Tre nuove tecnologie insolite per l'ispezione e la manutenzione dei ponti

Secondo la società di consulenza WSP, negli Stati Uniti quasi la metà dei ponti ha almeno 50 anni e il 7,5% è considerato strutturalmente carente.

Secondo Christian Tridon, fondatore della Eurobridge Conference, in Europa si stima che circa il 10% dei due milioni di ponti della regione siano in condizioni potenzialmente pericolose.

In Giappone, secondo una stima, il 30% dei ponti ha già raggiunto la durata di vita prevista di 50 anni, mentre tra 15 anni circa l'80% di essi potrebbe essere obsoleto.

I recenti crolli di ponti di alto profilo, in particolare il crollo del ponte Morandi in Italia nel 2018, in cui persero la vita 43 persone, e il crollo del ponte Carola a Dresda, in Germania, avvenuto lo scorso anno, evidenziano la necessità di ispezioni e manutenzioni più rapide ed efficienti.

Si stanno sviluppando nuove tecnologie nel settore edile per affrontare questa sfida, rendendo il processo di ispezione più rapido ed efficiente e fornendo capacità di ispezione in aree delle strutture difficili da raggiungere.

Nel Construction Briefing di oggi, segnaliamo tre innovazioni insolite provenienti da tutto il mondo, sviluppate allo scopo:

1) L'insolito drone a ventosa che può ispezionare strutture inaccessibili

Negli ultimi anni, l'impiego dei droni per rilievi e mappature, monitoraggio dei progressi e persino ispezione e controllo qualità è diventato relativamente comune nel settore edile.

Il drone di Aithon Robotics utilizza ventose ad alta capacità per agganciarsi alle aree difficili da raggiungere delle strutture (immagine per gentile concessione di Aithon Robotics)

Ma immaginate un drone che non si limiti a sorvolare o superare le strutture costruite, ma che possa anche agganciarsi per effettuare ispezioni più dettagliate e perfino campionamenti e trivellazioni.

È ciò che ha fatto un team di specialisti in tecnologia e ingegneria dell'Università svizzera ETH di Zurigo, creando una nuova azienda chiamata Aithon Robotics.

Aithon Robotics ha sviluppato un nuovo tipo di drone che utilizza pompe di aspirazione ad alta portata d'aria ed è in grado di agganciarsi alle aree delle strutture difficili da raggiungere.

Il campionamento o la perforazione di carotaggi sono uno dei tre principali tipi di attività che il drone può svolgere. Può anche effettuare scansioni di aree utilizzando un radar a penetrazione del suolo che gli consente di rilevare e marcare le armature all'interno delle strutture, oltre a posizionare oggetti come i sensori.

"Ciò che stiamo cercando è una soluzione di accesso più efficiente, più sicura e più economica a risorse infrastrutturali come i ponti", ha affermato Friederike Biffar, una pioniera dell'azienda, responsabile del software e dei controlli.

"Possiamo utilizzarlo per raggiungere in volo i beni costruiti e, una volta arrivati, possiamo agganciarlo alla struttura tramite pompe di aspirazione ad alta portata d'aria."

La start-up sostiene che il drone può agganciarsi in modo affidabile alle superfici artificiali ed è stato testato e utilizzato su calcestruzzo con diversi gradi di deterioramento, tra cui crepe, sporcizia e superfici bagnate.

"Una volta agganciati, possiamo spegnere i rotori e siamo super stabili alla parete. Poi ruotiamo il corpo del drone verso la superficie di lavoro per svolgere questi tre diversi tipi di lavoro", ha detto Biffar.

Il drone è azionato da un pilota umano tramite telecomando ed è vincolato, il che significa che il tempo di volo non è limitato dalla durata della batteria.

L'azienda spera che il robot si riveli utile e più conveniente per il monitoraggio delle condizioni strutturali, nonché per piccoli interventi di manutenzione.

"Abbiamo molti ponti costruiti negli anni '60 e '70 [in Europa] e ora stanno raggiungendo la fine del loro ciclo di vita. Quindi ora si tratta forse di valutare quale ponte affrontare per primo e di essere in grado di decidere. Spero che in futuro non si aspettino 40 anni prima che il ponte crolli", ha detto Biffar.

Aithon Robotics, una nuova società spin-off dell'ETH di Zurigo guidata dall'amministratore delegato Roman Dautzenberg, è attualmente coinvolta in progetti pilota, nel tentativo di trovare trazione e, in ultima analisi, clienti paganti per la sua innovazione.

2) Tecnologia di ispezione AI

Beca, società di consulenza ingegneristica con sede nell'area Asia-Pacifico, sta perfezionando l'uso dell'intelligenza artificiale (IA) nelle ispezioni dei ponti. Nel 2023, ha sperimentato droni basati sull'IA sul centenario ponte Purewa ad Auckland, in Nuova Zelanda, che trasporta oltre 20.000 veicoli al giorno.

Il team trasporti e infrastrutture di Beca ha utilizzato droni dotati di tecnologia Niricson per acquisire 15.000 immagini ad alta risoluzione e sondaggi acustici da diverse angolazioni. Un software di intelligenza artificiale ha poi analizzato i dati, identificando e quantificando difetti come crepe, scheggiature e nidi d'ape, inclusi difetti molto piccoli.

Un drone dotato di intelligenza artificiale ispeziona il ponte Purewa vicino ad Auckland, in Nuova Zelanda (Immagine: Auckland Transport, per gentile concessione di BECA)

Dopo la sperimentazione, Beca ha applicato l'approccio al ponte Waipuna, lungo 528 m, ad Auckland, nel 2024. Kevin Williams, associato di Beca per le strutture dei ponti, la mobilità e i distretti, ha spiegato come il ponte, costruito 51 anni fa e lungo 528 m, sia costituito da travi scatolari segmentali a sbalzo bilanciate in calcestruzzo prefabbricato nelle campate da due a otto, e da doppie travi precompresse a doppia T per le campate terminali. Le campate quattro e sei presentano giunti dimezzati con appoggi orizzontali e tiranti verticali.

Un drone autonomo Skydio 2+ ha acquisito un modello fotogrammetrico completo, consentendo la mappatura tramite intelligenza artificiale delle crepe nelle aree critiche. I dati elaborati hanno aiutato Beca a programmare ulteriori indagini sulla complessa struttura.

Da allora Beca si è spostata sul Grafton Bridge di Auckland, risalente a 114 anni fa, che può essere ispezionato solo di notte perché attraversa quattro sezioni dell'autostrada SH1/SH16.

Ciò richiede un drone in grado di operare al buio e Beca ha deciso di passare al drone Skydio X10, dotato di funzionalità avanzate e di una telecamera potenziata. Beca afferma di essere la prima azienda in Nuova Zelanda a possedere un drone di questo tipo.

Una scansione digitale del Grafton Bridge ad Auckland, Nuova Zelanda (immagine per gentile concessione di Beca)

Williams ha spiegato che questa volta Beca voleva produrre un modello mesh/fotogrammetrico realistico completo del ponte. "Da questo, avremmo utilizzato una piattaforma intelligente di un fornitore digitale per eseguire la segnalazione delle condizioni di ispezione di tutti i difetti significativi e la avremmo utilizzata per pianificare la manutenzione e il flusso di lavoro, utilizzando il monitoraggio delle tendenze e delle condizioni in un modello di ambiente di lavoro per questo importante ponte storico", ha affermato.

L'azienda sostiene che l'approccio basato sull'intelligenza artificiale è più sicuro, più veloce, più accurato e meno invasivo rispetto ai metodi tradizionali, consentendo di effettuare valutazioni digitali complete delle condizioni e modellazioni 3D in tempi più rapidi.

3) Laser per rimuovere la ruggine dall'acciaio strutturale

L'azienda giapponese Toyokoh ha fondato un'azienda chiamata CoolLaser che sfrutta potenti fasci di luce per rimuovere la ruggine dall'acciaio strutturale.

L'azienda, fondata nel 2008, ha sviluppato un dispositivo portatile con una potenza massima di 5,4 kW, sufficientemente potente da rimuovere la ruggine dall'acciaio in ambienti esterni.

L'intero sistema è stato progettato per essere inserito in un'auto standard e, nonostante abbia molteplici potenziali applicazioni nel settore edile, uno dei principali ambiti di interesse per CoolLaser è il settore dei ponti, comprese strade e ferrovie (gli altri sono torri di comunicazione e trasmissione, applicazioni marittime e altri settori, compresi gli impianti industriali).

Il mese scorso (maggio 2025) l'amministratore delegato dell'azienda, Kasuaki Toyosawa, ha spiegato agli investitori che oltre il 30% dei ponti in Giappone ha già raggiunto la sua durata di vita prevista di 50 anni, mentre tra 15 anni circa l'80% di essi sarà obsoleto.

Immagine: Schermata dal video di Toyokoh su CoolLaser

"Se continuiamo a riparare queste strutture danneggiate a posteriori, il bilancio nazionale non sarà più disponibile e i costi saranno enormi. Pertanto, l'industria sta passando alla manutenzione preventiva, riparando queste parti prima che si rompano e rafforzandole", ha affermato.

Ha spiegato che la causa principale del crollo dei ponti è la corrosione causata dalla ruggine, che attualmente viene rimossa tramite pallinatura o sabbiatura, che prevede lo spruzzo di sabbia e polvere di ferro ad alta velocità.

La tecnologia CoolLaser dell'azienda ha adattato i laser per la saldatura e il taglio laser, integrando la rotazione ad alta velocità per aumentarne la potenza. Toyosawa ha affermato che presenta diversi vantaggi rispetto alla granigliatura, in quanto è più silenziosa, non produce polvere ed è in grado di rimuovere la ruggine in modo più fine rispetto ai metodi convenzionali, anche in aree con geometrie complesse.

Ha affermato che gli appaltatori generali e le principali imprese edili in Giappone stanno già noleggiando le attrezzature tramite i fornitori di attrezzature, mentre anche le compagnie elettriche stanno iniziando a utilizzare questa tecnologia.

"Il vantaggio principale dell'utilizzo dei laser risiede nell'assenza di rifiuti industriali secondari e nell'assenza totale di rifiuti", ha affermato. "In secondo luogo, il sale si mescola alla ruggine e non può essere rimosso con le tecnologie esistenti. Se si dipinge sopra senza rimuoverlo completamente, la vernice si deteriorerà."

Ha aggiunto che questa tecnologia è anche più sicura per gli operatori, grazie a un dispositivo di aspirazione della polvere sulla punta dell'ugello del dispositivo che rimuove sostanze nocive, come piombo e PCB, che potrebbero mescolarsi al rivestimento.

Metodi di ispezione manuale ancora necessari

Un team di ispezione di un ponte WSP utilizza delle corde per eseguire un'ispezione manuale (Immagine: WSP)

A seconda delle normative e degli obblighi che regolano le ispezioni dei ponti in un dato mercato, potrebbero esserci ancora dei limiti alla quantità di nuove tecnologie che possono essere utilizzate.

Negli Stati Uniti, ad esempio, dove tutti i ponti devono essere ispezionati almeno una volta ogni due anni, in base agli standard nazionali di ispezione dei ponti (NBIS), i requisiti federali regolano i processi di ispezione.

Come afferma Matt Sullivan, a capo di un team di ispezione dei ponti presso la società di consulenza WSP negli Stati Uniti, alcune ispezioni richiedono un approccio pratico per garantire che tutto venga esaminato e misurato correttamente.

Ciò significa che l'accesso motorizzato e le corde sono ancora necessari. "Usiamo i droni il più possibile", afferma Sullivan. "[Ma] un drone semplicemente non può replicare quell'approccio fisico, diretto. Detto questo, i droni si sono dimostrati una valida aggiunta al nostro kit di strumenti."