Der Tunnelbau zählt zu den schwierigsten Teilbereichen des Tiefbaus. Gerade im Hartgestein – wie es in Gebirgen wie den Alpen vorkommt – stehen Tunnelbauer:innen aufgrund der geologischen und baulogistischen Gegebenheiten vor extremen Herausforderungen. Laut CD-Labor-Leiter Matthias Flora zeigt die Praxis, dass dringender Forschungs- und Verbesserungsbedarf besteht. „Aufgrund der Komplexität der Projekte, des zeitlichen Drucks und der hohen Risiken ist man im Tunnelbau nicht so innovationsfreudig“, hält Flora fest und ergänzt: „Aktuelle Vorhaben bieten wertvolle Erkenntnisse, um Bauabläufe weiter zu optimieren und zeigen außerdem, dass der finalen Bauwerksqualität eine höhere Achtsamkeit geschenkt werden sollte.“ Das vom BMWET geförderte Christian Doppler Labor für Maschinellen Tunnelbau im Hartgestein 4.0 setzt hier an und will traditionelle Verfahren zu einer integrierten, datengetriebenen Baupraxis weiterentwickeln.
Wirtschaftsministerium fördert innovative Tunnelbauforschung
„Der Tunnelbau ist eine österreichische Stärke, die wir mit neuen Technologien weiter ausbauen wollen. Mit unserer Industriestrategie setzen wir gezielt auf Schlüsseltechnologien, die Produktivität steigern und unsere Unternehmen international wettbewerbsfähiger machen. Digitale Zwillinge, maschinelles Lernen und datengetriebene Prozesse können Bauzeiten, Kosten und Risiken im Tunnelbau reduzieren. Das neue CD-Labor bringt Spitzenforschung und Unternehmen zusammen und sorgt dafür, dass aus österreichischem Know-how effizientere und innovativere Prozesse in der Industrie entstehen. Das sichert unsere Wettbewerbsfähigkeit und heimische Arbeitsplätze. Genau diesen Transfer von Forschung in die Wirtschaft wollen wir mit der Industriestrategie stärken“, so Wirtschaftsminister Wolfgang Hattmannsdorfer.
„Die Universität Innsbruck leistet schon seit Jahrzehnten für die Praxis höchst relevante Beiträge zur Tunnelbauforschung. Hier spielt nicht nur unsere Lage inmitten der Alpen, sondern auch unser Expertise in den technischen Wissenschaften eine Rolle. Ich bedanke mich beim Wirtschaftsministerium und der Christian Doppler Gesellschaft, dass sie diese Expertise zu schätzen wissen und großzügig fördern“, betont die Rektorin der Universität Innsbruck, Veronika Sexl, anlässlich der feierlichen Eröffnung, an der A Min Tjoa, Senatsmitglied der Christian Doppler Forschungsgesellschaft, sowie weitere Vertreter:innen aus Universität und Politik teilnehmen.
Das Potenzial digitaler Zwillinge
Mehr Effizienz und Qualität – so der Ansatz des neuen CD-Labors – kann durch die Kombination von Bauwerksdaten mit Simulationen und maschinellem Lernen erreicht werden. Ziel des Vorhabens ist es, den maschinellen Tunnelbau im Hartgestein fit für die Zukunft zu machen. Durch neue Grundlagenforschung sowie den gezielten Einsatz von digitalen Werkzeugen und Methoden sollen Tunnelbohrmaschinen und Bauprozesse ganzheitlich optimiert und damit Produktivität, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit deutlich gesteigert werden. Ein wichtiges Kernkonzept bildet dabei ein sogenannter Digitaler Zwilling, der als interaktives virtuelles Tunnelmodell den gesamten Projektlebenszyklus begleitet und laufend aktualisiert wird. „Im CD-Labor können wir die Möglichkeiten eines ganzheitlichen Tunnel Information Modelling (TIM) basierend auf den praktischen Erfahrungen unserer Unternehmenspartner erforschen. Dazu werden wir unter anderem auch realmaßstäbliche Messungen und Studien im Versuchsstollen Hagerbach in der Schweiz durchführen“, gibt Matthias Flora einen Ausblick auf die kommenden Jahre. Besonders wichtig ist ihm dabei, dass der maschinelle Tunnelbau als Gesamtsystem betrachtet wird: vom Vortrieb über den Ausbau inklusive Ringspaltverfüllung bis hin zur Baulogistik. Auch die Lebensdauer des Tunnels soll mitberücksichtigt werden.
Christian Doppler Labors
In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftler:innen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET).
Unternehmenspartner im Christian Doppler Labor für Maschinellen Tunnelbau im Hartgestein 4.0 sind:
