Autodesk et Dar imaginent le pont du futur et dévoile le « Smart Bridge » : premier pont intelligent avec capteurs intégrés, conçu en Generative design et imprimé en 3D

Communiqué de Autodesk

Quand la convergence des savoir-faire et des technologies révolutionne le secteur de la construction et de la conception. A l’occasion du BIM World, Autodesk présente un prototype de 2 mètres.

C’est un projet unique et une 1ère mondiale issu de l’approche de convergence initiée par Autodesk depuis plusieurs années. En effet, véritable défi mené pour Dar, cabinet de conseil en conception et ingénierie, Autodesk a imaginé le pont du futur : un pont plus écologique, un pont intelligent. Pourquoi « intelligent » ? Si ce pont conjugue toutes les innovations numériques (conçu via l’intelligence artificielle du générative design, imprimé en 3D) il possède également des capteurs directement intégrés dans la matière.

Le prototype de 2 mètres baptisé « Smart Bridge » est dévoilé à l’occasion de BIM World, les 5 et 6 avril 2022 par Autodesk. Ce pont tire sa différenciation dans sa conception. Prouesse d’innovation, ce projet est rendu possible grâce à l’approche de « convergence » d’Autodesk : intelligence artificielle, impression 3D, éco-conception, matériaux durables et recyclables , IoT… une association de technologies, de processus et de données pour révolutionner le futur. Le pont est fabriqué avec des matériaux 100% recyclables : matière plastique et fibre de carbone. Ce qui lui confère plus de légèreté avec tout autant de résistance mais avec un faible impact carbone sur la production grâce à l’impression 3D. De plus, ce prototype de 2 mètres de long et de près de 160kg, intègre près de 70 capteurs embarqués directement dans la matière qui lui permettent d’avoir une maintenance plus fine, une sécurité optimale et d’interagir avec les piétons. Zoom sur le pont de demain.

La convergence au service de la transformation numérique : une révolution dans le secteur

On le sait, la transformation numérique est en marche. Construire et concevoir mieux est l’enjeu des prochaines décennies pour l’ensemble des industries et notamment celle de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction. Autodesk réfléchit ses projets via le principe de « convergence » qui conjugue des savoir-faire et des technologies auparavant distincts. Elle permet de créer de nouvelles combinaisons pour remodeler les processus et les structures du secteur avec une approche beaucoup plus élargie, visionnaire et disciplinée que par le passé.

C’est pourquoi Dar, l'un des plus grands ingénieurs structurels de la région EMEA, a fait le choix de travailler avec Autodesk sur une approche de conception générative couplée à un système de fabrication intelligent. Un projet exemplaire en matière de convergence.

« A l’origine de notre projet nous nous sommes interrogés sur ce que nous pouvions faire pour imaginer le pont du futur « gardien » de nos usagers et réimaginer la façon dont il pourrait être construit. C’est à partir de là qu’est né Smart Bridge », explique Fikret Kalay – responsable de l'industrialisation de la construction au sein de la division « Recherche » chez Autodesk France.

Smart Bridge : une conception innovante pour un pont révolutionnaire

Le Smart Bridge est sans aucun doute l'une des réalisations les plus ambitieuses et impressionnantes en matière de conception générative et d’impression 3D.

« Avec l'immense potentiel de l'impression 3D, de la conception générative et des matériaux durables, nous avons vu l'opportunité de créer un véritable pionnier de la construction intelligente et de réellement ouvrir la voie à une nouvelle ère de l'ingénierie » se félicite Charles Malek, directeur de l'ingénierie structurelle, des ponts et de l'informatique, Dar.

Le Générative design pour une conception innovante

« L'exercice de pensée a été le suivant : que se passerait-il si un robot intelligent s'approchait d'une rivière et, grâce à ses connaissances antérieures et à sa propre intelligence, était capable d'imprimer son chemin pour la traverser ? » explique Peter Storey, ingénieur de recherche en chef de l'équipe AEC Industry Futures au centre technologique Autodesk de Birmingham, au Royaume-Uni.

La force de la conception générative a permis de définir la forme finale du pont à partir des contraintes que le pont va subir et de ce que l’on veut obtenir. L’algorithme calcule automatiquement les différentes possibilités de réalisation. Ainsi, grâce à la conception générative on peut optimiser le poids, la taille, la forme et les matériaux à utiliser pour donner naissance au pont ! De plus, la fabrication additive évite les coffrages et élimine pratiquement les déchets, ce qui se traduit par une empreinte carbone globale plus faible.

Ce projet est remarquable également par les choix de matériaux différents et plus écologiques que les méthodes de construction habituelles. Le polymère renforcé par des fibres peut, dans certains cas, être encore recyclé.

Le choix de l’impression 3D

La construction de grandes structures, même si elle fait preuve d'un plus grand flair architectural aujourd'hui que par le passé, repose sur des formules : sections en caisson, poutrelles en acier, blocs et bords droits, le tout défini par le coût. Les robots ont le potentiel d'être très performants dans la construction de pièces et de sections sur mesure.

L’impression 3D permet également de construire plus vite. L’impression pouvant se faire directement sur place et plus à l’usine, ce qui permet un gain de temps et de coût (sur l’acheminement par exemple).

« Plutôt que de fabriquer des formes prismatiques avec des géométries simples, nous pouvons réimaginer le design. Les architectes disposent alors d'une plus grande liberté », explique Peter Storey, ingénieur de recherche en chef de l'équipe AEC Industry Futures au centre technologique Autodesk de Birmingham, au Royaume-Uni. Il fait référence à d'autres ponts imprimés en 3D à l'aide de la conception générative, dont les formes et les contours brisent la tradition et sont visuellement saisissants, tout en conservant toutes les propriétés de charge d'un pont conventionnel en béton ou à poutres métalliques.

IoT : des capteurs pour un pont intelligent pour plus de sécurité et d’échanges utilisateurs

La sécurité a été l’une des motivation clé de ce projet. L’effondrement du pont à Gênes en 2018 a marqué tous les esprits. Trop vétuste, fragilisé par les années, par les vibrations, la charge, le poids des véhicules et sans surveillance accrue, le pont a fini par céder. L’intégration des capteurs intelligents et l’utilisation d’IoT permettraient de pouvoir étudier « la santé » du pont tout au long des années et d’analyser son comportement en temps réel.

L’autre spécificité de ce projet est l’aide qu’il pourrait apporter aux usagers. En effet, l’intégration de ces capteurs embarqués dans la matière permettrait d’interagir avec les utilisateurs et de prendre des décisions relatives à leur sécurité grâce aux datas.

« Ces données alimenteront un "jumeau numérique" du pont afin de fournir des informations précieuses tout au long de sa durée de vie et d'éclairer les futures conceptions de structures PRF à grande échelle imprimées en 3D », conclut Charles Malek, directeur de l'ingénierie structurelle, des ponts et de l'informatique, Dar.