Brücken und Bahngleise, Autobahnen und Talsperren: In Deutschland sind große Teile der kritischen Infrastruktur in die Jahre gekommen und müssen saniert werden. Doch wie lang genau kann welches Bauwerk noch genutzt werden? Darüber können bislang nur aufwendige Prüfungen Auskunft geben. Ein konstantes Monitoring könnte dagegen Daten in Echtzeit liefern. Doch die eigens für das sogenannte "Structural Health Monitoring" entwickelten Sensoren sind teuer. Dresdner Forscher testen deshalb gerade, ob kostengünstige Alternativen aus der Automobilindustrie helfen können.

Warum günstige Automobilsensoren eine Chance für das Bauwerksmonitoring sind

Christioph Sohrmann leitet eine Arbeitsgruppe am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Dresden. Er fragte sich zunächst, welche Sensoren den Anforderungen genügen könnten. "Hohe Präzision, lange Lebensdauer, dauerhafte Belastung und Temperaturtoleranz von minus 40 bis plus 120 Grad Celsius? Da war die Antwort ganz klar: die Automobilsensorik", sagt er.

Der Vorteil: Die Kosten dieser Lösung betragen nur zwischen einem und zehn Prozent der Investitionen, die für spezielle Bauwerkssensoren anfallen. Sogenannte MEMS-Sensoren etwa könnten Brüche in den Spanndrähten von Spannbetonbrücken entdecken. Das Problem allerdings: Die Auflösung der ermittelten Daten ist bei den Automobilsensoren nicht hoch genug, um winzige Veränderungen an Bauwerken zu erfassen. MEMS steht für mikro-elektro-mechanisches System. In Autos messen sie seit Jahrzehnten zum Beispiel Druck und Beschleunigung. Sie können auch Temperaturen, Bewegungen oder Magnetfelder messen und sind auch in Smartphones oder Fitnesstrackern verbaut.

Radar und taktile Sensoren kombiniert: So wird die Messung millimetergenau

Die Lösung liegt für Sohrmann und sein Team daher in einer Kombination verschiedener Mittel. An einer Versuchsbrücke testeten die Ingenieure die Verbindung taktiler Sensoren mit einem Radar. Werden die Daten mit einer sogenannten phasenbasierten inferometrischen Methode ausgewertet, erhöht sich die Informationstiefe deutlich. "Dadurch werden statische Verschiebungen im Millimeter- oder sogar Submillimeterbereich sowie Schwingungen mit Frequenzen bis über 1000 Hertz messbar", sagt Sohrmann.

In einem ersten Schritt haben die Forscher eine Anwendung für den Einsatz bei einer Brückenprüfung entwickelt. Dabei kam es vor allem darauf an, Erhebung und Auswertung der Daten für die jeweiligen Prüfingenieure zu optimieren. Im zweiten Schritt wird aktuell getestet, inwiefern mit den Sensoren die Stabilität von Eisenbahnbrücken in Echtzeit überwacht werden kann. Das Projekt mit dem Namen RICARES hat jetzt im Januar begonnen.

Monitoring: RICARES soll die Infrastrukturprüfung in Echtzeit möglich machen

Sohrmann hofft, mit seinem Ansatz viele zuständige Ämter, die sogenannten Baulastträger, zu überzeugen. "Bezahlbare Sensorik ermöglicht es Baulastträgern, das Monitoring der Infrastruktur nicht nur bei Verdachtsfällen, sondern flächendeckend zu etablieren." Langzeitdaten zur Belastung von Bauwerken seien extrem hilfreich, wenn sich die ersten Schäden zeigen, sagt er.

Haftungsausschluss: Das Urheberrecht dieses Artikels liegt bei seinem ursprünglichen Autor. Der Zweck dieses Artikels besteht in der erneuten Veröffentlichung zu ausschließlich Informationszwecken und stellt keine Anlageberatung dar. Sollten dennoch Verstöße vorliegen, nehmen Sie bitte umgehend Kontakt mit uns auf. Korrektur Oder wir werden Maßnahmen zur Löschung ergreifen. Danke