Optimierte Bauwerksinspektion durch neue LED-Technologie der TU Braunschweig

Wer Einigkeit in Deutschland sucht, findet sie schnell in Themen wie dem hohen Sanierungsbedarf unserer Brücken. Um Unglücke wie den Einsturz der Carolabrücke in Dresden zu verhindern, prüfen Fachleute kontinuierlich den Zustand solcher kritischen Infrastruktur. Für rund 130.000 deutsche Brücken ein personal- und ressourcenintensives Unterfangen. Im Projekt TotalScope entwickelt die Technische Universität Braunschweig gemeinsam mit Partnern LED-basierte Messgeräte, die das Monitoring von Brücken, Dämmen und Gebäuden günstiger, präziser und in Echtzeit ermöglichen sollen.

Im Zentrum des Projekts TotalScope steht ein kostengünstiges, tragbares Mikroskop, das die dreidimensionalen Veränderungen in der Bausubstanz auf den Mikrometer genau beobachtet. Dank der Mikro-LED-Technologie des Braunschweiger Instituts für Halbleitertechnik bringt das transportable Gerät immense Vorteile kompakt zusammen. 

Anstelle von teuren optischen Komponenten wie Linsen und Spiegel leuchtet ein Geflecht aus Tausenden kleiner LEDs gezielt relevante Stellen der Struktur aus, während eine Fotodiode Veränderungen präzise erfasst. 

Diese Hauptkomponenten des Geräts sind potenziell in Masse produzierbar und benötigen nur wenig Energie im Betrieb. Gleichzeitig können LED-Systeme wartungsfrei über lange Zeiträume arbeiten. 

Die Mikroskope sind kompatibel mit einer IIoT-Umgebung (Industrial Internet of Things), also der intelligenten Vernetzung von Maschinen, Sensoren und Anlagen. So können sie ihre Daten in Echtzeit liefern und Veränderungen bemerken, bevor diese tatsächliche Gefahren auslösen.

„Das Projekt TotalScope ist ein hervorragendes Beispiel, wie mit der Berufung von Daniel Prades als Alexander-von-Humboldt-Professor die ohnehin starke LED-Forschung an der TU Braunschweig noch einmal völlig neue Anschlusspunkte hinzugewonnen hat - sowohl in der Grundlagenforschung wie beim Forschungsthema ‚Ubiquitous Sensing‘ des Exzellenzclusters QuantumFrontiers als auch in der Anwendung“, sagt Professorin Stefanie Kroker, die Co-Sprecherin des Exzellenzclusters QuantumFrontiers.

Eine bezahlbare, autonome und energieeffiziente Überwachung des Zustands öffentlicher Infrastruktur - der Bedarf für die innovative Technik des TotalScope-Projekts ist hoch. Schließlich ermöglichen die damit kostengünstig und genau erfassten Daten, Sanierungen gezielt zu steuern. 

Unnötige Wartungen können eingespart werden und dank ihrer hohen Auflösung können die Mikroskope strukturelle Risiken frühzeitig erfassen. Probleme können so behoben werden, bevor sie das Gesamtbauwerk gefährden.

Damit die Technologie aus den Laboren der TU Braunschweig so schnell wie möglich in die Anwendung kommt, arbeiten die Forschenden mit zwei Startups zusammen. Während die Braunschweiger Ausgründung QubeDot die benötigten Mikro-LED-Elemente passgenau herstellt, nutzt die Worldsensing SL ihre Erfahrung in der Beobachtung von großskaliger Infrastruktur, um das Endprodukt schnell auf den Markt zu bringen.

Über das Projekt

Das Projekt TotalScope ist Teil des Programms Eurostars, das Forschung und Entwicklung in kleinen und mittleren Unternehmen fördert. Die beiden deutschen Partner, die TU Braunschweig und die Qubedot GmbH, erhalten jeweils circa 300.000 Euro Förderung vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). Die Worldsensing SL erhält als Projektleitung knapp 400.000 Euro von der spanischen Forschungsförderung CDTI.

Quelle: Tu Braunschweig, Fotos: Agus Dharmawan / TU Braunschweig (1,2), Kristina Rottig / TU Braunschweig (3), Worldsensing SL (4)