Brücke in die Zukunft: Bundesminister Wissing eröffnete KI-Forschungsbrücke in Bautzen

Dr. Volker Wissing, Bundesminister für Digitales und Verkehr (BMDV), eröffnete am 19.03.2025 gemeinsam mit Staatsministerin Regina Kraushaar, Landrat Udo Witschas, TUD-Rektorin Prof.in Ursula Staudinger, Prof. Steffen Marx, Direktor des Instituts für Massivbau der TUD, und Jörg Drews vom Projektpraxispartner Hentschke Bau GmbH die 45 Meter lange und 4,5 Meter breite Forschungsbrücke in Bautzen.

Das Projekt ist Teil eines vom Bundesverkehrsministerium geförderten Vorhabens innerhalb des Investitionsgesetzes Kohleregionen (InvKG) – also ein Strukturwandelprojekt. 

Es zielt darauf ab, mit den gewonnenen Daten neue, digitale Lösungsansätze zur Zustandsbewertung von Brücken zu entwickeln. Wie wichtig solche Verfahren für die deutsche Infrastruktur in Zukunft sind, zeigt nicht zuletzt der plötzliche Teileinsturz der Carolabrücke in Dresden. Entscheidend ist das frühzeitige Erkennen von Schäden der Bausubstanz, um schnell handeln zu können und die Verkehrswege dauerhaft nutzbar zu halten. Künftig sollen Belastungstests an dieser speziell entwickelten Forschungsbrücke dabei unterstützen.

Am 1. Januar 2022 startete unter Leitung des Instituts für Massivbau der TUD das Verbundforschungsvorhaben IDA-KI. Das Gesamtvolumen des Projektes beträgt rund 3,8 Millionen Euro. Das Konsortium setzt sich zum Ziel, die wissenschaftlichen Grundlagen für eine zuverlässige Zustandsbewertung von Brückenbauwerken in nahezu Echtzeit zu schaffen. Diese ist Grundvoraussetzung für ein prädiktives, vorausschauendes Instandhaltungsmanagement. Dazu wird das Konzept des digitalen Zwillings genutzt. Zusätzlich soll das Projekt nachhaltig zur strukturellen Stärkung der Kohleregion Lausitz beitragen.

Die Spannbetonbrücke ist Teil des Forschungsprojekts „Automatisierte Bewertung der Monitoringdaten von Infrastrukturbauwerken (IDA-KI)“, das durch die TUD koordiniert und im Rahmen der Innovationsinitiative „mFUND“ durch das BMDV gefördert wird.

Ziel des Forschungsprojektes IDA-KI (Infrastrukturdatenauswertung mit künstlicher Intelligenz) ist die Entwicklung von Verfahren für eine automatisierte Aus- und Bewertung von Monitoringdaten. Die Validierung erfolgt anhand realer Messdaten, die an der 45 m langen Forschungsbrücke (openLAB) erfasst werden.

Zunächst wird der Referenzzustand der Brücke mit und ohne Gebrauchslasten über einen Zeitraum von einem Jahr gemessen. Anschließend werden gezielte Belastungsversuche bis in den starken Schädigungszustand durchgeführt und signifikante Schäden der Bausubstanz aktiv herbeigeführt. Parallel soll redundante Sensorik geschädigt bzw. manipuliert werden, sodass eine Realdatenbasis mit spezifischen Signalcharakteristika zu messtechnischen und strukturellen Anomalien geschaffen werden kann.

Damit wird eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von Auswerteverfahren (auch auf Grundlage des maschinellen Lernens) geschaffen, sodass zukünftig Messfehler in Monitoringdaten bereinigt und von Bauwerksschäden unterschieden werden können.

Live-Demonstration

Bei einer Live-Demonstration wurde die Sensorik der Forschungsbrücke und dessen digitaler Zwilling anschaulich demonstriert: Ein tonnenschwerer Schienenwagen überquerte die Brücke und simulierte unterschiedliche Belastungsszenarien. Die verbauten Sensoren lieferten wertvolle Echtzeitdaten für wissenschaftliche Analysen. Kritische Zustandsänderungen können vom digitalen Zwilling, ein virtuelles Abbild der Brücke, angezeigt werden.

Bei der Forschungsbrücke, dem openLAB, handelt es sich um eine insgesamt ca. 45 m lange und 4,5 m breite Spannbetonbrücke, die auf dem Firmengelände der Hentschke Bau GmbH in Bautzen errichtet wurde. Bei der Brücke wurden verschiedene Bauweisen kombiniert, um ein breites Spektrum üblicher Konstruktionen zur Verfügung zu stellen. 

Mit jedem der drei Felder wird ein eigener Forschungsschwerpunkt verfolgt. Anhand des openLAB soll die Eignung der zu entwickelnden Auswertealgorithmen überprüft und ein Praxistransfer ermöglicht werden.

Weitere Informationen

Projektwebseite IDA-KI

Bundesminister Dr. Volker Wissing: „Künstliche Intelligenz ist ein Game-Changer, auch für den Erhalt unserer Straßen und Brücken. Durch den Einsatz modernster Sensortechnik und KI-gestützter Analyseverfahren können wir den Zustand der Brücken in Echtzeit überwachen. So machen wir unsere Verkehrsinfrastruktur nicht nur sicherer, sondern ermöglichen eine effizientere und kostengünstigere Wartung. Das Projekt in Bautzen liefert wertvolle Erkenntnisse für die Modernisierung unserer Brücken und die Sanierung unserer gesamten Infrastruktur.“

Staatssekretärin Barbara Meyer: „Das openLAB eröffnet uns eine großartige Chance zur richtigen Zeit, denn in Sachsen merken wir gerade, wie wichtig eine funktionierende Verkehrsinfrastruktur ist. Mit dem Brückenzwilling legen wir am heutigen Tag den Startschuss für ein neues Zeitalter sächsischer Brücken, das deutschlandweit Impulse setzen kann! Es geht dabei um Innovationsgeist, Spitzenforschung, Zukunftsfähigkeit und – natürlich das Wichtigste – um mehr Sicherheit bei unseren Brückenbauwerken. Ich wünsche dem Team um Prof. Marx viel Erfolg mit diesem Projekt. Ich bin gespannt auf Ihre Ergebnisse. Mein besonderer Dank geht an den Bundesminister für Digitales und Verkehr, Herrn Dr. Wissing, dass Sie dieses Projekt und damit den Freistaat und das Lausitzer Revier aktiv unterstützen!“

Udo Witschas, Landrat des Landkreises Bautzen: „Die neue Forschungsbrücke ist ein erneuter Beleg dafür, dass die Unternehmen aus der Oberlausitz auch im Bereich der Forschung und Innovation ganz oben mitspielen können. Dahinter steckt ein enormes wirtschaftliches Potenzial für unsere Region. Die neue Brücke, diese gelungene Zusammenarbeit von Wissenschaft und Praxis, zeigt zudem, was die Region von der Ansiedlung des Bauforschungszentrums Living Art of Building LAB erwarten kann.“

Prof.in Ursula Staudinger, Rektorin der TU Dresden: „Mit der Gründung des TUD|Campus Lausitz übernehmen wir Verantwortung für die Gestaltung des Strukturwandels in der Lausitz. Dazu gehören auch Reallabore wie das openLAB. Diese sind essenziell für den wissenschaftlichen Fortschritt, denn sie ermöglichen es, innovative Technologien unter realen Bedingungen zu erproben und praxisnahe Lösungen zu entwickeln. Es geht auch darum, durch technologische Entwicklungen zur Verbesserung gesellschaftlich essentieller Sektoren wie dem Brückenbau beizutragen und Vertrauen zu schaffen. Ebenso bietet das openLAB einzigartige Möglichkeiten für die Grundlagenforschung im Bauingenieurwesen. Durch den Schulterschluss von Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Öffentlichkeit können wir hier Impulse in die Region tragen, die an der Basis als Innovationen ihre Wirkung entfalten können. Ich danke allen Beteiligten, dass wir hier gemeinsam eine wissenschaftliche Plattform für nachhaltige Bauinnovationen schaffen können und so die Region als Standort von Spitzenforschung und Hochtechnologie stärken.“

Prof. Steffen Marx, Direktor des Instituts für Massivbau der TUD: „Mit der Forschungsbrücke openLAB in Bautzen haben wir ein weltweit einzigartiges Reallabor geschaffen. Forschende können hier digitale Zwillinge und innovative Monitoringtechnologien entwickeln. Unser Ziel ist es, Bauwerke künftig vorausschauender instandzuhalten und so eine nachhaltige Mobilität zu sichern.“

Jörg Drews, Hentschke Bau GmbH: „Für uns als lokal verankertes und überregional wirkendes Unternehmen sind Innovationen im Bauwesen besonders relevant. Insbesondere dann, wenn durch Kooperationen mit Wissenschaft und Forschung Innovationen entstehen, die Beiträge zur Weiterentwicklung digitaler Geschäftsmodelle leisten können. Diese ermöglichen es Hentschke nicht nur, die Digitalisierung der Infrastruktur aktiv mitzugestalten, sondern sich auch als Innovationstreiber in der Lausitz zu etablieren.“

Über das Projektkonsortium

Das Konsortium, bestehend aus dem Institut für Massivbau der TUD, dem Institut für Digitales und Autonomes Bauen der Technischen Universität Hamburg, der MKP GmbH und der Hentschke Bau GmbH, bringt langjährige Erfahrungen aus den Bereichen der digitalen Bauplanung, des Bauwerksmonitorings, der KI-basierten Fehlerdiagnostik sowie der ingenieurwissenschaftlichen Zustandsbewertung zusammen. Um eine breite praktische Nutzbarmachung der entwickelten Methoden sicherstellen zu können, dienen assoziierte Partner aus dem Bereich des Infrastrukturbaus als Projektbeirat. Dazu zählen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, die Bundesanstalt für Straßenwesen sowie die Autobahn GmbH.

Über das Förderprogramm mFUND des BMDV

Mit der Innovationsinitiative mFUND fördert das BMDV seit 2016 Forschungs- und Entwicklungsprojekte rund um digitale datenbasierte Anwendungen für die Mobilität der Zukunft. Neben der finanziellen Förderung unterstützt der mFUND mit verschiedenen Veranstaltungsformaten die Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft und Forschung sowie den Zugang zu Datenportalen des BMDV. „mCAST – Der Innovationspodcast“, der monatliche Podcast der mFUND-Begleitforschung, widmet sich in seiner am 19. März 2025 erscheinenden Folge ausführlich dem Thema vorausschauende Instandhaltung und der Forschungsbrücke „openLAB“ in Bautzen.

Quellen: Technische Universität Dresen (TUD), Sächsische Staatskanzlei, Fotos: Stefan Gröschel (1,2), Fabian Collin (3,4)