Im Verbundprojekt „Bewertung alternder Infrastrukturbauwerke mit digitalen Technologien“ (AISTEC) soll die Bauwerksüberwachung vereinfacht werden. Dafür wurden zwei Technologien miteinander kombiniert: 3D-Modelle und sensorgestützte Echtzeitdaten.
Die Bauwerkssicherheit dauerhaft gewährleisten können nur regelmäßige Inspektionen zur Ermittlung des Bauwerkszustandes. Bislang sind diese allerdings zeit- und kostenintensiv. Digitale Methoden sollen das ändern.
Im Projekt „Bewertung alternder Infrastrukturbauwerke mit digitalen Technologien“ (AISTEC) arbeitet die Bauhaus- Universität Weimar zusammen mit verschiedenen Partnern aus Industrie und Forschung – mit dabei die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), die Deutsche Bahn Netz AG und die Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG – an einem innovativen Lösungsansatz für eine digitale Bauwerksüberwachung. Der Clou: 3D-Modelle werden mit Echtzeitdaten kombiniert. Assoziierte Partner des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,2 Millionen Euro geförderten und von September 2018 bis August 2021 laufenden Projekts sind zudem die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), die Intel Deutschland GmbH, das Thüringer Landesamt für Bau und Verkehr sowie die SOFiSTiK AG und Oberschleißheim GEPA mbH.
3D-Modell und Virtual Reality
Mithilfe sogenannter Unmanned Aircraft Systems können die Wissenschaftler der Bauhaus-Universität Weimar Bauwerke systematisch auf ihren Zustand untersuchen und ein digitales 3D-Modell erstellen. Foto: Bauhaus-Universität Weimar, Norman Hallermann
Ausgangspunkt der digitalen Inspektion ist die fotografische Erfassung des Infrastrukturbauwerkes, bei der Drohnen – sogenannte Unmanned Aircraft Systems (UAS) – zum Einsatz kommen. Sie sind mit hochauflösenden Kameras ausgestattet und sollen das Bauwerk systematisch scannen. Dabei erfassen sie Bild- und Thermographiedaten, die nach Erzeugung eines 3D-Modells des Bauwerks Auskünfte über den Zustand des selbigen zulassen.
Zusätzliche Parameter sollen, so die Forscher, über fest verbaute, hochsensible Sensoren direkt am Bauwerk überwacht werden. Die im 3D-Modell auftretenden Schadensmuster könnten mittels Bildanalyse automatisch erkannt und deren Wirkung auf das Tragverhalten über computergestützte Simulationen errechnet werden, erklärt das Forscherteam. Eine weitere Möglichkeit, die gewonnenen Daten zu veranschaulichen, ist die Visualisierung der Messdaten via Virtual-Reality-Systemen. Dadurch sei eine Begutachtung durch Experten auch aus der Ferne möglich – statt wie bisher vor Ort. Die Methoden sollen an Referenzobjekten der Deutschen Bahn prototypisch umgesetzt und praktisch erprobt werden.
„Durch kontinuierliches, sensorgestütztes Monitoring in Verbindung mit einer luftbildgestützten Schadenserfassung kann der Zustand von Brücken und anderen Infrastrukturen effizienter überwacht werden“, wie Projektleiter Professor Dr. Guido Morgenthal von der Bauhaus-Universität Weimar erklärt: „Alterungsschäden würden schneller erkannt, sodass Instandhaltungsmaßnahmen eingeleitet werden könnten, bevor Sperrungen oder sogar der Abriss des Bauwerkes drohen.“