplômés qui maîtrisent l'outil, connaissent ses atouts et ses faiblesses, et qui, plus tard dans leur carrière, le demanderont et l'intégreront activement dans les entreprises industrielles. Dans la théorie de la diffusion d'Everett Rogers, l'utilisation innovante des technologies de l'information et de la communication (UICC) correspondrait aux « premiers adoptants » – ces acteurs qui, par leur utilisation crédible d'une innovation, établissent le lien essentiel avec la majorité précoce.

D'autres universités ont exploré des voies similaires, quoique moins avancées technologiquement : la HTW Dresden étudie l'utilisation de la réalité virtuelle en génie mécanique pour la simulation des matériaux et des processus d'assemblage ; l'Université des sciences appliquées d'Ostfalia teste l'apprentissage basé sur la réalité augmentée en génie de la production pour les tâches de maintenance et de planification ; et la DHBW Stuttgart intègre la réalité augmentée et la réalité virtuelle dans ses cursus d'ingénierie afin de rendre les processus invisibles aux étudiants. Cependant, l'approche de HSBI avec le SRH-S1 est fondamentalement différente : elle marque un passage d'un paradigme d'observation à un paradigme de création, constituant ainsi un véritable changement de paradigme.

Signification plus profonde : La pensée spatiale comme facteur de compétitivité

Derrière l'analyse technique et économique se cache une question anthropologique fondamentale pour l'ingénierie : comment les êtres humains pensent-ils en trois dimensions, et comment l'éducation peut-elle favoriser cette pensée ? Le raisonnement spatial n'est pas réparti uniformément au sein de la population. Il peut être développé, mais dans un cadre scolaire traditionnel, avec un tableau noir et un écran de CAO affichant un affichage bidimensionnel, les limites de la formation apparaissent rapidement.

La technologie XR a le potentiel de réduire cette inégalité cognitive. Ceux qui peuvent se déplacer autour de leur maquette, expérimenter l'échelle à l'échelle 1:1, visualiser les collisions au lieu de les calculer, développent une compréhension plus intuitive de l'espace – indépendamment de leurs aptitudes innées en raisonnement spatial. Cela a des conséquences directes sur la qualité des conceptions, la diversification du métier d'ingénieur et l'inclusion des groupes traditionnellement sous-représentés dans le domaine du design classique.

Parallèlement, cette technologie transforme la répartition des tâches dans le processus de conception. Grâce à NX Immersive Collaborator, les revues de conception et la détection des conflits ne nécessitent plus de présence physique et peuvent être réalisées à distance, modifiant ainsi la géographie du travail d'ingénierie. Les équipes de Stuttgart peuvent collaborer avec les concepteurs de Bielefeld et les fournisseurs de Varsovie dans un espace de travail virtuel partagé. Cette possibilité n'est pas nouvelle – elle existait déjà avec les outils de collaboration en réalité virtuelle – mais son intégration dans un système de CAO professionnel lui confère une praticité inédite.

Perspectives : De l'expérimentation à la pratique

L'initiative HSBI n'en est qu'à ses débuts et son évolution reste incertaine. Toutefois, certaines pistes de développement se dessinent au regard des tendances actuelles. Le marché de la XR dans son ensemble continuera de croître, porté par la baisse des prix du matériel, l'amélioration des technologies d'affichage, la connectivité cloud via la 5G et un écosystème d'applications industrielles de plus en plus vaste. Concernant le Sony SRH-S1 en particulier, il est crucial de savoir si, et à quelle vitesse, Siemens étendra l'intégration NX à d'autres flux de travail CAO et PLM, et si le système parviendra à s'imposer auprès d'une clientèle industrielle plus large, notamment les PME.

Le message adressé à l'enseignement supérieur est clair : former des ingénieurs sans leur fournir les outils nécessaires à la prochaine génération d'ingénieurs risque de creuser un fossé entre leur formation et la réalité du terrain. Ce fossé est coûteux pour l'économie car il allonge les périodes de formation, abaisse le niveau de qualification et alourdit la pression sur les budgets de formation des entreprises. Dans un contexte où 80 % des ingénieurs allemands estiment avoir un besoin important de formation continue et où 315 000 travailleurs qualifiés prendront leur retraite dans les dix prochaines années, combler ce fossé n'est plus une question théorique, mais un enjeu de compétitivité industrielle.

L'Institut HSBI de Bielefeld a trouvé une solution grâce à un appareil unique et à un professeur déterminé : la meilleure façon de se préparer à l'avenir du design, c'est de concevoir dans le futur. Dès maintenant. En laboratoire. Avec des lunettes qui transforment le monde réel en un monde augmenté et font d'un simple outil de vision un véritable instrument de création.

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Konrad Wolfenstein

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