Warum Deutschlands Brücken künftig selbst um Hilfe rufen

Deutschlands Brücken stehen unter Druck. Ein neuartiges Brückenmonitoring des Fraunhofer IKTS setzt auf maßgeschneiderte Schallemissionssensorik, senkt Kosten und erkennt Schäden, bevor sie kritisch werden.

Brückenmonitoring mit Schallemissionssensoren an einer Autobahnbrücke

Schallemissionssensoren ermöglichen präzises Brückenmonitoring und erkennen Schäden, bevor sie kritisch werden.

Foto: Fraunhofer IKTS

Rund 8.000 Autobahnbrücken hat das Bundesministerium für Digitales und Verkehr bereits 2022 als sanierungsbedürftig eingestuft. Diese Zahl wirkt alarmierend, denn Brücken sichern Mobilität, Wirtschaftskraft und Sicherheit. Deshalb braucht es Lösungen, die schneller greifen und dauerhaft wirken. Genau hier setzt modernes Brückenmonitoring an: Es beobachtet Bauwerke kontinuierlich und meldet Schäden frühzeitig – bevor Sperrungen oder kostspielige Notmaßnahmen entstehen.

Warum Brückenmonitoring neue Wege gehen muss
Brückenmonitoring, das hört, wenn Bauwerke sprechen
Effizientes Brückenmonitoring durch maßgeschneiderte Technik
Ein Werkzeug für Ingenieurbüros
Validiertes Brückenmonitoring überzeugt im Praxistest
Forschung denkt weiter
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Warum Brückenmonitoring neue Wege gehen muss

Klassische Prüfverfahren liefern nur Momentaufnahmen. Sie kosten Zeit, Personal und Geld. Zudem bleiben Schäden zwischen den Prüfintervallen oft unentdeckt. Forschende des Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS verfolgen deshalb einen anderen Ansatz: weg von teurer Universaltechnik, hin zu passgenauen Monitoringlösungen. Dr. Lars Schubert bringt es klar auf den Punkt: „Meistens benötigt eine Anwendung nur einen geringen Prozentsatz dieser teuren Allround-Angebote. Wir entwickeln unsere Monitoringtechnik deshalb nicht nach dem Gießkannenprinzip, sondern exakt für den Einsatz an den entsprechenden Bauwerken wie zum Beispiel Brücken, Drucktanks, Anlagen der chemischen Industrie oder auch Windrädern – und können dadurch die Kosten deutlich reduzieren.“

Brückenmonitoring, das hört, wenn Bauwerke sprechen

Das Herzstück der Lösung heißt COMOBASE. Das System nutzt Schallemissionen, die beim Entstehen von Schäden auftreten. Risse oder brechende Spannstähle senden akustische Signale aus, die Sensoren erfassen und lokalisieren. Dr. Kilian Tschöke erklärt anschaulich: „Man kann sich das wie das Reißen einer gespannten Gitarrensaite vorstellen – jedes Schadensereignis erzeugt ein charakteristisches Geräusch, das wir mit unserer Technik detektieren und räumlich zuordnen können.“ So entsteht ein dauerhaftes akustisches Bild des Bauwerks – vergleichbar mit einem Langzeit-Stethoskop.

Effizientes Brückenmonitoring durch maßgeschneiderte Technik

Anders als komplexe Standardsysteme konzentriert sich COMOBASE auf relevante Frequenzbereiche. Niedrige Frequenzen durchdringen massive Strukturen besser. Deshalb platzieren Fachleute die Sensoren gezielt an kritischen Punkten. Die eigens entwickelte Elektronik basiert auf der PCUS-Technologie des Fraunhofer IKTS. Ein Grundsystem verarbeitet 32 Kanäle parallel, lässt sich jedoch modular erweitern. Dadurch bleibt das System schlank, flexibel und wirtschaftlich.

Ein Werkzeug für Ingenieurbüros

Vor allem Ingenieurbüros profitieren von der Lösung. Sie erstellen Gutachten für Kommunen und Infrastrukturbetreiber und benötigen verlässliche Daten. COMOBASE liefert diese dauerhaft und strukturiert. „Wir bieten Ingenieursbüros ein vollständiges individualisiertes Paket, um infrastrukturelle Schäden zu erkennen, auszuwerten und das bauliche Risiko entsprechend zu bewerten“, so Tschöke. Dadurch lassen sich Maßnahmen besser priorisieren und Budgets gezielter einsetzen.

Validiertes Brückenmonitoring überzeugt im Praxistest

Aktuelle Feldtests bestätigen die Leistungsfähigkeit. Forschende setzen COMOBASE parallel zu etablierten Systemen an realen Brücken ein. Die Ergebnisse fallen eindeutig aus. Schubert betont: „Unsere Validierungen bestätigen, dass wir mit deutlich reduzierter Systemkomplexität die gleiche Aussagekraft erreichen können.“ Das bedeutet mehr Effizienz bei gleichbleibender Sicherheit.

Forschung denkt weiter

Das Fraunhofer-Gesellschaft-Institut plant bereits die nächsten Schritte. Neben Schallemission rücken Glasfasersensorik und weitere Verfahren in den Fokus. Im Projekt „Fit4Infrastructure“ entsteht in Dresden-Klotzsche ein Applikationszentrum für Prüf- und Monitoringverfahren. Damit entwickelt sich Brückenmonitoring vom Einzelprojekt zur tragenden Säule moderner Infrastrukturpflege. (Fraunhofer IKTS / Heike van Ooyen)