Forschungsprojekt TAUWIS entwickelt Verfahren zur zerstörungsfreien Inspektion von Unterwasserleitungen
Ein teilautonomes Unterwasser-Inspektionssystem zur
Infrastrukturdatenerfassung hat bei einem Praxistest im Müggelsee den
Verlauf einer Wasserleitung erfasst und Fehlstellen geortet. Das im
Forschungsprojekt TAUWIS entwickelte System kombiniert Sensoren zur
elektro-magnetischen Inspektion, Sonar und optische Kameras zu einem
sensorgesteuerten teilautonomen Inspektionssystem. Wasserversorger können
damit schwer zugängliche Leitungen zerstörungsfrei und ohne aufwendige
Tauchereinsätze inspizieren. Das Projekt wurde im Verbund aus
Fraunhofer IOSB-AST, der EMPIT GmbH und dem Technologiezentrum Wasser
(TZW) als Verbundkoordinator realisiert.
Das TAUWIS-System demonstrierte im Sommer 2026 im Müggelsee bei Berlin
seine Funktionsfähigkeit: Aufgrund einer Sandschicht auf den zu
untersuchenden Leitungen konnten weder Kamera noch Sonar die
Leitungsaußenseite direkt erfassen. Dank der präzisen Navigation konnte
der Leitungsverlauf dennoch exakt abgefahren und eine Leckage anhand der
ausgewerteten Sensordaten geortet werden. Die ermittelten Koordinaten
wurden dem Betreiber zur Reparatur übergeben.
„Der Einsatz im Müggelsee hat gezeigt, dass wir Leitungen auch unter
schwierigen Sichtbedingungen zuverlässig abfahren und Schadstellen präzise
lokalisieren können. Betreiber erhalten damit belastbare Informationen, um
Reparaturen gezielt vorzubereiten und Wasserverluste schneller zu
begrenzen“, erklärt Ganzorig Baatar, Projektleiter am Fraunhofer IOSB-AST.
Das Herzstück von TAUWIS ist die Kombination eines ferngesteuerten
Unterwasserfahrzeugs (ROV) des Fraunhofer IOSB-AST mit einem CMI-Sensor
(Current Magnetometry Inspection) der EMPIT GmbH zur Bewertung
metallischer Werkstoffe. Eine besondere Herausforderung war dabei, Sensor
und Messelektronik so umzubauen, dass beide auch unter Wasser absolut
zuverlässig funktionieren.
Das System enthält zwei wesentliche Innovationen. Zum einen wurde die CMI-
Technologie erstmals für den Unterwassereinsatz adaptiert. Zum anderen
entstand eine Messplattform, welche das Abfahren der Leitungsstücke
teilautonom durchführt. Die eigentliche Inspektion erfolgt danach in
einem Post-Processing-Verfahren bei der EMPIT GmbH. Ein Schwerpunkt
bestand darin, Sensorik und Elektronik für den Einsatz unter Wasser zu
adaptieren, um mit den damit gewonnenen Daten eine teilautonome Steuerung
des ROVs zu ermöglichen. Anders als bisher üblich bündelt TAUWIS damit
Sensorik, Fahrzeug und Auswertesoftware in einem kompakten, steuerbaren
System.
Das CMI-Sensorsystem errechnet die Lage der Leitung in Echtzeit und
übermittelt diese Information direkt an das Navigationssystem des
Fahrzeugs. Durch eine entsprechend angepasste Steuerung kann das Fahrzeug
auf diese Sensorsignale reagieren und seine Fahrt automatisch danach
ausrichten. So wird eine teilautonome Leitungsverfolgung realisiert –
lediglich die Tiefensteuerung erfolgt weiterhin manuell durch die
Pilotinnen und Piloten. So können Leitungen präzise abgefahren und
Zustands- sowie Lagedaten in nur einem Inspektionsdurchgang systematisch
erfasst werden. Mit den gewonnenen Sensordaten lassen sich Korrosion,
Deformationen und Leckagen erkennen und zugleich die genaue Position der
Leitung dokumentieren. Das Verfahren läuft dabei zerstörungsfrei und ohne
Eingriff in den laufenden Betrieb.
Der Erfolg des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und
Raumfahrt im Rahmen der Maßnahme „KMU innovativ“ geförderten Projektes
beruht auf dem Ineinandergreifen komplementärer Expertise. Das Fraunhofer
IOSB-AST in Ilmenau machte den CMI-Sensor unterwassertauglich, integrierte
die Sensorik und implementierte die sensorbasierte, hochpräzise autonome
Leitungsverfolgung auf Basis der CMI-Echtzeitauswertung von EMPIT. Die
EMPIT GmbH definierte die Anforderungen an die Sensorplattform und passte
ihre Elektronik und Software sowie die Datenschnittstelle für die ROV-
Steuerung an und entwickelte die notwendige CMI-Echtzeitauswertung für die
Steuerbefehle. Das TZW übernahm als Verbundkoordinator die
Projektsteuerung und plante die Praxiseinsätze. Als assoziierte Partner
für die Praxistests konnten außerdem die Berliner Wasserbetriebe sowie der
Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung gewonnen werden.
Ausblick
Das Marktpotenzial reicht weit über die Wasserversorgung hinaus. Mit
geringfügigen Anpassungen lässt sich das System auch zur Inspektion von
Leitungen in
Küstengewässern, von Dükern in Wasserstraßen sowie von Wasserstoff-, Öl-
und
Gasleitungen einsetzen. Unter anderem soll die Lösung in Folgeprojekten um
eine
KI-gestützte Edge-Computing-Einheit erweitert werden, um damit eine
vollautonome Steuerung und die Echtzeit-Datenauswertung direkt auf dem
Fahrzeug selbst zu realisieren. Damit soll dem beauftragten Infrastruktur-
Experten eine robotische Lösung mit bestmöglicher Assistenz bei der
Bewältigung der Inspektionsaufgaben an die Hand gegeben werden.
Kontakt: Fraunhofer IOSB-AST: Presse und Kommunikation, Martin Käßler,
Telefon: +49 3677 461-128, E-Mail:
Über das DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW)
Das TZW ist eine führende, gemeinnützige Forschungseinrichtung für alle
Bereiche der Wasserbranche – vom Ressourcenschutz über Gewinnung und
Aufbereitung bis zur Verteilung. Als Teil des Deutschen Vereins des Gas-
und Wasserfaches e. V. (DVGW) unterstützt es mit rund 180
hochqualifizierten Mitarbeitenden Wasserversorger, Industrie, Behörden und
Hochschulen.
Über die EMPIT GmbH
Die EMPIT GmbH ist ein 2015 gegründetes, weltweit tätiges Deep-Tech-
Unternehmen, das sich auf die nicht-invasive Inspektion, Kartierung und
Integritätsprüfung schwer zugänglicher, erdverlegter Rohrleitungen
spezialisiert hat. Mit der patentierten Current Magnetometry Inspection
(CMI) hat EMPIT bereits über 10.000 Kilometer Rohrleitung in mehr als 35
Ländern geprüft und wurde für seine Innovationskraft mit Deutschlands
renommiertestem Innovationspreis ausgezeichnet.
Über das Fraunhofer IOSB-AST
Das Fraunhofer IOSB-AST ist Teil der Fraunhofer-Gesellschaft, der weltweit
führenden Organisation für angewandte Forschung. Mit dem Fokus Angewandte
Systemtechnik (AST) werden Lösungen entwickelt, die kritische cyber-
physische Infrastrukturen effizient, resilient und nachhaltig machen.
Forschungsschwerpunkte sind Kognitive Energiesysteme und
Energiemanagement, Eingebettete Intelligente Systeme und
Unterwasserrobotik.
Das Institut arbeitet anwendungsnah in den Ingenieurwissenschaften –
insbesondere Elektrotechnik, Informations- und Kommunikationstechnologie
sowie technischer Kybernetik – und überführt seine Ergebnisse in
marktreife Systemlösungen für
Wirtschaft und öffentliche Hand.
