Forschungsprojekt:Die Beispiel-Brücke und ihr Doppelgänger

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Die Brücke über die Isen bei Wörth ist fast fertig. An der Bundeswehr-Uni in München bekommt sie außerdem einen "digitalen Zwilling". (Foto: Matthias Köpf)

Wissenschaftler statten den erneuerten Isen-Übergang bei Schwindegg mit zahlreichen Sensoren aus und füttern mit den Daten einen "digitalen Zwilling" des Bauwerks am Computer. Wie dieser den künftigen Sanierungsbedarf automatisch erkennen soll.

Von Matthias Köpf, Schwindegg

Natürlich ist dieses kleine Brücklein nicht die Brücke über die A 8 bei Holzkirchen, die gerade mit einigem Aufwand neu gebaut wird. Sie ist auch keine des halben Dutzend Brücken, die allein an der A 92 zwischen Moosburg und Landshut saniert werden müssen, und schon gar nicht ist sie die Autobahnbrücke bei Lüdenscheid, die im vergangenen Dezember ziemlich unverhofft gesperrt wurde und Anfang 2023 gesprengt werden soll. Eher im Gegenteil: Diese kleine Brücke bei Wörth in der Gemeinde Schwindegg soll ja bis Ende Dezember fertig werden. Und sie soll nicht nur über das Flüsschen Isen führen, sondern auf lange Sicht auch dazu, dass es mit vielen anderen Brücken im Land nicht irgendwann so weit kommt wie mit der in Lüdenscheid.

Aus diesen Grund ist Johannes Wimmer auch an diesem Tag wieder in Wörth. Der junge Mann mit den Sicherheitsschuhen, der angemessen dreckigen Arbeitshose und dem festen Händedruck arbeitet seit Baubeginn im Mai an dieser Brücke, und zugleich arbeitet er dabei an seiner Doktorarbeit an der Universität der Bundeswehr in München. Wenn er auf der Baustelle wieder eines seiner dicken Kabel mit den vielen dünnen Adern darin abwickelt, wundert das die Arbeiter längst nicht mehr. Die vorgefertigten Betonteile, die sie hier eingesetzt haben, verfügen über Aussparungen und Kabeldurchlässe, die es bei anderen Brücken nicht gibt.

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Johannes Wimmer bringt an der Brücke mit ihren 23 Metern Spannweite und samt Geh- und Radweg 6,50 Metern Fahrbahnbreite etwa 150 Sensoren an. Die werden unablässig Druck, Dehnung, Neigung, Vibrationen und Temperatur im Bauwerk erfassen. Dazu kommen Wetterdaten wie Wind, Regen, Sonneneinstrahlung und Lufttemperatur sowie der Wasserstand am gleich nebenan gelegenen Isen-Pegel. Solche Faktoren wirken ständig auf Brücken ein. Dazu gebe es natürlich längst "irgendwelche Detailstudien", sagt Johannes Wimmer. Aber eine ganze Brücke voller Sensoren, die rund um die Uhr praktisch alle Einflüsse messen, das ist laut Johannes Wimmer und seinem Chef und Doktorvater an der Uni mindestens "europaweit einmalig".

Dabei wird bei Professor Thomas Braml am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau in Neubiberg die gleiche Brücke sogar ein zweites Mal entstehen - als "digitaler Zwilling" am Computer. Solche virtuellen Doppelgänger sind bei Industrieanlagen längst gang und gäbe, doch am Bau gewinnt die Technik erst seit einigen Jahren an Bedeutung. Der Zwilling ist nämlich weit mehr als ein digitales Entwurfsmodell, das es im Fall der neuen Isenbrücke auch gar nicht gibt. Europas erste "digitale Brücke" wird mit all den Sensoren in der echten Brücke per Mobilfunk verbunden und so im Computer praktisch live genau den gleichen Einflüssen ausgesetzt sein wie das Original, das sich in Wörth über die Isen spannt.

Johannes Wimmer behält die neue Brücke genau im Blick - künftig auch vom Computer an der Uni aus. (Foto: Matthias Köpf)

Dass sich in Wörth eine solche Gelegenheit ergeben hat, ist für Wimmer und Braml ein Glücksfall. Eigentlich hatte Johannes Wimmer einen Feuerwehr-Kollegen am Volksfest daheim in Gangkofen gefragt, ob der eine gebrauchte Brücke kenne, die man zum Experimentieren auf den Campus nach Neubiberg bringen könnte. Jener Feuerwehrkollege ist im Mühldorfer Landratsamt unter anderem für die Bauabteilung zuständig und dachte gleich an die marode Brücke in Wörth, die der Landkreis ersetzen musste. Irgendwann dachten beide am Biertisch noch ein Stück weiter: Warum die Sensoren nicht gleich an der neuen Brücke anbringen?

Das Landratsamt musste nicht lang überzeugt werden: eine Brücke weniger, um die sich Robert Martinez künftig kümmern muss. Er betreut für das Amt gerade den Neubau, der abgesehen von den ganzen Sensoren eigentlich kein schwieriges Projekt ist. 2,1 Millionen Euro kostet es den Kreis, eine knappe Million davon zahlt der Freistaat. Das Forschungsprojekt geht dabei komplett auf Kosten der Uni sowie des "Zentrums für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr" und dessen Projekts "risk.twin - Intelligente kritische technische Infrastruktur".

Sensoren im Beton der Brücke werden laufend Daten über den Zustand des Bauwerks liefern. (Foto: Matthias Köpf)

Denn eine Brücke ist auch das: kritische Infrastruktur, und damit im Zweifel ein Fall für die Landesverteidigung. Das primäre Forschungsziel ist laut Thomas Braml aber zivil, nämlich ein "intelligentes Lebenszyklusmanagement". Er und Wimmer wollen alle ihre Live-Daten zum Zustand der Brücke und den verschiedenen Einflüssen miteinander in Beziehung bringen. Im besten Fall wird der Computer bei dieser Brücke und irgendwann auch bei vielen anderen im Land selbst seine Schlüsse aus den Daten ziehen und beizeiten darauf hinweisen, dass da oder dort bald etwas unternommen werden sollte, lange bevor bei der nächsten Inspektion gravierende Schäden ans Licht kommen und eine große Sanierung fällig wird oder gleich eine Sprengung wie in Lüdenscheid. Das Ganze sei auf viel längere Zeit angelegt als nur auf eine Doktorarbeit, sagt Johannes Wimmer. Die neue Brücke in Wörth würde wohl auch so erst einmal ein paar Jahrzehnte halten.

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