Ein kleiner Betonabstandhalter soll Schäden in Stahlbetonbauten erkennen, die von außen nicht sichtbar sind. Der philippinische Bauingenieur Aldrei Ong hat dafür einen Sensor entwickelt, der elektrische Veränderungen im Material misst. Seine Erfindung Sentinel wurde am 4. November 2026 mit dem internationalen James Dyson Award ausgezeichnet.
Er ist nur wenige Zentimeter groß und kostet nach Angaben seines Entwicklers rund 15 Cent. Normalerweise sorgt ein Betonabstandhalter dafür, dass Bewehrungsstahl beim Betonieren an der richtigen Stelle bleibt. Der philippinische Bauingenieur Aldrei Ong hat aus diesem unscheinbaren Bauteil einen Sensor entwickelt.
Seine Erfindung namens Sentinel soll helfen, Schäden an Stahlbetonkonstruktionen frühzeitig aufzuspüren. Besonders nach Erdbeben könnte das Verfahren interessant sein. Denn nicht jeder Riss ist von außen sichtbar, und die Untersuchung beschädigter Gebäude kostet Zeit. Für seine Entwicklung erhielt Ong am 4. November 2026 den internationalen James Dyson Award in der Kategorie Nachhaltigkeit. Die Auszeichnung ist mit 30.000 £ dotiert.
Wie ein Betonabstandhalter zum Sensor wird
Betonabstandhalter gehören zum Alltag auf Stahlbetonbaustellen. Sie halten die Bewehrung während des Betonierens in der vorgesehenen Position und sichern damit die erforderliche Betondeckung. Nach dem Aushärten bleiben sie im Bauteil. Das macht sie für Ong interessant: Die kleinen Blöcke befinden sich bereits dort, wo später Schäden entstehen können – innerhalb einer Stahlbetonkonstruktion.
Für Sentinel verwendet er einen speziellen Beton, dem elektrisch leitfähige Materialien beigemischt werden. Während gewöhnlicher Beton Strom nur schlecht leitet, lässt sich bei dieser Mischung der elektrische Widerstand gezielt messen.
Wird das Material mechanisch beansprucht oder bilden sich Risse, kann sich sein elektrischer Widerstand verändern. Eingebaute Elektroden erfassen diese Veränderungen. Das Messprinzip wird als Self-Sensing Concrete bezeichnet. Der Beton dient dabei nicht nur als Baustoff, sondern übernimmt zugleich eine Sensorfunktion.
Was passiert, wenn der Beton beschädigt wird?
Das System verbindet den Abstandhalter mit einer kleinen Elektronikeinheit. Diese überwacht die Messwerte und kann auffällige Veränderungen drahtlos an eine Onlineplattform übertragen.
Der Ablauf:
- Ausgangswert erfassen: Die Elektronik bestimmt den elektrischen Widerstand des Sensors.
- Veränderungen messen: Mechanische Beanspruchungen oder Risse können den Widerstand beeinflussen.
- Messwerte vergleichen: Das System überprüft, ob der aktuelle Wert deutlich vom Ausgangswert abweicht.
- Daten übertragen: Bei auffälligen Änderungen werden die Werte drahtlos an ein Dashboard gesendet.
Ingenieurinnen und Ingenieure können die Messdaten dort aus der Ferne verfolgen. Allerdings misst Sentinel zunächst den elektrischen Widerstand des speziell hergestellten Abstandhalters. Ob sich damit auch Schäden im umgebenden Stahlbeton zuverlässig erfassen lassen, ist Gegenstand der weiteren Erprobung.
Zudem bedeutet nicht jede Widerstandsänderung, dass ein Riss entstanden ist. Auch mechanische Belastungen ohne bleibende Schädigung sowie Temperatur und Feuchtigkeit können die elektrischen Eigenschaften beeinflussen. Solche Einflüsse müssen bei der Auswertung berücksichtigt werden.
Warum der Sensor nur 15 Cent kosten soll
Der niedrige Preis gehört zu den auffälligsten Eigenschaften der Entwicklung. Ong schätzt die Herstellungskosten eines einzelnen Sentinel-Abstandhalters auf 10 philippinische Pesos. Das entspricht ungefähr 0,15 US-Dollar.
Die 15 Cent gelten allerdings nur für den Betonblock. Elektronik, Energieversorgung, Datenübertragung und Installation sind darin nicht enthalten. Wie teuer ein vollständiges Überwachungssystem wäre, ist bisher nicht bekannt. Der konstruktive Vorteil liegt darin, dass kein zusätzliches Bauteil in die Stahlbetonkonstruktion eingefügt werden muss. Sentinel nutzt einen Abstandhalter, der beim Betonieren ohnehin benötigt wird.
Mehr als 125 Betonproben untersucht
Die Idee entstand während Ongs Masterstudium im Bauingenieurwesen an der De La Salle University in Manila. Mehr als ein Jahr lang beschäftigte er sich mit leitfähigen Betonmischungen. Nach Angaben der James Dyson Foundation stellte er über 125 Proben her, ließ sie aushärten und untersuchte ihr Verhalten bei mechanischer Belastung.
Dabei wollte er herausfinden, wie sich Materialzusammensetzung, Beanspruchung und Rissbildung auf den elektrischen Widerstand auswirken. Aus den Versuchen entwickelte er den Sensorblock mit eingebetteten Elektroden und einer angeschlossenen Messelektronik. Ergebnisse seiner Forschung stellte Ong beim STRUCTURES24 Congress in Südkorea sowie beim IABSE Symposium 2025 in Tokio vor.
Inzwischen wurden Sentinel-Sensoren nach Angaben des Entwicklers auch in Gebäuden auf den Philippinen eingebaut. Dort sollen sie unter realen Bedingungen überwacht werden. Veröffentlichte Langzeitergebnisse oder belastbare Angaben zur Erkennungsgenauigkeit liegen bislang nicht vor.
Können solche Sensoren Gebäude nach Erdbeben sicherer machen?
Nach schweren Erdbeben müssen Fachleute häufig zahlreiche Gebäude auf Schäden untersuchen. Besonders problematisch sind Veränderungen an tragenden Bauteilen, die sich bei einer Sichtprüfung nicht erkennen lassen. Sentinel soll solche Untersuchungen durch kontinuierlich erfasste Messwerte ergänzen. Auffällige Veränderungen könnten Hinweise liefern, welche Bereiche genauer geprüft werden müssen.
Das Prinzip der dauerhaften Bauwerksüberwachung wird auch in Deutschland erforscht. Das Fraunhofer IKTS arbeitet beispielsweise an einem System, das Schäden an Brücken anhand von Schallemissionen erkennt. Dabei erfassen Sensoren akustische Signale, die unter anderem bei Rissbildung oder beim Brechen von Spannstahl entstehen. Sentinel verwendet dagegen elektrische Widerstandsmessungen.
Wie wichtig solche Überwachungssysteme sein können, zeigte sich an der Budapester Brücke in Dresden. Dort lieferten Schallemissionsmessungen Hinweise auf mögliche Spannstahlschäden. Anschließende Untersuchungen bestätigten Schäden an bestimmten Stellen.
James Dyson lobt die einfache Idee
Bei der Preisverleihung würdigte James Dyson vor allem die Verbindung eines gewöhnlichen Bauteils mit einer zusätzlichen Überwachungsfunktion. In der deutschsprachigen Mitteilung zur Auszeichnung erklärte er:
„Aldreis Sentinel macht aus einem Bauteil, das auf Baustellen ohnehin zum Einsatz kommt, auf clevere Weise einen kostengünstigen Sensor. Er erkennt Risse und warnt früh vor Schäden.“
Für Ong ist der Preis auch eine Anerkennung der langen Entwicklungsarbeit. In derselben Mitteilung sagte er:„Der Weg war voller Zweifel, Frust und Rückschläge. Trotzdem würde ich es wieder genauso machen.“
Mit dem Preisgeld will der Bauingenieur die Technik weiterentwickeln. Die bisher von Hand gelötete Elektronik soll durch eine eigens entwickelte Leiterplatte ersetzt werden. Außerdem arbeitet er an Sensorvarianten, die sich in bestehenden Gebäuden nachrüsten lassen.
Quellen
- James Dyson Award – Sentinel: A Building Damage Sensor – Projektbeschreibung von Aldrei Ong, Messprinzip, Herstellungskosten und geplante Weiterentwicklung.
- Dyson – Bekanntgabe der internationalen Gewinner 2026 – Offizielle Pressemitteilung vom 4. November 2026 mit Angaben zu Sentinel, Preisgeld und Erprobung.
- ingenieur.de – Warum Deutschlands Brücken künftig selbst um Hilfe rufen – Fraunhofer-Technik zur Bauwerksüberwachung mittels Schallemissionssensorik.
- ingenieur.de – 326-t-Stresstest an der Budapester Brücke – Praxisbeispiel zur sensorbasierten Schadenserkennung.
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