Digitalisierung von Bestandsbauwerken mit KI

Der Zustand eines Bauwerks ist dadurch gekennzeichnet, dass er sich mit zunehmendem Alter immer schneller verschlechtert. Eine vorbeugende Maßnahme gegen die Alterung ist umso erfolgreicher, je früher sie ergriffen wird. Um die Nutzung komplexer Bauwerke zu verlängern, sind umfassende Informationen zu einem möglichst frühen Zeitpunkt erforderlich. Auf dem Weg zu einer vorausschauenden Instandhaltung ist Grundlagenforschung zu den Methoden der Erfassung, Zusammenführung und Auswertung aller Geometrie-, Material-, Spannungs- und Alterungsdaten erforderlich. Die Digitalisierung im Sinne der Erzeugung eines Digitalen Zwillings erhält in diesem Zusammenhang eine völlig neue Bedeutung. Sie ermöglicht die Zusammenführung und Echtzeitauswertung aller für Betrieb und Instandhaltung erforderlichen Daten. Die Bauwirtschaft steht hier jedoch vor besonderen Herausforderungen. Bauwerke, insbesondere in der Verkehrsinfrastruktur, sind einzigartige Objekte. Sie zeichnen sich durch enorme Dimensionen aus und haben eine wesentlich längere Lebensdauer als andere technische Anlagen. Die Veränderungen im Sinne einer Zustandsverschlechterung sind sehr gering und daher kaum messbar. Die Basis eines umfassenden Zustandsmonitorings ist eine umfassende und komplette digitale Repräsentation des Bauwerks. Dies bedeutet eine Abbildung der kompletten äußeren und inneren Struktur in einer digitalen Form, inkl. Informationen zu Materialien, Schadstellen etc. Daraus lässt sich die Forschungsfrage ableiten, ob sich eine solche Abbildung effizient umsetzen lässt und in welcher Form und mit welchen Methoden dies möglich ist. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick, wie die Umsetzung auch für komplexe Objekte gelingt und wie das generierte Modell mit semantischer Information angereichert werden kann.

The condition of a structure is characterised by the fact that it deteriorates faster with age. A preventive measure against ageing is even more successful the earlier it is taken. To prolong the use of complex structures, comprehensive information is required at the earliest possible stage. On the way to preventive maintenance, basic research is required into the methods of acquisition, consolidation and evaluation of all geometry, material, stress and ageing data. Digitisation in the sense of creating a digital twin takes on a completely new meaning in this context. It enables the consolidation and real-time evaluation of all data required for operation and maintenance. However, the construction industry is faced with special challenges here. Structures, especially in the transport infrastructure, are unique objects. They are characterised by enormous dimensions and have a much longer service life than other technical facilities. The changes in terms of degradation are very small and therefore hardly measurable. The basis of condition monitoring is a comprehensive and complete presentation of the structure. This means a digital representation of the complete external and internal structure, including information on materials, defects, etc. The research question can be derived from this, whether such a mapping can be efficiently realised, and in which form and with which methods this is possible. This article gives an overview of how such a mapping can succeed even for complex objects and how the generated model can be enhanced with semantic information.