Trois nouvelles technologies inhabituelles pour l'inspection et l'entretien des ponts

Aux États-Unis, près de la moitié des ponts ont au moins 50 ans et 7,5 % sont considérés comme structurellement déficients, selon le consultant WSP.

En Europe, environ 10 % des deux millions de ponts de la région seraient dans un état potentiellement dangereux, selon Christian Tridon, fondateur de la conférence Eurobridge.

Au Japon, 30 % des ponts ont déjà atteint leur durée de vie prévue de 50 ans, tandis que dans 15 ans, environ 80 % d’entre eux pourraient être obsolètes, selon une estimation.

Les récents effondrements de ponts très médiatisés, notamment l'effondrement du pont Morandi en 2018 en Italie qui a tué 43 personnes, et l'effondrement du pont Carola à Dresde, en Allemagne, l'année dernière, soulignent la nécessité d'une inspection et d'une maintenance plus rapides et plus efficaces.

De nouvelles technologies sont en cours de développement pour le secteur de la construction afin de relever le défi en rendant le processus d’inspection plus rapide et plus efficace, ainsi qu’en offrant des capacités d’inspection dans les zones difficiles d’accès des structures.

Dans le briefing Construction d'aujourd'hui, nous mettons en lumière trois innovations inhabituelles du monde entier qui ont été développées à cet effet :

1) Le drone à ventouse inhabituel qui peut inspecter des structures inaccessibles

Les drones utilisés pour l’arpentage et la cartographie, le suivi des progrès et même l’inspection et l’assurance qualité sont devenus relativement courants dans la construction au cours des dernières années.

Le drone d'Aithon Robotics utilise des ventouses de grande capacité pour s'accrocher aux zones difficiles d'accès des structures (Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Aithon Robotics)

Mais imaginez un drone qui ne se contente pas de survoler ou de dépasser des structures construites, mais qui peut s'y attacher pour effectuer des inspections plus détaillées, et même des échantillonnages de carottes et des forages.

C'est ce qu'a fait une équipe de spécialistes en technologie et en ingénierie de l'université ETH Zurich en Suisse, en créant une nouvelle entreprise appelée Aithon Robotics.

Aithon Robotics a développé un nouveau type de drone qui utilise des pompes d'aspiration à haut débit d'air et est capable de s'accrocher aux zones difficiles d'accès des structures.

Le prélèvement de carottes ou le forage constituent l'une des trois principales tâches réalisables par drone. Il peut également effectuer des balayages de zone à l'aide d'un géoradar, ce qui lui permet de détecter et de marquer les barres d'armature dans les structures, ainsi que de placer des objets tels que des capteurs.

« Ce que nous recherchons, c'est une solution d'accès plus efficace, plus sûre et moins chère aux infrastructures telles que les ponts », a déclaré Friederike Biffar, membre pionnière de l'entreprise, responsable des logiciels et des contrôles.

« Nous pouvons l'utiliser pour voler vers des installations construites et, une fois sur place, nous pouvons nous y fixer à l'aide de pompes d'aspiration à haut débit d'air. »

La start-up affirme que le drone peut se fixer de manière fiable sur des surfaces artificielles et a été testé et déployé sur du béton présentant divers degrés de détérioration, notamment des fissures, de la saleté et des surfaces humides.

« Une fois fixé, nous pouvons éteindre les rotors et nous sommes parfaitement stables au mur. Ensuite, nous faisons pivoter le drone vers la surface de travail pour effectuer ces trois types de tâches », explique Biffar.

Le drone est piloté par un pilote humain via une télécommande et est attaché, ce qui signifie que son temps de vol n'est pas limité à la durée de vie d'une batterie.

L'entreprise espère que le robot s'avérera utile et plus rentable pour la surveillance de la santé structurelle, ainsi que pour les petites tâches de maintenance.

« De nombreux ponts ont été construits dans les années 1960 et 1970 [en Europe] et ils arrivent maintenant en fin de vie. Il s'agit donc peut-être maintenant d'évaluer quel pont sera traité en premier et de décider de la suite. J'espère qu'à l'avenir, nous n'attendrons pas 40 ans avant qu'un pont ne s'effondre », a déclaré Biffar.

En tant que nouvelle spin-off de l'ETH Zurich, Aithon Robotics, dirigée par le PDG Roman Dautzenberg, est actuellement impliquée dans des projets pilotes, alors qu'elle tente de trouver une traction, et finalement de payer des clients, pour son innovation.

2) Technologie d'inspection par IA

Basé en Asie-Pacifique, le cabinet d'ingénierie-conseil Beca perfectionne l'utilisation de l'intelligence artificielle (IA) dans l'inspection des ponts. En 2023, il a testé des drones dotés d'IA sur le pont centenaire de Purewa à Auckland, en Nouvelle-Zélande, qui transporte plus de 20 000 véhicules par jour.

L'équipe Transport et Infrastructures de Beca a utilisé des drones équipés de la technologie Niricson pour capturer 15 000 images haute résolution et sondages acoustiques sous plusieurs angles. Un logiciel d'IA a ensuite analysé les données, identifiant et quantifiant les défauts tels que les fissures, les éclats et les nids d'abeilles, y compris les plus petits.

Un drone équipé d'IA inspecte le pont de Purewa près d'Auckland, en Nouvelle-Zélande (Image : Auckland Transport, avec l'aimable autorisation de BECA)

Suite à cet essai, Beca a appliqué cette approche au pont Waipuna, long de 528 m, à Auckland, en 2024. Kevin Williams, associé en structures de ponts, mobilité et quartiers chez Beca, a expliqué que ce pont de 528 m de long, vieux de 51 ans et de 51 ans, est constitué de poutres-caissons en porte-à-faux équilibrées en béton préfabriqué pour les travées deux à huit, et de poutres doubles en T précontraintes pour les travées d'extrémité. Les travées quatre et six sont dotées de joints de demi-joint avec appuis horizontaux et tirants verticaux.

Un drone autonome Skydio 2+ a capturé un modèle photogrammétrique complet, permettant la cartographie par IA des fissures dans les zones critiques. Les données traitées ont aidé le programme Beca à poursuivre les investigations sur cette structure complexe.

Beca s'est depuis déplacé vers le pont Grafton, vieux de 114 ans, à Auckland, qui ne peut être inspecté que la nuit car il s'étend sur quatre sections de l'autoroute SH1/SH16.

Cela nécessite un drone capable d'opérer dans l'obscurité. Beca a donc opté pour le Skydio X10, doté de capacités et d'une caméra améliorées. Beca affirme être la première entreprise néo-zélandaise à posséder un tel drone.

Un scan numérique du pont Grafton à Auckland, en Nouvelle-Zélande (Image reproduite avec l'aimable autorisation de Beca)

Williams a expliqué que cette fois, Beca souhaitait produire un modèle maillé/photogrammétrique réaliste du pont. « À partir de là, nous utiliserions la plateforme intelligente d'un fournisseur numérique pour réaliser des rapports d'inspection et d'état de tous les défauts significatifs, puis pour planifier la maintenance et les flux de travail en utilisant la surveillance des tendances et de l'état dans un environnement de travail modélisé pour ce pont patrimonial important », a-t-il déclaré.

L'entreprise affirme que l'approche basée sur l'IA est plus sûre, plus rapide, plus précise et moins perturbatrice que les méthodes traditionnelles, permettant de réaliser des évaluations de l'état numérique complètes et une modélisation 3D dans des délais plus courts.

3) Lasers pour éliminer la rouille de l'acier de construction

L'entreprise japonaise Toyokoh a créé une entreprise appelée CoolLaser qui utilise de puissants faisceaux de lumière pour éliminer la rouille de l'acier de construction.

L'entreprise, fondée en 2008, a développé un appareil portatif d'une puissance maximale de 5,4 kW, ce qui le rend suffisamment puissant pour éliminer la rouille de l'acier dans les environnements extérieurs.

L'ensemble du système a été conçu pour s'intégrer dans une voiture standard et, bien qu'il ait de multiples applications potentielles dans le secteur de la construction, l'un des principaux domaines d'intérêt de CoolLaser est le domaine des ponts, y compris les routes et les chemins de fer (les autres sont les tours de communication et de transmission, les applications maritimes et autres, y compris les installations industrielles).

Le directeur général de la société, Kasuaki Toyosawa, a expliqué aux investisseurs le mois dernier (mai 2025) que plus de 30 % des ponts au Japon ont déjà atteint leur durée de vie prévue de 50 ans, tandis que dans 15 ans, environ 80 % d'entre eux seront obsolètes.

Image : Capture d'écran de la vidéo Toyokoh sur CoolLaser

« Si nous continuons à réparer ces installations endommagées après coup, le budget national sera épuisé et le coût sera exorbitant. C'est pourquoi le secteur se tourne vers la maintenance préventive, en réparant ces pièces avant qu'elles ne cassent et en les renforçant », a-t-il déclaré.

Il a expliqué que la principale cause de défaillance des ponts est la corrosion causée par la rouille, qui est actuellement éliminée par grenaillage ou sablage, qui consiste à pulvériser du sable et de la poudre de fer à grande vitesse.

La technologie CoolLaser de l'entreprise a permis d'adapter les lasers au soudage et à la découpe laser, ainsi qu'à une rotation à grande vitesse pour accroître leur rendement. Toyosawa affirme que cette technologie présente plusieurs avantages par rapport au grenaillage : plus silencieuse, sans poussière, elle permet d'éliminer la rouille plus finement que les méthodes conventionnelles, y compris dans les zones à géométrie complexe.

Il a affirmé que les entrepreneurs généraux et les grandes entreprises de construction au Japon louent déjà l'équipement par l'intermédiaire de fournisseurs d'équipements, tandis que les compagnies d'électricité commencent également à utiliser cette technologie.

« Le principal avantage du laser réside dans l'absence totale de déchets industriels secondaires », a-t-il déclaré. « Deuxièmement, le sel est mélangé à la rouille et ne peut être éliminé avec les technologies actuelles. Si vous peignez dessus sans l'éliminer complètement, la peinture se détériorera. »

Il a ajouté que la technologie est également plus sûre pour les opérateurs, avec un dispositif de collecte de poussière à l'extrémité de la buse de l'appareil qui élimine les substances nocives comme le plomb et les PCB qui peuvent être mélangés au revêtement.

Les méthodes d'inspection manuelles sont toujours nécessaires

Une équipe d'inspection de pont WSP utilise des cordes pour effectuer une inspection manuelle (Image : WSP)

Selon les réglementations et les mandats régissant les inspections de ponts dans un marché donné, il pourrait encore y avoir des limites à la quantité de nouvelles technologies pouvant être utilisées.

Aux États-Unis, par exemple, où tous les ponts doivent être inspectés au moins une fois tous les deux ans en vertu des National Bridge Inspection Standards (NBIS), les exigences fédérales régissent les processus d’inspection.

Et comme le souligne Matt Sullivan, qui dirige une équipe d'inspection de ponts au sein du cabinet de conseil WSP aux États-Unis, certaines inspections nécessitent une approche pratique pour garantir que les éléments sont correctement examinés et mesurés.

Cela signifie que l'accès motorisé et les cordes restent nécessaires. « Nous utilisons les drones autant que possible », explique Sullivan. « [Mais] un drone ne peut tout simplement pas reproduire cette approche physique et directe. Cela dit, les drones se sont avérés être un bon complément à notre boîte à outils. »