Einführung

In diesem Artikel stellen wir Ihnen Innovative Technologien und Konzepte vor, die zunehmend in der Bauwerkserhaltung zum Einsatz kommen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den innovativen Entwicklungen, die durch Digitalisierung und moderne Diagnoseverfahren ermöglicht werden. Diese Technologien verbessern nicht nur die Effizienz der Erhaltung, sondern bieten auch enorme Potenziale für die Sicherheit und Nachhaltigkeit der Infrastruktur.

Innovative Technologien in der Bauwerkserhaltung

Professor Hajdin beschreibt eine Reihe innovativer Technologien, die in der Bauwerkserhaltung zunehmend Bedeutung gewinnen:

1. Vermessungstechnologien: Technologien wie Laserscanning und Fotogrammetrie ermöglichen eine präzise Bestandsaufnahme von Bauwerken. Dies ist die Basis für viele weiterführende Analysen und Modelle.

2. Digitaler Schatten: Hierbei handelt es sich um ein digitales Modell, das den Zustand eines Bauwerks abbildet. Im Gegensatz zum „digitalen Zwilling“ sind Veränderungen nur einseitig, vom realen Bauwerk zum Modell, nicht aber umgekehrt möglich. Dies erlaubt eine effiziente Dokumentation und Überwachung.

3. Sinneserweiterungen: Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und Mixed Reality (MR) ermöglichen es, Bauwerke detaillierter zu erfassen, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen. Diese Technologien erweitern die menschlichen Sinne und bieten wertvolle Einsichten für Inspektionen und Wartungsarbeiten.

4. Drohnen und Strukturüberwachung: Drohnen spielen eine zunehmend wichtige Rolle in der Bauwerksinspektion, da sie schwer zugängliche Bereiche erreichen können. Auch moderne zerstörungsfreie Prüfmethoden und kontinuierliches Monitoring helfen Einblicke in Bauteile zu erhalten, welche vorher unentdeckt blieben. GPR, Ultraschall oder Eddie Current helfen Hohlräume, Kabel oder Bewehrung zu identifizieren. „Structure Health Monitoring“ (SHM) misst kontinuierlich den Gesamtzustand eines Bauwerks, vergleichbar mit Bluttests bei Menschen. Betonsensoren messen kritische Stellen kontinuierlich über Zeit (wie Röntgen beim Menschen). Bilderkennung und 3D Scans erkennen feuchte Stellen, Risse oder Verformungen. 

5. Satellitenmessungen: Satelliten bieten neue Möglichkeiten, Bewegungen von Bauwerken über größere Zeiträume und Distanzen hinweg zu überwachen. Dies ist besonders kosteneffizient und wird durch Programme wie Copernicus bereits weitgehend kostenlos angeboten. 

Vorteile von digitalen Modellen

Der Einsatz von digitalen Modellen, insbesondere Finite-Elemente-Modelle (FEM), ermöglicht eine präzise Kalibrierung und Simulation von Bauwerken. Durch die Verknüpfung mit Sensordaten können Ingenieure Bauwerke in Echtzeit überwachen und Anpassungen vornehmen. Dies reduziert Unsicherheiten, die oft zu höheren Sicherheitsfaktoren und damit höheren Kosten führen. Modelle, die über einen längeren Zeitraum gepflegt und angepasst werden, ermöglichen eine effiziente Nachverfolgung und Historisierung des Bauwerkszustands.

Digitaler Schatten

Der digitale Schatten wird als weniger komplexe Version des digitalen Zwillings beschrieben. Während der digitale Zwilling eine Zwei-Wege-Kommunikation zwischen realem und digitalem Objekt ermöglicht, ist der digitale Schatten eine Einbahnstraße, die primär zur Beobachtung und Dokumentation dient. Die große Menge an Daten, die bei der Erstellung eines 3D-Modells eines Bauwerks entsteht, ist dank heutiger Technologien kein Hindernis mehr. Die Herausforderung liegt vielmehr darin, diese Daten so zu komprimieren und zu organisieren, dass sie für den Endnutzer einen maximalen Nutzen bieten.

BIM in der Bauwerkserhaltung

Building Information Modeling (BIM) spielt eine immer größere Rolle in der Bauwerkserhaltung. Professor Hajdin hebt hervor, dass die Integration von BIM in die Erhaltung nicht nur die Visualisierung und Dokumentation von Bauwerken erleichtert, sondern auch entscheidend zur Optimierung von Wartungsarbeiten beiträgt. Besonders spannend sind hybride Modelle, die auf der Kombination von Punktwolken (erfasst durch Laserscanning) und vorhandenen Plänen basieren. Diese bieten eine solide Grundlage für das Structural Health Monitoring und die Bewertung von Schäden.

Argumentation und Markt

Die Einführung neuer Technologien in die Bauwerkserhaltung war bisher oft mit hohen Kosten verbunden. Der Übergang zu kabellosen Systemen und kostengünstigen Sensoren hat jedoch den Markt erheblich verändert. Ähnlich wie in der Medizin, wo neue Technologien wie MRT und CT das Verständnis und die Behandlung von Krankheiten revolutioniert haben, ermöglichen moderne Bauwerkstechnologien eine detailliertere und frühzeitige Diagnose von Problemen. Dies führt zu potenziellen Einsparungen, indem teure Instandsetzungsmaßnahmen rechtzeitig geplant und unnötige Ausgaben vermieden werden.

Zukunft der Digitalisierung in der Bauwerkserhaltung

Die Zukunft der Bauwerkserhaltung wird von der weiteren Automatisierung der Datenerfassung geprägt sein. Professor Hajdin erwartet, dass Technologien wie Augmented Reality, Drohnen und BIM eine zentrale Rolle spielen werden, um Inspektionsdaten automatisch zu erfassen und in Echtzeit in Datenbanken zu speichern. Die Herausforderung liegt in der Historisierung der gesammelten Daten, um langfristig eine vollständige Dokumentation der Maßnahmen und Veränderungen an einem Bauwerk zu ermöglichen. Diese Entwicklungen sind notwendig, um den wachsenden Herausforderungen der alternden Infrastruktur und des Fachkräftemangels gerecht zu werden.