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Selbst Haarrisse erkennt die Drohne

Künstliche Intelligenz und fliegende Augen aus Sachsen und Thüringen helfen Ingenieuren bei der Brücken-Prophylaxe

Bilder von der Brücke Foto: FlyNex GmbH
Bilder von der Brücke Foto: FlyNex GmbH © FlyNex GmbH

Von Heiko Weckbrodt

Wenn sie von Drohnen hören, denken viele Menschen vielleicht zuerst an dicke Bienen, umstrittene Militäreinsätze oder an einen durch fliegende Amazon-Pakete geschwärzten Himmel. In der Praxis allerdings haben sich die unbemannten Aero-Vehikel (UAV) vielerorts längst als Arbeitstiere der Wirtschaft etabliert: Handwerker inspizieren mit kleinen Kameradrohnen kaputte Dächer, bevor sie die Leiter anlegen. Ferngesteuerte Mini-Quadcopter unterstützen die Feuerwehr bei Einsätzen. Und manch Baulöwe überwacht damit die Fortschritte auf seinen Großbaustellen. Neuerdings setzt auch die „GMB“ in der Lausitz Drohnen und „Künstliche Intelligenz“ (KI) ein, um Eisenbahnbrücken effektiver als bisher auf Schäden abzusuchen. Dafür hat sich die Senftenberger Leag-Tochter mit der Leipziger Drohnensoftwareschmiede „Flynex“ und der Weimarer „Viscan Solutions“ zusammengetan.

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„Drohneneinsätze sind immer noch eine relativ junge Technologie“, sagt Michael Petrosjan, einer der Gründer von Flynex. „Daher fokussieren wir uns zunächst auf Szenarien, in denen die Vorteile klar auf der Hand liegen.“ Und dazu gehören eben teilautomatisierte Brückeninspektionen durch die fliegenden Augen.

In Deutschland gibt es für diese Inspektionen strenge Normen, damit sich solche Dramen wie 2018 beim Autobahneinsturz bei Genua, der durch verschleppte Wartungen an einem Brückenträger ausgelöst wurde, hierzulande nicht ereignen können: Alle sechs Jahre muss jede größere Brücke in der Bundesrepublik wenigstens einmal durchgecheckt werden. Dann sperren Arbeiter das Bauwerk für Auto, Eisenbahn & Co., um Platz für den Prüfingenieur zu schaffen. Der rückt meist mit Untersichtwagen, Leiter und anderen Hilfsmitteln an, um den Brückenzustand mit eigenen Augen zu mustern, per Hand zu überprüfen und mit der Kamera zu dokumentieren: Haben sich im Beton Risse gebildet? Haben Wind, Wetter oder Unfälle rostigen Stahl freigelegt? Sind die Brückenlager noch tipptopp?

„Das dauert meist ein bis zwei Tage und ist recht aufwendig“, berichtet Thomas Koch, der das Ingenieurbüro in der GMB leitet. „Die Brücke muss dafür gesperrt werden, das kostet Geld und stört den Verkehr.“ An einer Brücke in Welzow bei Cottbus haben GMB, Flynex und Viscan daher ein zukunftsweisendes Konzept getestet: Eine Elektro-Drohne fliegt dabei alle Abschnitte der Brücke ab, schießt mit ihrer 48-Megapixel-Kamera hochaufgelöste Fotos und sichert sie auf eine SD-Speicherkarte. Zusätzlich speichert die Elektronik den gesamten Flug ab, damit die Drohne sechs Jahre später, bei der nächsten Inspektion, all dies autonom wiederholen kann. Dann überträgt das System die Kameradaten per Mobilfunk oder WLAN-Netz an eine KI in der nächsten Rechnerwolke (Cloud). Die wertet die Bilder aus, sucht nach Schäden und konstruiert aus den Fotos gleich noch ein Computermodell, also einen „digitalen Zwilling“ der Brücke.

„Die KI sieht mehr als der Mensch“

Die Ergebnisse dieser neuen Vorinspektions-Technologie sind vielversprechend. „Die KI hat bei der Auswertung selbst Risse mit nur 0,3 Millimetern Breite erkannt“, berichtet GMB-Experte Koch. Er ist inzwischen überzeugt: „Die KI sieht mehr als der Mensch.“ Zudem hat sie mehr Ausdauer als der Prüfingenieur: „Die guckt sich in der Nacht problemlos über 1000 Fotos an, ohne müde zu werden“, berichtet Michael Petrosjan. Und das Tempo ist beachtlich: Während ein Mensch etwa einen ganzen Tag braucht, um so viele Bilder durchzusehen, schafft die Künstliche Intelligenz das in etwa drei Stunden. Unterm Strich brauchen KI und Drohne nur halb so viel Zeit für eine Brückeninspektion wie ein Mensch und halbieren gleichzeitig die Kosten, schätzt der Flynex-Mitgründer.

In der Praxis allerdings bremsen die DIN-Normen diesen volldigitalen Ansatz ein Stück weit aus. Die schreiben nämlich zwingend vor, dass sich ein Prüfingenieur die Brücke vor Ort anschaut und nicht nur KI-Befunde auf seinem Schreibtisch abhakt. Schon von daher sei „die Künstliche Intelligenz zum heutigen Zeitpunkt noch weit davon entfernt, den Menschen zu ersetzen“, unterstreicht Koch.

Doch selbst eine nur teilautomatische Vorbesichtung und Voranalyse der Brücke durch Drohne und KI kann die Sperrzeiten auf dem Bauwerk stark verkürzen und eine schnellere und genauere Inspektion ermöglichen, sind die Partner überzeugt. Auf jeden Fall will die GMB die KI-Drohne in Zukunft auch den Kunden des Ingenieurbüros anbieten: der Deutschen Bahn, den Autobahnmeisterei – eben allen, die mit Brücken zu tun haben. „Interessant könnte das auch für die Inspektion von Windrad-Rotoren sein“, sieht Koch weitere Einsatzszenarien nahen. „An Talsperren wäre der Vorteil noch größer, wenn die Drohne die Vorbesichtigung der großen Staumauern übernimmt.“

Zudem reagieren EU und Bund mittlerweile auch rechtlich auf die technologische Entwicklung in diesem Sektor: Zu Jahresbeginn 2021 hat die EU eine neue Drohnenverordnung verabschiedet, die Deutschland voraussichtlich im Laufe des Sommers in nationales Recht ummünzen wird. Die Verordnung vereinheitlich beispielsweise die Bedingungen und Regeln für kommerzielle Drohnenflüge. Damit werden für Unternehmen die Genehmigungsverfahren berechenbarer, meint Michael Petrosjan. „Die vielen unterschiedlichen Regeln und ihre Auslegungen von Bundesland zu Bundesland hatten die Drohnenwirtschaft zeitweise gelähmt.“

Drohnenmarkt wächst bis 2025 auf 1,6 Milliarden Euro

Die Drohnenwirtschaft gewinnt mehr und mehr an Bedeutung, nicht zuletzt, weil Innovationen wie die KI-Brückendrohne von Flynex und GMB eben auch neue Geschäftsmodelle ermöglichen. Mittlerweile sind deutschlandweit bereits rund 430.000 Drohnen im Umlauf. Knapp 90 Prozent davon sind private Kleinnutzer. Der kommerzielle Sektor hole aber deutlich auf, heißt es in einem Bericht vom „Verband Unbemannte Luftfahrt“ (VUL) in Berlin: „Der Anteil der Drohnen in gewerblicher Nutzung stieg seit 2019 um 138 Prozent auf jetzt 45.200 Drohnen und hat sich damit innerhalb von zwei Jahren mehr als verdoppelt.“ Und das ist nicht das Ende der Fahnenstange: Bis 2025 werde sich der deutsche Drohnenmarkt auf rund 1,6 Milliarden Euro Umsatz verdoppeln, prognostiziert der VUL. Zudem steige bis zur Mitte der Dekade der Anteil kommerzieller Drohnen an allen UAVs in Deutschland voraussichtlich auf ein Drittel. Michael Garvens vom VUL-Lenkungsausschuss ist überzeugt: „In der Drone Economy schlummert noch viel Potenzial.“

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