Beim maschinellen Tunnelbau können pro Stunde über 200 Tonnen Aushub anfallen. Wird dieser Boden nicht direkt auf der Baustelle wiederverwendet, landet er oft auf Deponien. Um die Verwertung zu optimieren, ist eine genaue Kenntnis der Materialeigenschaften erforderlich. Hier setzt das von der TH Köln entwickelte KI-gestützte System an.
Entwicklung eines KI-gestützten Sortierungssystems
Prof. Dr. Christoph Budach von der TH Köln beschreibt: „Aushub aus dem Tunnelbau kann durch gezielte Charakterisierung vielfältig genutzt werden, etwa als Straßenunterbau.“ Dazu muss das Material sortenrein getrennt werden. Mit dem entwickelten System sollen geotechnische Parameter in Echtzeit ermittelt werden, was die Sortierung erleichtern soll.
Die hierfür genutzten Messinstrumente, darunter ein Kugelpendel und ein Pflug, wurden direkt über dem Förderband montiert, um Kräfte im Materialstrom zu messen. Dr. Pierre Müller von der TH Köln erklärt, dass die Kraftverläufe Hinweise auf die Materialeigenschaften geben können.
Parameter wie Setzmaß, Scherfestigkeit und Wassergehalt sind im Betriebsablauf schwer zu ermitteln. Die Kraftverläufe variieren jedoch in Abhängigkeit von den gesuchten geotechnischen Eigenschaften. Daher wurde ein ein KI-System trainiert, um aus gemessenen Krafteinwirkungen auf die geotechnischen Eigenschaften zu schließen, was eine Klassifizierung und Sortierung des Materials auf dem Förderband ermöglicht. Maschinenführer können so effizient auf die Echtzeitdaten reagieren.
Tests und Validierung unter realen Bedingungen
Um die KI zu trainieren, wurden Materialproben auf einem maßstabsgetreuen Testförderband untersucht. Projektpartner Herrenknecht AG errichtete ein 50 Meter langes Testband in Schwanau. Diese Versuche lieferten wertvolle Daten für die Projektentwicklung.
Projektüberblick und Forschungsziele
Das Projekt „REMATCH“ lief von 2021 bis 2024 und wurde unter anderem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Die TH Köln kooperierte mit Herrenknecht AG und internationalen Partnern, um Methoden zur geotechnischen Charakterisierung weiterzuentwickeln.
