La potenza dei raggi cosmici potrebbe offrire un nuovo modo per individuare difetti strutturali?

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Una start-up con sede in Estonia ha sviluppato un metodo di scansione 3D che utilizza il flusso di muoni, che si basa su particelle subatomiche per classificare materiali e oggetti. Potrebbe essere un punto di svolta per il settore?

Mappa illustrata del viaggio dei muoni (Immagine: GScan) Un'illustrazione di come i muoni si muovono nell'atmosfera. (Immagine: GScan)

L'azienda si chiama GScan e ritiene di avere la possibilità di rivoluzionare il settore della scansione e della modellazione 3D nel settore edile.

Il processo si basa sui muoni, particelle fondamentali e subatomiche simili agli elettroni, che sono in grado di attraversare ciò che gli esseri umani percepiscono come oggetti solidi.

Il CEO dell'azienda e uno dei suoi primi investitori, Marek Helm, ha parlato a Construction Briefing di questa tecnologia dal suono futuristico e ha anticipato cosa potrebbe riservare il futuro a GScan una volta che avrà preso piede nel settore delle costruzioni.

Ulteriori informazioni sulla tecnologia del flusso di muoni di GScan

"Non vergognarti!" disse Helm a questo editore, che si sforzò di comprendere il processo high-tech durante una conversazione. "Anche io prima non sapevo cosa fossero i muoni."

Edificio di epoca sovietica a Paldiski, Estonia (Immagine: Adobe Stock) Una ex struttura dell'Unione Sovietica a Paldiski, Estonia. (Immagine: Adobe Stock)

GScan è stata fondata nel 2018 e Helm è entrato a far parte dell'azienda come investitore e membro del consiglio di sorveglianza nel 2021. Da allora, ha avuto tutto il tempo per comprendere quello che lui definisce un prodotto rivoluzionario ed è diventato abile nel tradurlo per il grande pubblico.

"Non è fantascienza, è scienza", ha assicurato Helm. "Ma, nel linguaggio umano, i muoni sono piccole particelle cosmiche generate a 15 km sopra il livello del mare, che penetrano nel suolo [alla] velocità della luce".

Helm ha detto che le particelle fluttuano nell'atmosfera e nella Terra a 2,2 microsecondi per la durata di vita di un milione di particelle. "Si parla di 1m 2 per un minuto, 10.000 particelle di muoni attraversano il tuo corpo", ha aggiunto Helm.

Ha aggiunto che GScan ha sviluppato hardware e software in grado di catturare e analizzare i muoni che hanno viaggiato attraverso oggetti solidi. L'analisi, ha detto Helm, restituisce informazioni su cosa c'è dentro quegli oggetti.

Metodo Paldiski di GScan per l'identificazione dei rifiuti nucleari (Immagine: GScan) Illustrazione del metodo GScan sul progetto di restauro della base sottomarina nucleare di Paldiski, Estonia. (Immagine: GScan)

"In pratica, i muoni passano attraverso lo scanner superiore, poi noi 'catturiamo' gli stessi muoni sul livello inferiore del rivelatore", ha spiegato Helm.

La tecnologia di GScan è in grado di determinare in che modo i muoni si sono dispersi o hanno modificato le traiettorie durante il loro viaggio, il che a sua volta consente agli ingegneri di basarsi sui dati subatomici per creare un modello dell'oggetto scansionato.

"Abbiamo una mappa, o una radice di particelle, e possiamo disegnare un software, tornando indietro attraverso questi angoli di dispersione, e attraverso questo possiamo creare l'immagine."

In origine, la tecnologia del flusso di muoni di GScan ha trovato mercato tramite la scansione di container per spedizioni, in particolare quelli che attraversano confini internazionali. Ma da allora il team ha realizzato solide applicazioni in progetti di edilizia, infrastrutture e ingegneria civile.

Come GScan utilizza il flusso di muoni nelle applicazioni edilizie

Helm ha spiegato a Construction Briefing che i dati ricavati dai muoni possono illustrare quali parti di un oggetto sono presenti (cemento, metallo, terreno) e possono aiutare a capire se ci sono corrosione o lacune.

In particolare, Helm ha affermato che ponti e infrastrutture civili sono applicazioni ideali per la tecnologia. "Questo è un punto di svolta nel mondo dell'ingegneria civile", ha affermato.

Ha continuato, "Ogni posizione, nel profondo di un ponte, ad esempio, misuriamo i punti e possiamo tornare indietro e capire e misurare la composizione chimica di qualsiasi materiale in quella posizione. Possiamo capire se manca una corona o se c'era un vuoto".

Un mulino a vento scansionato con flusso di muoni (Immagine: GScan) GScan sfrutta il flusso di muoni per scansionare un mulino a vento. (Immagine: GScan)

Un progetto altamente unico su cui ha lavorato GScan è stato un progetto di bonifica presso un ex centro di addestramento per sottomarini nucleari dell'Unione Sovietica a Paldiski, in Estonia. L'hub per sottomarini nucleari era un tempo il più grande del suo genere al mondo.

"Trent'anni fa, le truppe militari russe se ne andarono, e prima di farlo, misero dentro tutte le scorie nucleari e le riempirono di cemento", ha spiegato Helm. "E il governo [estone] non aveva idea di dove si trovassero i reattori, quali scorie ci fossero, eccetera.

“Abbiamo posizionato i nostri scanner sotto i sarcofagi [nucleari] e li abbiamo tagliati con una risoluzione di 1 mm, ottenendo un'immagine 3D esatta.�

Helm ha affermato che grazie a queste informazioni, gli esperti di demolizione e riciclaggio incaricati di bonificare il sito sono stati in grado di prendere decisioni consapevoli e più sicure.

Quali sono i prossimi passi per GScan e il flusso di muoni?

GScan è stata una delle otto finaliste della Cemex Ventures Startup Competition al Trimble Dimensions 2024, anche se l'azienda non è riuscita a portarsi a casa una medaglia.

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Helm ha ammesso che il mercato statunitense (dove Dimensions si tiene annualmente) non sarà probabilmente uno dei prossimi mercati in cui GScan entrerà, a causa delle sue dimensioni, ma ha detto che sono stati impegnati in conversazioni con il dipartimento delle autostrade nazionali del Regno Unito, con cui GScan ha lavorato in passato (l'azienda ha un ufficio a Cambridge, Inghilterra). Ha detto che potrebbero esserci possibilità anche in Germania, dove l'azienda ha anche aperto un ufficio satellite a Monaco.

Segna il timone Marek Helm, CEO di GScan

Helm ha affermato che GScan sta adottando un approccio lento ma inesorabile all'espansione, poiché riconosce che la tecnologia delle infrastrutture civili può essere un segmento difficile in cui entrare.

"Il mondo dell'ingegneria civile è molto conservatore. Tutti vogliono testare e convalidare", ha affermato. "E non stiamo dicendo che stiamo sostituendo le tecnologie attuali; stiamo solo aggiungendo un set di dati molto prezioso a questi strumenti esistenti".

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