Ein Forschungsteam der University of Massachusetts Amherst hat gemeinsam mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine neuartige Methode zur Instandsetzung alternder Brücken mit 3D-Druck demonstriert. Im Zentrum des Projekts steht die Anwendung eines sogenannten „Cold Spray“-Verfahrens – eine additive Fertigungsmethode, bei der metallisches Pulver mit hoher Geschwindigkeit auf beschädigte Stahlträger aufgetragen wird, um deren ursprüngliche Stärke und Form wiederherzustellen.
Anwendung am „Brown Bridge“-Modell
Die erste Erprobung fand an der ehemaligen „Brown Bridge“ in Great Barrington (Massachusetts) statt, einer Stahlbrücke aus dem Jahr 1949. In Zusammenarbeit mit staatlichen und föderalen Behörden wie dem Massachusetts Department of Transportation (MassDOT), dem U.S. Department of Transportation sowie der Federal Highway Administration wurde eine Pilotreparatur durchgeführt. Ziel war es, die Machbarkeit der Technologie unter realen Bedingungen zu testen – mit Erfolg, wie die Projektleitung mitteilt.
„Wir sehen nun einen klaren Weg zu einer Lösung, die schneller, kostengünstiger und weniger invasiv ist“, so Simos Gerasimidis, Projektleiter und Professor für Bauingenieurwesen an der UMass Amherst.
Vorteile für Infrastruktur und Verkehrsfluss
In den USA gelten laut aktuellem Infrastrukturreport rund 49 % der insgesamt 623.218 Brücken als lediglich in „akzeptablem“ Zustand. Knapp 7 % sind in „schlechtem“ Zustand. Allein in Massachusetts ist etwa jede elfte Brücke strukturell defizitär. Herkömmliche Sanierungen sind kostenintensiv und führen regelmäßig zu Verkehrsbehinderungen. Die 3D-Druck-basierte Lösung verspricht hier wesentliche Vorteile: Sie erlaubt gezielte Reparaturen ohne vollständige Sperrung der Bauwerke.
„Diese Technik kann auf der Brücke selbst angewendet werden, während der Verkehr weiterläuft“, erklärt Gerasimidis. Dazu wurde auch ein System zur 3D-LiDAR-Erfassung entwickelt, das Korrosionsstellen exakt vermisst. Auf dieser Datengrundlage wird das Material gezielt nur dort aufgetragen, wo es notwendig ist – eine erhebliche Effizienzsteigerung gegenüber traditionellen Verfahren.
Sie sehen gerade einen Platzhalterinhalt von YouTube. Um auf den eigentlichen Inhalt zuzugreifen, klicken Sie auf die Schaltfläche unten. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten an Drittanbieter weitergegeben werden.
Forschung mit Ausblick
Das eingesetzte „Cold Spray“-Verfahren ist bislang vor allem aus der Wartung von U-Booten, Flugzeugen und Schiffen bekannt. Die Anwendung im Brückenbau markiert ein Novum. In den kommenden Jahren soll die testweise behandelte Brücke demontiert werden. Die so präparierten Stahlträger werden dann im Labor hinsichtlich ihrer strukturellen Belastbarkeit, Adhäsion des Pulvers und weiterer Korrosionsresistenz analysiert.
„Wir haben in den letzten zehn Jahren zahlreiche Brücken inspiziert und wissen sehr genau, wo und wie Schäden entstehen“, sagt Gerasimidis. Die Ergebnisse des Projekts könnten einen wesentlichen Beitrag zur Digitalisierung und Automatisierung der Brückeninspektion und -sanierung leisten.
Die Entwicklung wurde unterstützt durch das Massachusetts Manufacturing Innovation Initiative und das Center for Advanced Manufacturing von MassTech. Die Forscher sehen das Projekt als exemplarisches Beispiel für gelungene Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Verwaltung und Technologieentwicklung.
Könnte der gezielte Einsatz von 3D-Druckern die Antwort auf das Problem der alternden Brückeninfrastruktur sein? Diskutieren Sie mit uns: Welche Chancen und Herausforderungen sehen Sie? Hinterlassen Sie gerne einen Kommentar und abonnieren Sie unseren kostenlosen Newsletter, um weitere Entwicklungen zu verfolgen.
