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Digitale Zukunft für die Grüne Branche

Über die Forschungsprojekte zu Green BIM

Begrünte Dächer, lebendige Fassaden und klimaaktive Freiräume sind zentrale Bestandteile nachhaltiger Städte – doch in digitalen Planungsprozessen werden sie bisher kaum berücksichtigt. Hier setzten die Forschungsprojekte Green BIM, Green BIM 2 und Green BIM 3 an: Mit ihnen wurden und werden praxisnahe Standards, Werkzeuge und Schulungen entwickelt, um Stadt- und Gebäudebegrünungen professionell in BIM-Prozesse zu integrieren.

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Digitalisierung für die Landschaftsarchitektur: Die Forschungsprojekte beschäftigen sich mit der Integration von Stadt- und Gebäudebegrünung in BIM-Prozessen.

Bild: Yvonne Kavermann, Berlin

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Die Forschungsprojekte Green BIM haben unter anderem das Ziel, Begrünungsmaßnahmen, ökologische Kennwerte sowie Anforderungen an Pflege, Monitoring und die Gestaltung von Freiräumen in aktuelle BIM-Prozesse zu integrieren.

Bild: Screenshots Kräftner Landschaftsarchitektur

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Im Forschungsprojekt „Green BIM“ entstanden Grundlagen für Vorgaben, die bezüglich der Modellinformationen im Projektverlauf gelten sollen. Sie beziehen sich auf verschiedene Abstufungen hinsichtlich der alphanumerischen (LOI) und geometrischen (LOG) Detaillierungsgrade.

Bild: Kräftner Landschaftsarchitektur

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Im Zuge der Forschungsprojekte entstand ein von AEE Intec entwickelter Building Twin Online Viewer zur Datenvisualisierung und zum (Echtzeit-) Monitoring für Projekte in der Grünen Branche.

Bild: AEE Intec

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Während Building Information Modeling (BIM) im Architektur- und Ingenieurwesen längst zum Standardwerkzeug gehört, bleiben die Potenziale in der Landschaftsarchitektur und -planung bislang weitgehend ungenutzt. Gründe dafür liegen unter anderem in der Struktur der Landschaftsarchitektur: überwiegend kleine Planungsbüros und begrenzte Budgets. Hinzu kommen oft fehlende Standards, mangelnde Schnittstellen und unzureichendes Know-How im Umgang mit BIM-spezifischen Anforderungen.

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Gerade Begrünungsmaßnahmen, ökologische Kennwerte sowie Anforderungen an Pflege, Monitoring und die Gestaltung von Freiräumen werden in vielen aktuellen BIM-Prozessen noch unzureichend berücksichtigt. Zentrales Ziel der aufeinander aufbauenden Forschungsprojekte ist die strukturelle Integration von Begrünungen in digitale Planungsprozesse. Einen besonderen Fokus bilden die Erarbeitung und Erprobung praxisnaher Standards, die anhand von realen Projekten verschiedener Planungsbüros getestet werden.

Green BIM: Laufzeit 2019 bis 2022

Das erste Forschungsprojekt Green BIM – Bauwerksbegrünung als Teil BIM-basierter Planung und Pflege legte den Grundstein für die Forschungsreihe. Basierend auf einer Status-Quo Analyse bestehender Gebäudebegrünungen wurden Anforderungen an eine BIM-basierte Planung über den gesamten Lebenszyklus ermittelt. Daraus entstand ein Vorschlag für eine Green BIM-IFC-Datenstruktur als Erweiterung des IFC-Standards. Die Attribute sollen Informationen zu Begrünungen wie Nährstoffbedarf, Wuchsverhalten oder den Pflegebedarf abbilden.

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Green BIM 2: Laufzeit 2023-2025

Als Nachfolgeprojekt knüpft Green BIM 2 – Green Information Modeling and Operation: Transformation der Grünen Branche durch Digitalisierung an die Ergebnisse an, unterzieht sie einem Praxis-Test und erweitert die Ansätze auf die horizontale Freiraumplanung. Konkret bedeutet das, dass die Green BIM-IFC Datenstruktur um weitere Attribute zu Ausschreibung, Facility-Management, ESG und GIS-Schnittstellen ergänzt wird. Schulungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten erweiterten das Forschungsvorhaben: Eine Green BIM Summerschool für Studierende wurde bereits zwei Mal durchgeführt.

Green BIM 3: Laufzeit 2025-2027

Durch die vorangegangenen Forschungsprojekte liegen notwendige Datenstrukturen, etwa in Form von IFC-Modellvorschlägen, Use Cases und Schnittstellenbeschreibungen vor – so lässt sich die praxisorientierte Technologieentwicklung mit dem aktuell laufenden Projekt Green BIM 3 – Werkzeuge für standardisierte Daten zur Integration von BIM und digitalen Zwillingen einschließlich Ökosystemleistungen weiter vorantreiben. Wichtiger Bestandteil ist die Entwicklung eines webbasierten Tools mit BIM-Viewer und einer Datenbank, um dynamische Baummodelle, CO₂-Bilanzierungen und ökologische Kennwerte standardisiert zugänglich zu machen. In der bestehenden IFC-Struktur fehlen verfügbare Daten zum „lebendigen Baustoff“ Pflanze – also zu Wachstum und Ökosystemleistungen, die für klimarelevante Stadt- und Freiraumplanung benötigt werden. Besonders für Mikroklima-Simulationen sind solche Daten von großer Bedeutung, aber auch für Lebenszyklusanalysen von Gebäuden und deren Begrünung. Diese Datenverfügbarkeit und die Weiterentwicklung und Verbreitung der Standardisierung für die Digitalisierung in der Grünen Branche sind Ziel des Forschungsprojekts.

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Im Zuge des ersten Forschungsprojekts entstand der Verein zur Förderung der Grünen Baukultur (v-gbk), der aktuell an dem internationalen Forschungsprojekt digiLARCH zur Etablierung eines Netzwerks für Landschaftsarchitektur und –planung mitwirkt. Aus dem Projekt gehen verschiedene Vernetzungs- und Weiterbildungsangebote hervor, wie regelmäßige Round-Tables, Schulungen und eine Online-Umfrage (siehe Surftipps), die den Status-Quo von BIM in der Landschaftsarchitektur erhebt.

Die Projekte werden von der Österreichischen Forschungsgesellschaft (FFG) gefördert. Projektpartner sind: AEE INTEC; buildingSMART Österreich; Ralf Dopheide; FCP Fritsch, Chiari & Partner; grünplan; Henning Larsen Architects; Kräftner Landschaftsarchitektur; Neuland Garten & Landschaftsbau; Rajek Barosch; Technische Universität Graz, Institut für Bauphysik, Gebäudetechnik und Hochbau; Topio; Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Ingenieurbiologie und Landschaftsbau; Verein zur Förderung der Grünen Baukultur.

Fachwissen zum Thema

Je weiter ein Projekt fortgeschritten ist, desto aufwendiger und teurer werden Optimierungen.

Bild: Saskia Tödter, Berlin

Grundlagen

BIM und Lebenszyklusanalyse (LCA)

Eine Vielzahl an LCA-Tools bieten Unterstützung in der Nachhaltigkeitsplanung. Frühzeitig integriert, bieten sie zudem eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis.

Die Entwurfsphase bestimmt in besonderen Maße über die Nachhaltigkeit eines Gebäudes – durch den Einsatz von BIM kann dieses Potenzial gänzlich ausgeschöpft werden.

Bild: Baunetz (us), Berlin

Grundlagen

BIM und Nachhaltigkeit

Die Entwurfsphase bestimmt in besonderem Maße über die Nachhaltigkeit eines Gebäudes – durch den Einsatz von BIM kann dieses Potenzial gänzlich ausgeschöpft werden.

Surftipps

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Glossar Integrales Planen

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Tipps Forschung

BIM im Handwerk

Das Ziel von BIMPUT ist es, den ausführenden Gewerken die vollständige Integration in die BIM-Planung und den Gebäudelebenszyklus zu ermöglichen.

Bild: Formitas, Aachen

Digitale Feedbackmechanismen für Handwerk und ausführende Gewerke sollen die Erfassung und Pflege von BIM-Daten für die Bauausführung über den gesamten BIM-Lebenszyklus erleichtern.

BIM-Labor an der FH Erfurt

An der Fachhochschule Erfurt stehen im BIM-Labor für Lehre und Forschung verschiedene Systeme und Technologien zu 3D, Virtual Reality und Augmented Reality zur Verfügung.

Bild: Felix Dreischerf, FH Erfurt

Verschiedene Systeme und Technologien zu 3D, VR und AR stehen für Forschung und Lehre zur Verfügung.

Die lebendige Stütze

Die Stütze mit dem Titel The Tree Column vom Londoner Blast Studio erwacht nach einer Weile wortwörtlich zum Leben.

Bild: blast-studio, London

Aus Papiermüll und Pilzmyzel besteht das Objekt, das als konstruktives Bauteil und Lebensmittelquelle fungiert und zugleich das ehöhte Abfallaufkommen in unseren Städten thematisiert.

Digital Craft

Das Forschungsprojekt untersucht die Potenziale der digitalen Planung und Fertigung neuer Fügungstechniken im Holzbau.

Digitale Bestandserfassung mit Künstlicher Intelligenz

Die Demonstrator-App hilft bei der digitalen Bestandserfassung.

Bild: Mittelstand-Digital Zentrum Bau/Frauenhofer IFF

Wie der Einsatz von KI-Technologie im Bauwesen genutzt werden kann, zeigt beispielhaft eine Demonstrator-App.

Digitale Referenzbaustelle auf dem Campus West in Aachen

Auf dem Campus West in Aachen forscht ein interdisziplinäres Wissenschaftsteam der RWTH und ein Konsortium aus internationalen Industrieunternehmen an der Baustelle der Zukunft.

Bild: Center Construction Robotics

Die Baustelle fungiert als Reallabor, um etwa Bauprozesse, Maschinensysteme, Robotereinsatz sowie Bauplanungs- und Bauprozess-Software zu untersuchen.

Digitale Zukunft für die Grüne Branche

Digitalisierung für die Landschaftsarchitektur: Die Forschungsprojekte beschäftigen sich mit der Integration von Stadt- und Gebäudebegrünung in BIM-Prozesse.

Digitalisierung und Nachhaltigkeit

Die Studie untersucht den aktuellen Stand der Digitalisierung im Bauwesen und zeigt dabei bereits erreichte Fortschritte, aber auch Hemmnisse bei der Nachhaltigkeitsentwicklung.

Ein zweites Leben für Betonbauteile

Aus alt wird neu: Im Forschungsprojekt wurde untersucht, wie Bauteile aus Abrissgebäuden digitalisiert, überarbeitet und erneut zum Einsatz kommen können.

Bild: Digital Design Unit (DDU) der TU Darmstadt

Mit dem Ziel, geschlossene Wirtschafts- und Materialkreisläufe zu etablieren, entwickeln Forschende der TU Darmstadt eine neue digital-analoge Prozesskette, die beim Bestand ansetzt.

Forensische Architektur

Investigation zum Attentat von Hanau: Mit einer digitalen Rekonstruktion vom Haus des Täters startete die Untersuchung von Forensic Architecture.

Bild: Forensic Architecture, 2022

Digitale Werkzeuge, die üblicherweise für die Planung von Architekturprojekten zum Einsatz kommen, nutzt die Rechercheagentur für die Aufklärung ungelöster Straftaten.

Forschungsfabrik von KIT und Fraunhofer in Karlsruhe

Produktionsprozesse in neuer Geschwindigkeit serienreif machen – in der Karlsruher Forschungsfabrik soll das ab 2020 möglich werden.

Bild: Heinle, Wischer und Partner, Berlin

Um Produktionstechnologien mit weniger Zeitaufwand in industrielle Fertigungsprozesse zu übersetzen, werden Künstliche Intelligenzen und Maschinelles Lernen eingesetzt.

Hängende Gärten von Semiramis

Semiramis ist mithilfe intelligenter digitaler Werkzeuge entworfen und als vertikaler städtischer Lebensraum umgesetzt worden, der von Pflanzen besiedelt und von kleineren lokal vorkommenden Tieren genutzt werden soll.

Bild: Gramazio Kohler Research, ETH Zürich

Mit dem Einsatz innovativer Designwerkzeuge konnte die Installation auf intuitive Weise entworfen werden, während eine KI gleichzeitig dafür sorgte, dass alle technischen Zielgrößen erfüllt werden.

Humanoider Roboter für die Baustelle der Zukunft

Mit dem Bauroboter HRP-5P demonstriert das japanische Forschungsinstitut, wie eine Trockenbauwand in mehreren Arbeitsschritten hergestellt wird. Der Prototyp soll als Entwicklungsplattform dienen.

Bild: AIST, Tokio

Komplexe Bewegungen in mehreren selbstständigen Arbeitsschritten: HRP-5P zeigt den Stand der Forschung.

Istanbul-Brücke von Leonardo Da Vinci

Die Bosporusquerung am Goldenen Horn, wie wir sie kennen. Es gab immer wieder Anläufe in Istanbul, die vor über 500 Jahren von Leonardo da Vinci entworfene Brücke doch noch zu realisieren.

Bild: Serkan Turk, Istanbul

500 Jahre nachdem der Entwurf entstanden ist, wird er von einem Forscherinnenteam auf seine Funktionsfähigkeit überprüft – das Bauwerk besteht den Test.

Jenseits des 3D-Drucks

Bei dem 3D-Injektionsdruckverfahren werden Betonstränge robotergesteuert in ein Trägermedium (Gel) injiziert, sodass besonders filigrane, materialsparende Betonstrukturen hergestellt werden können.

Bild: ITE/TU Braunschweig

Forschende der TU Braunschweig entwickeln ein neuartiges 3D-Injektionsdruckverfahren, mit dem die Herstellung filigraner und materialsparender Strukturen aus Beton ermöglicht wird.

Legostein aus Meteoritenstaub

Die ESA hat in Kooperation mit Lego einen Legostein aus Meteroritenstaub 3D-gedruckt.

Bild: LEGO

Der im 3D-Druck hergestellte Legostein aus Meteoritenstaub – Space Bricks – dient Forschenden als Versuchsobjekt für mögliche bauliche Strukturen auf dem Mond.

Ökobilanzierung und BIM im Nachhaltigen Bauen

Durch den Einsatz von BIM und die Integration von Ökobilanzdaten in das Gebäudemodell ist eine nahezu vollständig automatisierte Gebäudeökobilanzierung möglich.

Ökologisches Siedlungskonzept

Das Konzept Tecla: Mario Cuccinella gibt damit seine Antwort auf Bevölkerungsexplosion und Wohnraummangel.

Bild: Mario Cucinella Architects, Bologna

Die 3D-gedruckten Häuser aus recycelbaren Materialien wurden als Antwort auf den steigenden Bedarf an bezahlbarem Wohnraum entwickelt.

Online-Plattform mit zertifizierten BIM-Tools

Auf der Plattform BIMSWARM werden zukünftig Software, Services und Daten auf Basis offener Standards zur Verfügung stehen.

Bild: www.bimswarm.de

Eine Übersicht offener Standards und Schnittstellen für einen durchgängig digitalen Planungsprozess soll BIMSWARM bieten.

Parametrisch geplante Akustikwände aus Holz

Das Ingenieur- und Beratungsunternehmen Basler & Hofmann erprobt an seinem Erweiterungsbau die Realisierung von Bauprojekten am digitalen Zwilling. In der Cafeteria sind drei parametrisch geplante Akustikwände entstanden, die durch ihre besondere Gestaltung zum Hingucker werden.

Bild: Stefan Kubli, Winterthur/Basler & Hofmann

Tausende gestapelte Kanthölzer wurden digital zu akustisch wirksamen Wänden zusammengefügt.

Raumfachwerkknoten aus dem 3D-Drucker

Der temporäre Airmesh Pavillon in Singapur ist das gebaute Beispiel für ein Raumtragwerkwerk mit den neu entwickelten, hoch belastbaren 3D-gedruckten Knotenpunkten aus Stahl.

Scripted Sonnenschutz

Auszug aus der von Mona Makebrandt erstellten Broschüre „New Babylon/Shared Towers“: Arbeit der Studierenden Leonie Beisler (Isometrie, Plan, Schnitt und Innenraumrendering)

Bild: Detmolder Schule für Architektur und Städtebau, HS Ostwestfalen-Lippe

Gerastertes Schaltglas, drehbare organische Formen und Paneele, die sich je nach Lichteinfall aus ihrer Mitte heraus öffnen...

Studie zu fehlerbedingten Baukosten

Die hohen Kosten durch Baufehler im Jahr 2017 veranlassten das Marktforschungsunternehmen Bauinfoconsult zu einer Befragung unter den Baubeteiligten

Bild: Bauinfoconsult, Düsseldorf

Auf lange Sicht betrachtet, soll BIM einmal flächendeckend in der Gebäudeplanung eingesetzt werden. Davon erhofft man sich unter...

Studie „BIM – are you ready?“

Wie gelingt es Unternehmen, Organisationen und Büros, sich auf die verschiedenen Facetten und Implikationen von BIM einzustellen...

Tragende Holzbauteile im 3D-Druck

Im Rahmen des Forschungsprojekts Individual Layer Fabrication (ILF) des Fraunhofer WKI wurde ein materialsparendes 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem unter hohem mechanischem Druck tragende Holzbauteile hergestellt werden können.

Bild: Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

Im Rahmen der Forschung wurde ein materialsparendes 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem unter hohem Druck tragende Bauteile aus Holz hergestellt werden können.

Vom Gebäudemodell zum Prozesszwilling

Eine Woche lang war die Referenzbaustelle der RWTH Aachen für die Öffentlichkeit zugänglich.

Bild: Center Construction Robotics

Ziel der Forschung ist es, den Datenbruch von der Planung zur Baustelle aufzuheben und damit die Termintreue und Bauqualität durch einen kontinuierlichen Informationsfluss zu optimieren.

Von der Punktwolke zum 3D-Modell

Mit dem Forschungsprojekt Mobilo soll ein automatisierter Prozess zur Digitalisierung bestehender Gebäude entwickelt werden (links die Punktwolke, rechts die daraus erstellte IFC-Datei).

Bild: MWM, Bonn

Ein automatisierter Prozess für die Digitalisierung von bestehenden Gebäuden ist das Ziel des Forschungsprojekts.

Windkraftwerkstürme aus dem 3D-Drucker

Drei Unternehmen forschen gemeinsam daran, Betontürme für Windkraftanlagen mithilfe eines 3D-Druckers direkt vor Ort herzustellen.