Anzeige

KI-gestützte Materialcharakterisierung macht den Tunnelbau nachhaltig

30. Januar 2025

Beim Tunnelbau fallen stündlich über 200 Tonnen Aushub an, der oft auf Deponien entsorgt wird, wenn eine Wiederverwertung vor Ort nicht möglich ist. Um eine nachhaltigere Nutzung zu gewährleisten, ist eine detaillierte Charakterisierung des Materials erforderlich. Die TH Köln und ihre Partner haben ein KI-gestütztes System entwickelt, das geotechnische Parameter…
Anzeige
Anzeige


Beim Tunnelbau fallen stündlich über 200 Tonnen Aushub an, der oft auf Deponien entsorgt wird, wenn eine Wiederverwertung vor Ort nicht möglich ist. Um eine nachhaltigere Nutzung zu gewährleisten, ist eine detaillierte Charakterisierung des Materials erforderlich. Die TH Köln und ihre Partner haben ein KI-gestütztes System entwickelt, das geotechnische Parameter in Echtzeit ermitteln und so eine sortenreine Trennung des Aushubs ermöglichen soll.

Innovationen für eine nachhaltige und effiziente Mobilität

Optimierte Sortierung durch Echtzeit-Datenanalyse

Laut Forschenden der TH Köln kann Aushubmaterial, abhängig von seinen Eigenschaften, vielfältig genutzt werden – etwa als Straßenunterbau oder Betonzuschlagsstoff. Voraussetzung dafür ist eine präzise Sortierung direkt auf der Baustelle. Ein neu entwickeltes, auf Künstlicher Intelligenz basierendes System soll künftig geotechnische Parameter automatisch erfassen und so eine gezielte Wiederverwertung erleichtern.

KI ergänzt lückenhafte Materialdaten effizient

Innovative Messtechnologien zur Materialcharakterisierung

Zu den relevanten Parametern gehören das Setzmaß, das die Fließfähigkeit des Materials bestimmt, sowie die Scherfestigkeit und der Wassergehalt, die entscheidend für die Stabilität von eingebauten Böden sind. Herkömmliche Messmethoden können diese Werte im laufenden Betrieb von Erddruckschildmaschinen nur schwer erfassen. Forschende der TH Köln haben daher neue Messinstrumente entwickelt: Ein Kugelpendel und ein Pflug über dem Förderband messen die Krafteinwirkung des vorbeifließenden Materials. Diese Daten werden dokumentiert und mit KI-gestützten Algorithmen analysiert. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich unterschiedliche Bodenarten, wie sandige oder tonhaltige Böden, durch ihre spezifischen Kraftmuster eindeutig identifizieren lassen.

Nachhaltige Dämmstoffe ebnen den Weg zur Klimaneutralität bis 2045

Künstliche Intelligenz für präzise Echtzeit-Analysen

Das Forschungsziel bestand darin, eine KI zu trainieren, die aus den erfassten Krafteinwirkungen Rückschlüsse auf die geotechnischen Eigenschaften des Aushubmaterials ziehen kann. Dies ermöglicht Maschinenführern, den Boden bereits auf dem Förderband zu klassifizieren und entsprechend zu sortieren. Das System verbessert somit nicht nur die Effizienz der Materialtrennung, sondern trägt auch maßgeblich zur Ressourcenschonung bei.

Wie biogene Materialien den Klimawandel bekämpfen und die Industrie transformieren

Realitätsnahe Tests für praxisgerechte Lösungen

Um eine belastbare Datenbasis für das KI-Training zu schaffen, wurden zunächst Materialproben auf einem zwei Meter großen Kreisförderband beim Projektpartner STUVA e.V. in Köln untersucht. Um die realen Bedingungen einer Tunnelbohrmaschine bestmöglich abzubilden, errichtete die Herrenknecht AG ein 50 m langes Testförderband im Maßstab 1:1 an ihrem Hauptsitz in Schwanau. Dort konnten verschiedene Bodenproben unter praxisnahen Bedingungen analysiert werden. Die neu entwickelten Messgeräte wurden zudem bei einem realen Tunnelbauprojekt erfolgreich getestet.

Laut den beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern wurden mit dem Projekt wichtige Grundlagen geschaffen, um geotechnische Parameter präzise zu bestimmen und das Verwertungspotenzial von Aushubmaterialien besser einzuschätzen. Weitere Untersuchungen zur Optimierung der KI-Modelle sind bereits in Planung.

Nachhaltige Innovation: Aerogele aus Altholz schützen Klima- und Ressourcen

Projektfakten: REMATCH

Das Forschungsprojekt „REMATCH – REsource efficient tunnelling based on real-time excavation MATerial CHaracterization“ wurde von 2021 bis 2024 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der französischen Agence nationale de la recherche gefördert. Die Studiengesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen (STUVA) e.V. leitete das Projekt auf deutscher Seite. Neben der TH Köln beteiligten sich der Tunnelbohrmaschinenhersteller Herrenknecht AG sowie auf französischer Seite das Planungs- und Beratungsunternehmen Arcadis und das LIRIS-Labor der Universität Lyon. Zu den assoziierten Partnern gehörten zudem die DB Netz AG, das französische Zentrum für Tunnelstudien (Centre d’Études des Tunnels) und der öffentliche Bauträger Tunnel Euralpin Lyon-Turin.



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

Professur (m/w/d) der BesGr. W 2 für das Lehrgebiet Gebäudeenergiesysteme und -automation
Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden (OTH)

05.11.2026
Amberg
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST Ingenieure GmbH & Co. KG

04.10.2026
Bielefeld
Senior Projektingenieur (m/w/d) – EMSR-Technik – Projektmanagement
REUTERS INGENIEUR GmbH

04.10.2026
Hofheim
Technische*r Angestellte*r (Techniker*in oder Ingenieur*in) Werkstofftechnik, Physiktechnik, Maschinenbau
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

04.10.2026
Garching
Ingenieurin (m/w/d) / Techniker (m/w/d) der Mess- und Regelungstechnik für Gebäudeautomation
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein (GMSH)

04.10.2026
Eutin, Lübeck
Leitung Entwicklung (w/m/d) Mechatronische Systeme / Industrielle Sicherheits- und Automatisierungstechnik
Bernstein AG

04.10.2026
Porta Westfalica
Planungsingenieur (w/m/d) und Projektsteuerung – Verkehrsinfrastruktur und Gleisplanung
Ruhrbahn GmbH

04.10.2026
Essen
Gruppenleiter:in Automatisierungstechnik
TraveNetz GmbH

04.10.2026
Lübeck
Bauleiter (m/w/d) Rohrsanierung / Kanalsanierung
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG

04.10.2026
München, Neumarkt in der Oberpfalz, Nürnberg, Regensburg
Vertriebsingenieur / Projektingenieur (m/w/d) im Außendienst – Südbayern
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG

04.10.2026
verschiedene Einsatzorte
Bauingenieur / Verkehrsingenieur (w/m/d) Straßenplanung/Straßenbauprojekte
Die Autobahn GmbH des Bundes

04.10.2026
Nürnberg
Strategic Account Manager (m/f/x)
via Richard Hönig Wirtschaftsberatungen

04.10.2026
München
Automatisierungsingenieur / SPS-Ingenieur (m/w/d)
Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH

04.10.2026
Paderborn
Projektleitung Haustechnik / Technische Gebäudeausrüstung (TGA) – Neubau & Modernisierung (w/m/d)
STADT UND LAND Wohnbauten-Gesellschaft mbH

04.10.2026
Berlin
Entwicklungsingenieur Leistungselektronik (all genders)
VINCORION Advanced Systems GmbH

04.10.2026
Wedel
Industrial Engineer / Fertigungsplaner – Arbeitsvorbereitung (m/w/d)
ELAC SONAR GmbH

05.10.2026
Kiel
Senior Solution Architect Integration Platform (m/w/d)
WIRTGEN GmbH

05.10.2026
Windhagen
Senior Solution Architect Enterprise Cloud Platform (m/w/d)
WIRTGEN GmbH

05.10.2026
Windhagen
Software-Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik – mobile Arbeitsmaschinen
WIRTGEN GmbH

05.10.2026
Windhagen
Werkleiter (w/m/d)
WITTENSTEIN SE

05.10.2026
Igersheim

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige