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Digitale Unterstützung für die Bauwerksprüfung von Brücken
Forschungsprojekt Immersive Bridge Analytics (ImBrAs)
13.06.2025 - Bochum / Berlin
Eine der wichtigsten Voraussetzungen für einen sicheren Straßenverkehr ist die regelmäßige Bauwerksprüfung von Brücken. Rund 140.000 Brücken deutschlandweit müssen gemäß DIN 1076 oder daran angelehnt in festgelegten Intervallen kontrolliert werden. Auch wenn bereits viele digitale Einzellösungen in der Schadensdiagnostik eingesetzt werden, besteht bei der Brückenprüfung weiterhin ein großes Digitalisierungspotenzial.
Der Grund: In der Praxis werden die bestehenden digitalen Tools bislang kaum systematisch miteinander kombiniert.
Die daraus abgeleitete These: Ein koordiniertes digitales Verfahren könnte nicht nur Zeit- und Kosteneffizienz steigern, sondern auch die Aussagekraft der Prüfergebnisse deutlich verbessern und fundierte Schadensprognosen ermöglichen.
Das Forschungsprojekt „Immersive Bridge Analytics« (ImBrAs)“ unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Martin Mertens von der Hochschule Bochum setzt genau hier an. Ziel des Projekts ist es, bestehende digitale Lösungen sinnvoll zu verknüpfen und an einem digitalen Modell zu untersuchen, wie dadurch Bauwerksprüfungen stark optimiert werden können.
Zusammengeführt werden die vorhandenen Verfahren am digitalen Zwilling einer realen Brücke. Dabei werden die Ergebnisse laborbasierter Untersuchungen auf ein reales Bauwerk übertragen. Mit Hilfe eines Demonstrators erhalten Anwendende Einblick in die Projektergebnisse – sowohl Bauwerksprüfende im Brückenbau als auch Baulastträger.
Prof. Mertens erläutert: „Die derzeitige rasante Entwicklung digitaler Verfahren in der Bauwerksprüfung und insbesondere deren sinnvolle Verknüpfung bietet Bauwerksprüfenden und Baulastträgern die Möglichkeit, Schäden früh zu erkennen, zu analysieren und weitere Entwicklungen vorauszusehen. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag für ein effektives und wirtschaftliches Bauwerksmanagement.“
Das Projekt ImBrAs widmet sich der Analyse und Umsetzung effektiver Maßnahmen für einen modernen und zukunftssicheren Erhalt der Verkehrsinfrastruktur. Es wird gefördert im Rahmen des Zukunftspakets leistungsfähige Infrastruktur des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV).
Der Forschungszeitraum erstreckt sich von Februar 2025 bis Januar 2028. Das interdisziplinär besetzte Konsortium vereint Vertreter aus Wissenschaft und Praxis. Mit einem Gesamtvolumen von 2.481.943,40 Euro wird das Projekt zu 77 Prozent aus der Innovationsinitiative mFUND des BMDV gefördert. ImBrAs steht in inhaltlichem Zusammenhang mit weiteren mFUND-Projekten wie nVisDa, DigiOnTrack, Multisens +, Smart Tendon, P-BIM, IDA-KI und AI4INFRA.
https://www.th-owl.de/immersive-bridge-analytics/
https://imbras.de/ (im Aufbau)
https://www.bmv.de/SharedDocs/DE/Artikel/DG/mfund-projekte/imbras.html
Das Forschungskonsortium
- Hochschule Bochum, Prof. Dr.-Ing. Martin Mertens
- Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe
- Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT
- Schüßler-Plan Digital GmbH
- HHVISION GmbH & Co KG
- Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen
Über das Förderprogramm mFUND des BMDV
Im Rahmen des
Förderprogramms mFUND unterstützt das BMDV seit 2016 Forschungs- und
Entwicklungsprojekte rund um datenbasierte digitale Innovationen für die
Mobilität 4.0. Die Projektförderung wird ergänzt durch eine aktive fachliche
Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft, Verwaltung und Forschung
und die Bereitstellung von offenen Daten auf der Mobilithek.
www.mfund.de
Forschungsprojekt: Immersive Bridge Analytics (ImBrAs)
Problemstellung
Die Bauwerksprüfung nach DIN 1076 ist Grundlage zum frühzeitigen Detektieren von Schäden sowie von Schadensveränderungen an Ingenieurbauwerken. Die Prüfung erfordert eine Vielzahl von Arbeitsschritten und ist mit hohem Zeitaufwand verbunden. Aktuelle Methoden nutzen digitale Daten nur unzureichend oder nicht unterstützend, obwohl diese aus verschiedensten Quellen wie z.B. aus Sensoren verfügbar sein können. So werden numerische Berechnungen zu verschiedenen Laststellungen sowie die Informationen aus Sensoren mit erfassten Schäden aus Bauwerksprüfungen oft nicht kombiniert, wodurch die Analyse des Bauwerkszustands erschwert wird.
Projektziel
Das Projekt „ImBrAs“ entwickelt eine neue Methode zur effizienteren Bauwerksprüfung. Durch den Einsatz eines „Digitalen Zwillings“ – einer virtuellen Nachbildung der Brücke – werden Sensordaten, Simulationsergebnisse und vorhandene Bauwerksinformationen kombiniert und visuell dargestellt. Mithilfe einer erweiterten Realität (XR-Technologie, Kombination der Realität mit virtuellen Elementen) kann das Brückenmodell interaktiv erkundet, können Belastungen direkt analysiert oder frühzeitige Schäden erkannt werden. Dies verbessert die Entscheidungsgrundlage und ermöglicht eine gezieltere und schnellere Instandhaltung.
Durchführung
Zunächst wird ein digitaler Zwilling einer bestehenden Brücke aufgebaut. Anschließend erfolgen die Modellbildung und Analyse der Struktur, unterstützt durch Simulationen im Labor als auch durch Belastungstests am realen Bauwerk. In beiden Fällen sollen die Informationen aus Sensoren mit den Belastungsversuchen sowie den numerischen Berechnungen abgeglichen werden. Anschließend soll die Darstellung über eine speziell entwickelte XR-Schnittstelle, die eine intuitive Nutzung der digitalen Daten ermöglicht, vorgehalten werden um hieraus möglichst frühzeitig Schäden erkennen und lokalisieren zu können. Die Praxistauglichkeit der Methode wird im Rahmen einer Nutzerevaluation überprüft.
Verbundkoordinator
Hochschule Bochum
Projektvolumen (zum Bewilligungszeitpunkt)
2.481.943,40 Euro
(davon 77 % Förderanteil durch BMDV)
Projektlaufzeit (zum Bewilligungszeitpunkt)
02/2025 – 01/2028
Projektpartner
- Hochschule Bochum
- HHVISION, Köln
- Fraunhofer FIT, Sankt Augustin
- Schüßler-Plan Digital GmbH, Düsseldorf
- Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Detmold
- Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach
Ansprechpartner
Hochschule Bochum
Prof.- Dr.- Ing. Martin Mertens
Tel.: +49 234 32246
E-Mail: mrtnmrtnshs-bchmd
Quellen: Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT, Hochschule Bochum, Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Bundesministerium für Verkehr, Fotos: Forschungsprojekt Immersive Bridge Analytics ImBrAs (1,2), Frank Wagner / Adobe Stock (3)
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