Man kennt es unter anderem von Autofahrten: Immer wieder sieht man Schäden an der Bausubstanz von Brückenbauwerken. Ist ein Schaden wie z.B. eine Betonabplatzung optisch festzustellen, so besteht das eigentliche Problem vermutlich schon viele Jahre. Eine der vordringlichsten Schadensursachen ist die Korrosion an Bewehrungsstahl, verursacht durch Eindringen von Wasser in das Bauwerk. Die Gefahr, dass es dadurch zu einem Substanz- und Tragfähigkeitsverlust kommt, ist stark erhöht.
Damit die Ursache der oftmals nicht sichtbaren Beschädigungen frühestmöglich erkannt werden, verfolgt das durch das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP und die Klaus Faber AG begründete Kompetenzzentrum SmartWire-Sensor das Ziel, Sensoren für die frühzeitige Detektion von Wassereintrag zu entwickeln. Dadurch sollen die Themen Nachhaltigkeit und Sicherheit im Bereich kritischer Infrastruktur wesentlich gestärkt werden.
Durch eine alternde Infrastruktur gewinnt die Ermittlung des Zustands von Bauwerken für die öffentliche Sicherheit eine immer höhere Bedeutung. Ein zuverlässiges und permanentes Monitoring von Infrastrukturbauwerken ist daher von größter Bedeutung. Das Kompetenzzentrum SmartWire-Sensor verfolgt die Idee, den Wassereintrag in kritischer Infrastruktur wie Brückenbauwerke frühzeitig zu detektieren, um so eventuelle Folgen wie Sanierung, Sperrung oder gar einen Neubau möglichst zu verhindern und damit Kosten in Milliardenhöhe und Vorfälle wie den Einsturz der Carolabrücke in Dresden zu vermeiden.
Ein flexibles und autarkes Monitoring-System
Der Einsatz eines flexibel anpassbaren, einfach einzusetzenden autarken und intelligenten Monitoring-Systems, welches zur Lösung der aktuellen infrastrukturellen Problemstellungen beitragen würde, ist bisher jedoch nicht etabliert. Dies ist auch durch den technologischen Entwicklungsstand der Messgeräte begründet. Diese liegen gewöhnlich als Labor- oder mobile Messsysteme vor, welche eine Signalbewertung durch einen menschlichen Bediener erfordern. Eine autarke Erfassung und Bewertung von Sensordaten sind dadurch aktuell nicht möglich.
Das Kompetenzzentrum SmartWire-Sensor beschäftigt sich mit der wissenschaftlichen und technologischen Entwicklung, um solch ein Monitoring-System für die frühzeitige Detektion von Feuchtigkeit in Bauwerken marktzugänglich zu machen. Forschungsschwerpunkte stellen die sensornahe Datenverarbeitung und -fusion mit effizienten und robusten KI-Algorithmen, die autarke Energieversorgung sowie die flexible und vertrauenswürdige Datenübertragung mittels verschiedener Kommunikationsschnittstellen (LoRaWAN, GSM, 5G usw.) dar.
Die Vorteile von SmartWire-Sensor
Durch die Arbeit des Kompetenzzentrums SmartWire-Sensor soll eine frühe Detektion von Schäden möglich werden – bevor das komplette Bauwerk durchfeuchtet ist – mit dem Ziel, die Lebenszeit eines Brückenbauwerks effizient zu verlängern. Dabei muss nur eine kleine Instandhaltung durchgeführt werden, die mit signifikant geringeren Kosten und nur minimalen Verkehrsmaßnahmen auskommt.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner
Dirk Koster, M. Sc.
Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
Telefon: 0681 9302-3894
E-Mail: dirk.koster@izfp.fraunhofer.de
