Bautechnik - Visionen

  Schaubild: Druckeinwirkung auf eine Straße Urheberrecht: © ISAC

Die Digitalisierung von Prozessen nimmt für die Wertschöpfung in modernen Industrieländern einen wachsenden Stellenwert ein. Unter der Bezeichnung Industrie 4.0 werden in diesem Kontext Aktivitäten verstanden, deren Kerngedanke die Selbstoptimierung und die Automatisierung von Prozessabläufen ist. Gemeint ist hier die Verzahnung der Prozesse mit modernsten Techniken der Information, Kommunikation, Datenverarbeitung, Steuerung und zunehmend auch der künstlichen Intelligenz. Die Maschine, das Produkt, der Bediener und streng genommen auch die gesamte Prozesskette müssen zu einer Einheit verschmelzen. Hierzu müssen die Maschinen und Materialien mit speziellen sensorischen, aktuatorischen und - insbesondere die Maschinen - zunehmend auch kognitiven Funktionen ausgestattet werden.

Zur Optimierung der Maschine-Material-Interaktion ist die Schöpfung eines sogenannten digitalen Zwillings eben jenes Prozesses von großer Bedeutung. Als digitalen Zwilling bezeichnet man eine Spiegelung eines physischen Interaktionssystems in ein virtuelles datengetriebenes oder algorithmisches Modell, hier also die Interaktion zwischen den Baumaschinen und den Baustoffen. Die Generation eines derartigen digitalen Zwillings oder gar eine echtzeitfähige und automatisierte Prozesssteuerung im Sinne des Industrie-4.0-Ansatzes (Cyber-physisches-System) ist auf Basis des derzeitigen Kenntnisstandes noch nicht möglich und muss daher in Zukunft weiter beforscht werden.

Auch bei der Zustandsüberwachung bereits fertiggestellter Verkehrsinfrastrukturen bietet sich nach wie vor Raum für Innovationen. Neue Wege der Performance-Tests beschreiten wir in der Bautechnik beispielsweise mit unserem aktuellen Projekt ARROWS. Ziel der Forschungsbestrebungen ist die konzeptionelle Entwicklung, der prototypische Aufbau und die Inbetriebnahme einer Maschine zur Beurteilung der Ermüdungsanfälligkeit von Asphaltfahrbahnaufbauten (Accelerated Rolling Wheel Load Simulator). Das neue Gerät soll die Versuchsbedingungen erstmals vollständig an die realen Verhältnisse anpassen und stellt daher gegenüber den bislang eingesetzten Laborgeräten und großmaßstäblichen Untersuchungen einen vollkommen neuartigen Ansatz dar. So soll auch das Prognosepotential numerischer Simulationen des Gesamtfahrbahnaufbaus signifikant erhöht werden, da auf diese Weise auch Teilphänomene wie Schädigung, Heilung, und Rissbildung mit einbezogen werden.

 

Beispielprojekte

ARROWS - Numerische und experimentelle Entwicklung eines "Accelerated Repeated Rolling Wheel Load Simulator"

CDZMobility - Forschung zur digitalen Entwurfsmethode von Asphaltmischungen basierend auf dem Materialgenom

Digitaler Zwilling Oszillationswalze - Optimierung des Einsatzes der Oszillationswalze durch Abstimmung der Betriebsparameter auf die Asphalteigenschaften

NANOASPHALT - Optimierung der Gebrauchseigenschaften und der Beständigkeit von Asphaltstraßen unter Nutzung der Nanotechnologie

PAST - Prozesssicherer automatisierter Straßenbau

Weitere Beispiele und Informationen finden Sie außerdem auf unseren Übersichten zu den Laufenden Forschungsvorhaben und Abgeschlossenen Forschungsvorhaben in der Bautechnik.