Im internationalen Forschungsprojekt SHIELD (Structural Health Inspection with Embedded Low-power Devices) wird ein innovatives, kostengünstiges und energieeffizientes Überwachungssystem entwickelt, das den baulichen Zustand von Brücken kontinuierlich erfassen und bewerten soll. Ziel ist es, Verschleiß und mögliche Schäden frühzeitig zu erkennen, den Sanierungsbedarf zuverlässiger einzuschätzen und damit einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit und Langlebigkeit kritischer Verkehrsinfrastruktur zu leisten.

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung intelligenter, vernetzter Sensorsysteme auf Basis energieeffizienter Embedded-Technologien. Durch die enge Zusammenarbeit deutscher und schwedischer Forschungspartner sollen innovative Lösungsansätze entstehen, die sich wirtschaftlich und skalierbar auf eine Vielzahl von Brückenbauwerken übertragen lassen.

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Herausforderung

Brücken sind unverzichtbare Bestandteile moderner Verkehrsnetze. Viele bestehende Bauwerke wurden jedoch vor Jahrzehnten errichtet und sind heute deutlich höheren Verkehrsbelastungen ausgesetzt als ursprünglich vorgesehen. Alterungsprozesse, Materialermüdung und zunehmende Beanspruchungen können die Tragfähigkeit und Sicherheit langfristig beeinträchtigen.

Ereignisse wie der Einsturz der Morandi-Brücke in Genua 2018 oder der Teileinsturz der Carolabrücke in Dresden 2024 verdeutlichen die Bedeutung einer zuverlässigen Zustandsüberwachung und rechtzeitiger Instandhaltungsmaßnahmen.

Bestehende Prüfverfahren basieren häufig auf regelmäßigen Inspektionen und punktuellen Messungen. Eine flächendeckende, kontinuierliche Überwachung scheitert dagegen oftmals an den hohen Kosten und dem technischen Aufwand herkömmlicher Sensorsysteme.

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Lösungsansatz

Hier setzt das Forschungsprojekt SHIELD an. Ziel ist die Entwicklung eines intelligenten und kosteneffizienten Überwachungssystems, das relevante Verschleiß- und Zustandsparameter von Brücken zuverlässig erfasst.

Kern des Vorhabens sind energieeffiziente, eingebettete Sensorsysteme (Low-Power Embedded Devices), die eine langfristige Überwachung bei möglichst geringem Energieverbrauch ermöglichen sollen.

Durch die Kombination moderner Sensortechnologien mit intelligenten Verfahren zur Datenerfassung und -auswertung sollen Veränderungen im Bauwerkszustand frühzeitig erkannt und für die Bewertung des Instandhaltungsbedarfs nutzbar gemacht werden.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Lösung. Das System soll so entwickelt werden, dass ein breiter Einsatz an unterschiedlichen Brückentypen und innerhalb großer Infrastrukturnetze technisch und wirtschaftlich realisierbar wird.

Die deutsch-schwedische Forschungskooperation bündelt dabei unterschiedliche Kompetenzen und schafft Synergien für die Entwicklung einer international einsetzbaren Technologie.

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Mehrwert und Potenzial

Mit SHIELD wird die Grundlage für eine kontinuierliche, datenbasierte und vorausschauende Zustandsüberwachung von Brücken geschaffen.

Durch die frühzeitige Erkennung von Verschleißerscheinungen und strukturellen Veränderungen können notwendige Inspektions- und Sanierungsmaßnahmen gezielter geplant und potenzielle Sicherheitsrisiken reduziert werden.

Das entwickelte System soll dazu beitragen, Instandhaltungskosten zu senken, die Nutzungsdauer bestehender Brücken zu verlängern und die Sicherheit kritischer Verkehrsinfrastruktur nachhaltig zu verbessern.

Dank des energieeffizienten und kostengünstigen Systemansatzes eröffnet SHIELD zudem das Potenzial für eine großflächige Überwachung von Brückenbeständen und eine internationale Vermarktung der entwickelten Technologie.

Damit leistet das Forschungsprojekt einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung, Sicherheit und nachhaltigen Erhaltung moderner Infrastruktur.

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