Brücken
Schäden & Nutzbarkeit
Messdaten und Modelle sollen helfen, Belastungen und Veränderungen schneller einzuordnen und die Nutzbarkeit fundierter zu bewerten.
Anwendungsfelder
Wo Digitale Zwillinge
relevant werden.
RISK.twin arbeitet entlang von drei konkreten Klassen kritischer technischer Infrastruktur: Brücken, Hochbau sowie Wasseraufbereitung und Energie. Die methodischen Bausteine des Projekts werden dort an realen Fragestellungen erprobt – im Normalbetrieb ebenso wie unter Störungen und außergewöhnlichen Belastungen.
3 KRITIS-Klassen
Konkrete Anwendungen
real + digital
Bauwerke, Anlagen, Daten und Modelle
Normalbetrieb + Störung
Lebensdauer bis Krisenszenario
Transfer
Praxis Verwaltung und Bundeswehr
Drei konkrete Anwendungen
Nicht die Methode steht am Anfang, sondern die Frage: Was soll in der realen Infrastruktur besser funktionieren?
Die drei Anwendungsfelder bündeln die Forschung dort, wo aus Sensorik, Simulation, Machine Learning und Digitalen Zwillingen ein konkreter Nutzen entstehen kann.
Die methodischen Arbeiten des Projekts greifen deshalb nicht losgelöst voneinander, sondern in Verbindung mit Brücken, Gebäuden und technischen Anlagen. So werden abstrakte Technologien an messbaren Zuständen, realen Belastungen und konkreten Entscheidungen erprobt.
01 Anwendungsfeld
Brücken & Verkehr
Zustand, Dauerhaftigkeit, Resttragfähigkeit und Wartung fundierter bewerten.
02 Anwendungsfeld
Hochbau & Fassaden
Tragverhalten, Materialeinflüsse und außergewöhnliche Belastungen digital abbilden.
03 Anwendungsfeld
Wasser & Energie
Betriebszustände, Störfälle, Energiefragen und Rückkopplung zwischen Anlage und Modell untersuchen.
01 Brücken und Verkehr
Zustand erkennen.
Nutzung fundierter bewerten.
Im Brückenbau verbindet RISK.twin kontinuierliche Messdaten, Datenmodelle und numerische Berechnungen mit realen Bauwerken und Versuchen. Die Forschung umfasst sowohl moderne Massivbrücken als auch historische Stahlkonstruktionen.
Veränderungen frühzeitig erkennen
Sensorik, Datentransfer und Datenablage bilden die Grundlage, um Zustandsänderungen systematisch zu erfassen. In Phase 2 wird unter anderem an flächiger Feuchtemessung und angereicherten Prognosemodellen gearbeitet.
Rechnerische Annahmen mit realem Verhalten abgleichen
Versuche an historischen Stahlbrücken liefern Erkenntnisse zu Dauerfestigkeit, Schadensmechanismen, Umlagerungseffekten und geeigneter Modellierungstiefe.
Prüfung und Wartung datenbasiert ergänzen
Digitale Zwillinge sollen Messdaten und Bewertungsstufen so zusammenführen, dass wiederkehrende Bauwerksprüfungen und präventive Instandhaltung besser unterstützt werden können.
02 Hochbau & Fassaden
Gebäude digital bewerten.
Robustheit geielter verstehen.
Im Hochbau werden physische Sensordaten und numerische Simulationen gekoppelt. Das Holz-Glas-Fachwerkhaus dient als reale Umgebung, um Lastabtrag, Materialverhalten und die Aussagekraft digitaler Modelle zu untersuchen.
Lastpfade und Tragverhalten untersuchen
Die Forschung betrachtet, wie aussteifende Verglasung zum Lastabtrag beiträgt und wie redundante Lastpfade die Zuverlässigkeit des Systems beeinflussen.
Modelle näher an die gebaute Realität bringen
Planungsunterlagen, Bauzustand, Feuchtigkeit und Streuungen der Eingangsdaten können die Aussagekraft eines digitalen Modells stark beeinflussen und werden deshalb gezielt untersucht.
Wind- und Erdbebenszenarien realitätsnah abbilden
Die Versuchsinfrastruktur wird genutzt und erweitert, um dynamische Einwirkungen zu simulieren und Strategien für resilientere Fassadenkonstruktionen abzuleiten.
03 Wasseraufbereitung & Energie
Prozesse verstehen.
Reaktionszeiten verkürzen.
In der Wasseraufbereitung werden Datenschnittstellen der physischen Anlage mit dynamischen Modellen und einem elektrischen Anlagennetz-Modell verknüpft. Dadurch lassen sich Prozess- und Energiesysteme gemeinsam untersuchen.
Zusätzliche Zustandsinformationen gewinnen
Messdaten dienen als Grundlage für Anomalie-Erkennung, virtuelle Sensoren und eine robustere digitale Beschreibung des Anlagenzustands.
Vom Modell zurück in die Anlage
RISK.twin untersucht, wie Simulationsergebnisse und daraus abgeleitete Handlungsempfehlungen sicher in den realen Betrieb zurückgespielt werden können – über Menschen oder automatisierte Eingriffe.
Elektrische Stabilität und Verfügbarkeit analysieren
Dynamische Modelle und Hardware-in-the-Loop-Untersuchungen machen außergewöhnliche Betriebszustände, Netzqualität und energetische Optimierung untersuchbar.
Querschnitt über alle Anwendungsfelder
Störungen machen nicht an Sektorgrenzen halt.
Die zweite Förderphase untersucht deshalb Krisensituationen, außergewöhnliche Zustände und Resilienz nicht als isoliertes Anwendungsfeld, sondern dort, wo sie konkret auftreten: in Brücken, Gebäuden sowie Wasser- und Energiesystemen.
Hochbau
Außergewöhnliche Einwirkungen
Erdbeben, Wind, Feuchtigkeit und redundante Lastpfade werden als Faktoren für Robustheit und Resilience by Design untersucht.
Wasser & Energie
Störfälle & Kaskadeneffekte
Prozess- und Energiesysteme werden unter veränderten Betriebsbedingungen betrachtet – einschließlich Sektorenkopplung und möglicher Wechselwirkungen.
Transferperspektive
Bundeswehr & Dual Use.
RISK.twin ist zivile Sicherheitsforschung mit konkreten Anknüpfungspunkten für militärische Infrastruktur, Einsatzfähigkeit, Ausbildung und technische Entscheidungsunterstützung.
Die Bezüge reichen von konkreten Kooperationen mit Bundeswehrstellen bis zu Forschungsansätzen, die perspektivisch für militärische Nutzungsszenarien weiterentwickelt werden.
Digitale Zwillinge für militärische Brückennutzung
In Phase 2 wird gemeinsam mit Bundeswehrstellen an Anforderungen für Sensorausstattung, Datenablage und Datenverwertung gearbeitet. Bereits zuvor gab es einen Austausch im NATO Military Bridge Assessment Team of Experts.
Schutzwirkung und robuste Glasstrukturen
Forschung an Verbundsicherheitsglas und Zwischenschichten eröffnet Anknüpfungspunkte für sicherheitsrelevante Verglasungen und robuste bauliche Systeme.
Wasserwiederverwendung in Einsatzliegenschaften
Erkenntnisse aus dem Digitalen Zwilling der Wasseraufbereitung fließen in den Austausch mit dem bundeswehrinternen Expertenkreis Wasserwiederverwendung ein.
Konkreter Transfer in Lern- und Ausbildungsumgebungen
Mit der ITSBw wurden virtuelle Lernumgebungen für Ausbildung und Standortgeschichte entwickelt. VR/AR wird außerdem bei Tagen der Bundeswehr und in der Nachwuchsgewinnung eingesetzt.
Politik, Verwaltung & Entscheidungsunterstützung.
Digitale Zwillinge entfalten ihren Nutzen nicht allein durch bessere Modelle. Entscheidend ist auch, ob komplexe technische Informationen so aufbereitet werden, dass politische und administrative Akteure sie verstehen, bewerten und in Entscheidungen einbeziehen können.
01
Was untersucht wurde
Wie präsent sind Digitale Zwillinge in Politik und Verwaltung?
Analysen parlamentarischer Daten und Interviews mit politischen und administrativen Akteuren zeigen: Digitale Zwillinge werden als Zukunftstechnologie diskutiert, konkrete operationalisierte Anwendungen sind bislang jedoch selten.
02
Was daraus folgt
Vom Datenmodell zur nutzbaren Entscheidungsgrundlage
Für die weitere Forschung rücken konkrete Einsatzszenarien, nutzerorientierte Frontends und Prescriptive Analytics in den Mittelpunkt. Ziel ist nicht nur vorherzusagen, sondern mögliche Handlungsalternativen verständlich und kontextbezogen vergleichbar zu machen.
Von der Anwendung zum Demonstrator
Forschung wird dort greifbar, wo sie an realen Systemen erprobt wird.
Die Reallabore und Demonstratoren zeigen, wie die Anwendungsfelder konkret umgesetzt werden – von der sensorisierten Brücke über das Holz-Glas-Fachwerkhaus bis zur Wasseraufbereitung.