Sie ist nur 23 cm groß und sucht selbstständig nach Rissen in Brücken

Eine Drohne mit nur 23 cm Durchmesser soll künftig Betonbrücken von innen untersuchen. Sie navigiert ohne GPS, sucht mit künstlicher Intelligenz nach Rissen und entscheidet selbst, welche Stellen sie genauer betrachten muss. Forschende der Ruhr-Universität Bochum testen die Technik derzeit im Labor.

Enge Hohlräume, kaum Licht und schwer erreichbare Betonflächen: Die Inspektion großer Brücken kann für Prüfpersonal aufwendig werden. Besonders schwierig sind die sogenannten Hohlkästen. Das sind Hohlräume innerhalb des Tragwerks, die unter anderem dazu dienen, das Eigengewicht einer Brücke zu reduzieren.

In diese Bereiche will das Bochumer Forschungsteam eine selbstständig fliegende Mini-Drohne schicken. Sie soll die Betonoberflächen fotografieren, verdächtige Risse erkennen und die Ergebnisse dokumentieren. Eine Steuerung durch einen Piloten ist für die geplante autonome Inspektion nicht erforderlich.

Entwickelt wird das System von einem Team um David Müller und Raphael Dyrska vom Lehrstuhl für Regelungstechnik und Systemtheorie. Beteiligt sind außerdem Patrick Herbers aus der Bauinformatik und Marcel Neuhausen aus der KI-Forschung.

Von 8 auf 23 cm: Warum die Drohne größer werden musste

Anfangs experimentierte das Team mit einer handelsüblichen Drohne. Daraus entstand ein eigener Prototyp mit gerade einmal 8 cm Durchmesser. Er passte problemlos in enge Hohlräume, stieß aber schnell an seine Grenzen.

Nach fünf bis sechs Minuten war der Akku leer. Außerdem musste das Fluggerät seine Kamerabilder laufend an einen externen Computer übertragen. Erst dort konnte die Software nach Rissen suchen. Die Forschenden entwickelten deshalb eine größere Version mit 23 cm Durchmesser. Sie bietet mehr Platz für Akku, Sensoren und Rechentechnik. Die Bildauswertung läuft nun direkt auf der Drohne.

„Unsere Drohne plant ihre Route selbst und speichert die Ergebnisse direkt auf einer SD-Karte“, erklärt Raphael Dyrska in einer Pressemitteilung der Ruhr-Universität Bochum vom 12. November 2026.

Die wichtigsten Eigenschaften im Überblick:

Die Technik muss dabei mit wenig Energie auskommen. Schließlich benötigen sowohl die Motoren als auch die Sensoren und der Bordcomputer Strom. Wie lange der aktuelle Prototyp mit einer Akkuladung fliegt, hat die Universität nicht veröffentlicht.

Wie findet sich die Drohne ohne GPS zurecht?

Innerhalb einer Betonbrücke lassen sich Satellitensignale nicht zuverlässig empfangen. Die Bochumer Drohne muss daher anders bestimmen, wo sie sich befindet. Dafür nutzen die Forschenden ein Verfahren namens SLAM. Die Abkürzung steht für Simultaneous Localization and Mapping. Vereinfacht gesagt erstellt die Drohne während des Flugs eine Karte ihrer Umgebung und berechnet gleichzeitig ihre eigene Position darin.

Sie muss also nicht vorher wissen, wie der Hohlkasten genau aufgebaut ist. Während sie sich bewegt, erfasst sie ihre Umgebung und nutzt die gewonnenen Informationen für die weitere Navigation. Damit soll sie auch verwinkelte Bereiche untersuchen können, in denen eine Navigation mit GPS nicht möglich ist. Welche Sensoren dafür im aktuellen Prototyp eingesetzt werden, beschreibt die Universität nicht im Detail.

Die KI erkennt Risse und schaut bei Unsicherheit noch einmal hin

Die Navigation ist nur ein Teil der Entwicklung. Die Drohne soll auch selbstständig erkennen, welche Stellen an einer Betonoberfläche auffällig sind. Das ist schwieriger, als es zunächst erscheint. Eine dunkle Linie muss kein Riss sein. Auch Poren, Verfärbungen oder Spinnweben können auf Kamerabildern ähnliche Strukturen bilden.

„Nicht jeder dunkle Fleck ist ein Riss“, erklärt Marcel Neuhausen im Wissenschaftsmagazin Rubin der Ruhr-Universität Bochum.

Die KI untersucht die Aufnahmen Pixel für Pixel. Dabei bewertet sie nicht nur, ob eine Struktur ein möglicher Riss ist, sondern auch, wie sicher diese Einschätzung ausfällt. Ist das Ergebnis uneindeutig, kann die Drohne die betreffende Stelle erneut anfliegen und aus einem anderen Blickwinkel fotografieren. Die zusätzliche Aufnahme soll der Software helfen, den Verdacht zu überprüfen. Damit liefert das System nicht einfach nur eine Sammlung von Fotos. Es nutzt seine eigenen Auswertungsergebnisse, um die weitere Inspektion zu steuern.

Risse erkennen ist nicht dasselbe wie Risse messen

Für die Bauwerksprüfung reicht es allerdings nicht, einen Riss zu entdecken. Wichtig sind auch seine Breite, Lage und mögliche Entwicklung. Eine zuverlässige Rissbreitenmessung erfordert unter anderem einen bekannten Maßstab im Bild. Auch der Abstand und der Blickwinkel der Kamera spielen eine Rolle.

Die Bochumer Forschenden arbeiten deshalb daran, die Messung der Rissbreiten zu verbessern. Konkrete Angaben zur erreichten Messgenauigkeit liegen bislang nicht vor. Die kamerabasierte Inspektion hat außerdem eine grundsätzliche Grenze: Sie kann sichtbare Risse an Betonoberflächen erfassen, aber keine vollständig verdeckten Schäden im Bauteil nachweisen.

Dafür werden andere Untersuchungsverfahren benötigt. Einen solchen Ansatz verfolgt beispielsweise der Betonsensor Sentinel, der elektrische Veränderungen im Material zur Schadenserkennung nutzt.

Was die Drohne bei der Brückenprüfung leisten könnte

In Deutschland werden Straßenbrücken regelmäßig nach DIN 1076 geprüft. Vorgesehen sind unter anderem eine umfassende Hauptprüfung im Abstand von sechs Jahren und eine einfache Prüfung drei Jahre danach.

Die Anfang 2026 veröffentlichte Neufassung der Norm berücksichtigt erstmals in eigenen Abschnitten das Bauwerksmonitoring und bildgebende Verfahren. Digitale Methoden erhalten damit einen ausdrücklich geregelten Platz in der Bauwerksprüfung.

Die Bochumer Drohne könnte künftig vor allem bei der Erfassung und Dokumentation schwer zugänglicher Betonoberflächen helfen. Die Bewertung eines Risses bleibt allerdings eine ingenieurtechnische Aufgabe. Nicht jede Rissbildung ist gefährlich. Entscheidend sind unter anderem die Ursache, die Lage und die Beanspruchung des Bauteils. Wie aufwendig diese Bewertung sein kann, zeigt der Fall der Bonner Nordbrücke, deren Schäden schließlich eine vollständige Sperrung erforderlich machten (öffnet in neuem Fenster).

Die Bochumer Forschenden verfolgen deshalb nicht das Ziel, menschliche Brückenprüfer zu ersetzen. Die Drohne soll auffällige Stellen erfassen und ihre Position dokumentieren. Geplant ist außerdem, die Ergebnisse später in einem digitalen 3D-Modell der Brücke zusammenzuführen. Prüfpersonal könnte dort sehen, welche Bereiche die KI als verdächtig eingestuft hat und wie sicher die jeweilige Bewertung ist.

Im Labor funktioniert die Technik – jetzt soll die echte Brücke folgen

Bislang wird die Drohne im Indoor-Fluglabor des Zentrums für das Engineering Smarter Produkt-Service Systeme (ZESS) an der Ruhr-Universität Bochum erprobt. Dort lassen sich Bedingungen nachstellen, wie sie innerhalb eines Brückenhohlkastens auftreten. Ein Motion-Capture-System erfasst die Position des Fluggeräts mit hoher Genauigkeit. So kann das Team kontrollieren, wie zuverlässig die Navigationsalgorithmen arbeiten.

Die Versuche konzentrieren sich auch auf das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten. Flugsteuerung, Navigation, Sensorik und KI-Auswertung müssen gleichzeitig funktionieren, ohne die Energieversorgung zu überfordern. Als Nächstes wollen die Forschenden ihre Drohne innerhalb einer echten Brücke testen und mit erfahrenen Brückenprüfern zusammenarbeiten.

Quellen

• Ruhr-Universität Bochum: Wie eine Mini-Drohne Risse im Beton aufspürt – Wissenschaftsmagazin Rubin, 12. November 2026
• Ruhr-Universität Bochum: Autonome Drohne spürt Risse in Beton-Brücken auf – Pressemitteilung vom 12. November 2026
• DIN Media: DIN 1076:2026-01 – Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen – Normbeschreibung und Änderungsverzeichnis