Forscher des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT in Ilmenau entwickeln ein innovatives Frühwarnsystem, das kleinste Materialveränderungen an Brücken durch Luftschall erkennt. Ziel ist es, Schäden frühzeitig zu identifizieren und so die Sicherheit von Bauwerken wie der Carolabrücke in Dresden zu erhöhen.
Forschung am fraunhofer-idmt: luftschall als indikator für brückenschäden
Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT in Ilmenau arbeitet an einem neuartigen Verfahren zur Überwachung von Brückenkonstruktionen. Dabei nutzen die Forschenden Luftschall, der beim Überqueren einer Brücke durch Fahrzeuge entsteht. Akustische Sensoren erfassen diese Schwingungen präzise, während eine Künstliche Intelligenz die Daten analysiert und Veränderungen im Klangbild erkennt. Solche Veränderungen können auf Verschleißerscheinungen, Risse oder Lockerungen im Material hinweisen.
Projektmanagerin Olivia Treuheit erläutert: „Wir wollen Brücken nicht erst dann prüfen, wenn es schon zu spät ist.“ Die KI wertet kontinuierlich aus, ob sich der akustische Fingerabdruck der Konstruktion verändert hat – ein Indikator für potenzielle Schäden. Dieses Verfahren ermöglicht eine deutlich frühere Erkennung von Problemen als herkömmliche Sichtprüfungen oder punktuelle Messverfahren.
Die Herausforderung besteht darin, kleinste Abweichungen im komplexen Schallspektrum zuverlässig zu identifizieren und sie eindeutig mit baulichen Mängeln zu verknüpfen. Dazu werden umfangreiche Messdaten benötigt sowie Algorithmen trainiert, die zwischen normalen Betriebsgeräuschen und schädlichen Veränderungen unterscheiden können.
Großangelegte messkampagne an brücken in sachsen geplant
Nach erfolgreichen ersten Feldversuchen plant das Team um Olivia Treuheit, im Sommer 2025 eine umfassende Messkampagne an zwei wichtigen Brückenstandorten in Sachsen durchzuführen: der Wesenitzbrücke und der Sachsenbrücke in Pirna. Dort sollen über einen längeren Zeitraum detaillierte Luftschalldaten gesammelt werden.
Diese Daten bilden die Grundlage zur Weiterentwicklung des Systems hin zu einem kompakten Luftschall-Messgerät. Dieses Gerät soll künftig direkt in Brückenkonstruktionen eingebaut werden können und kontinuierlich den Zustand überwachen sowie entstehende Schäden melden.
Ein solches verlässliches Monitoring-System könnte rechtzeitige Instandsetzungen ermöglichen und damit kostenintensive Sanierungen oder sogar Abrisse vermeiden helfen. Die Kombination aus moderner Sensortechnik mit Künstlicher Intelligenz eröffnet neue Möglichkeiten zur nachhaltigen Sicherung kritischer Infrastruktur.
Praxisnahe anforderungen an das system
Die Forschenden betonen dabei auch den praktischen Nutzen: Das System soll einfach installierbar sein sowie wartungsarm arbeiten – wichtige Voraussetzungen für den breiten Einsatz bei unterschiedlichsten Bauwerken deutschlandweit.
Teileinsturz carola-brücke als mahnendes beispiel für sicherheitslücken
Der Teileinsturz der Carolabrücke in Dresden am 11.09.2024 hat erneut auf erhebliche Sicherheitsrisiken bei älteren Bauwerken aufmerksam gemacht. Trotz jahrelanger Auseinandersetzung mit dem Zustand dieser wichtigen Verkehrsader kam es zum plötzlichen Einbruch eines Abschnitts des sogenannten Brückenzugs C.
Zuvor waren bereits zwei andere Abschnitte saniert worden; dennoch war laut Holger Kalbe, Abteilungsleiter vom Straßen- und Tiefbauamt Dresden, „nicht vorhersehbar, dass der Zustand im Brückenzug C so schlimm ist“. Als Hauptursache wurde Korrosion festgestellt – ein Prozess, dessen Fortschreiten ohne geeignete Überwachungssysteme oft unbemerkt bleibt.
Dieser Vorfall löste bundesweit Diskussionen über den Erhaltungszustand vieler älterer Infrastrukturobjekte aus sowie Forderungen nach besseren Kontrollmechanismen unter Einsatz moderner Technologien wie dem hier beschriebenen Frühwarnsystem mittels Luftschallanalyse.
Die Ereignisse rund um die Carolabrücke verdeutlichen eindrücklich den Bedarf an innovativen Lösungen zur Früherkennung von Baumängeln vor Ort – insbesondere angesichts steigender Belastung durch Verkehrszunahme und klimatische Einflüsse auf Materialien.
