Inginerii din Elveţia au implementat o tehnologie nouă de scanare a stării podurilor, folosită de curând la piramide şi în spaţiu

Elveţia e una din ţările care se mândreşte enorm cu infrastructura sa de drumuri, poduri şi tunele, pe de o parte, dar şi cu capacităţile inginereşti de a realiza lucrări extrem de complexe de construcţie şi mentenanţă a acestora. Nu în zadar până şi Germania apelează adeseori la echipele elveţiene atunci când are operaţiuni complexe, menţionându-le capacităţile celor din urmă. Acum Elveţia va începe implementarea pe larg a unei noi tehnologii de scanare a stării podurilor, dezvoltată din inginerii săi, care a fost folosită de curând la piramide şi la explorări spaţiale.

E vorba de tehnologia elaborată de compania elveţiană Mondaic, care a fost fondată în 2018 ca un start-up din cadrul universităţii ETH Zurich, compus din studenţii de la această universitate. Universitatea elveţiană are asemenea programe prin care echipele de studenţi care au idei inovatoare pot beneficia de investiţii iniţiale din partea universităţii, până ajung la o maturitate a idei, iar ulterior, când studenţi absolvă, aceştia sunt deja pregătiţi să-şi ia avântul ca un start-up în toată legea.

Pe atunci, în 2018, un grup de studenţi ingineri, ghidaţi de profesorii lor, a elaborat un seismometru ultra sensibil, care poate înregistra cele mai mici vibraţii, pe care l-au cooptat cu algoritmi sofisticaţi de descifrare a datelor înregistrate. Seismometrul lor a fost transmis către NASA atunci şi a ajuns la bordul sondei InSight, care a aterizat pe Marte în 2018. El a fost folosit pentru a scana solului planetei, dar încă e atunci devenise clar că tehnologia poate avea mult mai multe aplicări şi pe Pământ.

Iar această tehnologie a fost puternic dezvoltată de aceeaşi echipă de ingineri de la Mondaic, ajungând acum la o maturitate demonstrată, care are aplicări utile, comerciale şi de cercetare. Aceeaşi tehnologie, în forma sa evoluată, a fost folosită la Marea Piramidă din Giza, unde a ajutat la descoperirea unui nou coridor neştiut anterior. Acolo prima descoperire a avut loc cu radiografie cu muoni, iar tehnologia Mondaic a fost cea care a conturat cu o precizie o cartografiere a acelui tunel înainte de orice lucrări sau săpături la el.

Cum funcţionează, deci, tehnologia, şi cum va fi ea aplicată acum la poduri? Principiul de funcţionare presupune existenţa unui dispozitiv ce acţionează drept sursă de ultrasunet, care transmite undele de ultrasunet într-un obiect, acestea circulând prin el. Un grup de senzori e montat pe acelaşi obiect pentru a detecta cum se propagă aceste sunete prin acel obiect.

Din cauza că aceste structuri sunt realizate din material dur, cum ar fi betonul, identificarea relativ simplă, ca la un aparat medical de ultrasonografie, e imposibilă. Aşa că inginerii elveţieni folosesc o dublură modelată digital a aceluiaşi obiect, în care sunt introduse toţi parametrii obiectului studiat, de la dimensiuni exacte până la materialul din care e compus obiectul, pentru modelarea corectă a densităţii şi texturi structurii interioare.

Astfel, elveţienii îşi creează un model digital pe care-l pot folosi într-o simulare în care acelaşi tip de dispozitive cu ultrasunet şi acelaşi tip şi număr de senzori sunt amplasaţi şi pe modelul digital. Iar acea simulară arată cum ar trebui să se propage undele în cazul unei texturi corecte şi ce valori ar trebui să citească fiecare senzor.

Apoi, aceste date sunt contrapuse cu datele din viaţa reală, nu înainte de a face o calibrare la verificarea reacţiilor din viaţa reală la acelaşi material. Tehnologia elveţienilor compară ceea ce înregistrează senzorii de pe obiectul real cu ceea ce ar fi trebuit să înregistreze în modelul digital şi identifică astfel variaţiile atipice. Iar întrucât senzorii sunt mai mulţi şi sunt poziţionaţi tridimensional, sunt folosiţi algoritmi avansaţi ce cumulează informaţiile de la mai mulţi dintre ei şi astfel se obţine localizarea spaţială exactă a punctul unde există devieri atipice.

Iar asta înseamnă că atunci când se scanează pilonul de susţinere al unui pod, spre exemplu, tehnologia poate identifica lipsa sau prezenta unui fisuri interne şi slăbiri structurale înainte ca acestea să fie vizibile la exterior. Şi e valabil pentru toate elementele unui pod — de la grinzi care susţin partea carosabilă, până la cabluri de tensionare pe care sunt suspendate elementele construcţiei.

Astfel, autorităţile elveţiene vor putea inspecta podurile mult mai profund şi mai comprehensiv, alegându-se cu o hartă digitală clară în care e certificată compoziţia structurală a acelui pod, cu indicarea tuturor punctelor problematice, dacă acestea există, şi cu indicarea valorilor şi gradului de uzură, ştiindu-se din timp cât de grave sunt anumite devieri, dacă ele se încadrează în limitele admisibile, dacă e ceva ce evoluează rapid, dacă trebuie intervenit urgent sau dacă se pot planifica din timp lucrări.

La final, se vor obţine poduri mai sigure, cu programe de mentenanţă şi reparaţii programate şi realizate în funcţie de starea lor de facto, evitându-se situaţiile când un pod ar putea avea probleme invizibile în interiorul construcţiei sale.

„Totul vine de la fizica undelor”, spun inginerii elveţieni, declarând că principiul de scanare a obiectelor cu unde şi studierea rezonanţei lor nu e nou, bineînţeles. Dar calibrarea exactă a undelor şi mai ales folosirea dublurilor digitale a dat şansa unui cu totul alt nivel de rezultate, care a fost posibil prin calcule avansate matematice a undelor şi intersectarea lor. Anume aici se ascunde plusvaloarea acestei tehnologii, iar pe lângă Elveţia, deja şi Germania a contractat-o pentru acelaşi scop de scanare a obiectelor mari de infrastructură.

Mai mult ca atât, aceeaşi tehnologie va fi folosită în Elveţia nu doar la scanarea stării obiectelor de infrastructură mai vechi, ci şi la cele nou construite, întrucât se va putea vedea din start dacă structura internă e omogenă, dacă nu există goluri de aer care să nască vulnerabilităţi şi dacă toată consistenţa materialului e cea potrivită cu specificaţiile din proiect. Elveţia nu avea nici până acum o problemă cu calitatea obiectelor noi de infrastructură, dar, la nevoie, se va putea folosi şi această tehnologie pentru o verificare suplimentară.

Şi aceeaşi echipă de ingineri spune că tehnologia lor a fost testată cu succes şi va fi aplicată şi în aviaţie, la scanarea structurii fuzelajelor de aeronave şi rachete. „Avem multe domenii de aplicare, unde tehnologia se dovedeşte a fi extrem de utilă, prin urmare abia aşteptăm să muncim în toate aceste direcţii”, spun inginerii elveţieni. Visul lor e ca într-o zi o navă spaţială inspectată cu tehnologia lor să ajungă pe Marte, de acolo de unde a început şi tehnologia lor.