Wie können Sie BIM optimal nutzen?

Building Information Modeling (BIM) entwickelt sich kontinuierlich weiter, mit Updates in den Bereichen Scannen, Datensoftware, künstliche Intelligenz (KI), Kameras und der Entstehung digitaler Zwillinge. Mit der Zeit scheinen die Gründe für die Zurückhaltung bei der Nutzung dieser Technologie eher auf Bildung und Ausbildung zurückzuführen zu sein als auf die Überzeugung, dass BIM noch in den Kinderschuhen steckt.

Um die Frage zu beantworten, wie die Bauindustrie den größtmöglichen Nutzen aus BIM ziehen kann, sehen wir uns einige Fallstudien von Kunden an, die mit der Technologie bei Projekten auf der ganzen Welt erfolgreiche Erfahrungen gemacht haben.

Digitale Zwillinge

Um die Sicherheit und Mobilität auf der notorisch überlasteten und gefährlichen Interstate 70 (I70) zu verbessern, verbessert das Colorado Department of Transportation (CDOT) einen 12 km langen Abschnitt durch Floyd Hill, etwa 40 km westlich von Denver. Das 700 Millionen US-Dollar teure Projekt soll den schweren Engpass bei Floyd Hill beseitigen, den Verkehrsfluss und die geplanten Geschwindigkeiten verbessern sowie den Zugang an großen Kreuzungen erleichtern.

AtkinsRéalis ist der leitende Ingenieur und Designer, der mit CDOT zusammenarbeitet, um Lösungen für die Neuausrichtung der Fahrbahn, den Wiederaufbau von Gehwegen und Brücken sowie den Ersatz veralteter Infrastruktur zu finden.

Samuel Worthy, nationaler BIM-Manager für Straßen und Autobahnen bei AtkinsRéalis, sagt: „Es gibt viele standortspezifische Herausforderungen und Einschränkungen, wie etwa die Minimierung der Auswirkungen auf angrenzende ökologisch sensible Gebiete, die Verringerung der Auswirkungen auf Hochwasserwege, die Reduzierung des Felsaushubs und die schrittweise Aufteilung der Bauarbeiten, um die Auswirkungen auf bestehende Straßen zu minimieren.“

Mithilfe der kollaborativen 3D-Modellierungs- und Digital-Twin-Anwendungen von Bentley System nahm AtkinsRéalis das Bergprojekt in Angriff, indem es realistische Modelle erstellte, die dem gesamten Team und allen Beteiligten im Verlauf der Entwurfsphase in Echtzeit zur Verfügung standen.

Worthy sagt: „Um dieses Maß an Echtzeit-Koordination zu erreichen, wurde ProjectWise als gemeinsame Datenumgebung verwendet. Mit den Anwendungen konnten wir schnell 3D-Modelle erstellen und Geometrie und spezifische Parameter wie die Sichtweite auswerten.“

Beim Everards Printworks-Projekt wurde Archicad von Graphisoft zum Exportieren und Importieren von IFC-Dateien von und zu anderen Beratern und Subunternehmern verwendet, was eine Koordination während der gesamten Entwurfs- und Bauphase ermöglichte (Foto: Graphisoft)

In Kombination mit iTwin zum Erstellen digitaler Zwillinge, OpenRoads und OpenBridge für kollaboratives geometrisches Design und Brückenmodellierung sowie LumenRT für die Visualisierung optimierte AtkinsRéalis das Datenmanagement. Anschließend erstellten sie einen digitalen Zwilling des Projekts, den sie in verschiedenen Formaten teilten, darunter statische Modelle und Videoanimationen.

Bentley Systems zufolge sparte AtkinsRéalis durch den Einsatz von Bentley-Anwendungen 1,2 Millionen US-Dollar bei der Verwaltung von mehr als 1.000 Aktenblättern. Die Nutzung einer vernetzten Datenumgebung zum Hosten von 11.070 Dateien rationalisierte die Koordination und sparte 750.000 US-Dollar. Darüber hinaus sparte die Arbeit in einer digitalen Umgebung 97 % des Aufwands bei der Entwicklung und Veröffentlichung digitaler Zwillinge zur Überprüfung. Bis heute soll die Digitalisierung die Gesamtarbeitszeit um 50.000 und die Projektkosten um mehr als 7 Millionen US-Dollar reduziert haben.

CO2-Emissionen

Als der dänische Stahlkonstruktionshersteller Give Steel mit dem Bau eines Klimabildungszentrums an der Küste Grönlands beauftragt wurde, spielte BIM eine wichtige Rolle bei der Minimierung des CO2-Fußabdrucks.

Nur 250 km nördlich des Polarkreises in Ilulissat liegt das Icefjord Centre, ein Klimabildungszentrum, das das Abschmelzen des grönländischen Eisschildes – des zweitgrößten Eisschildes der Welt – dokumentiert. Dies ist eine der sichtbarsten und am besten dokumentierten Auswirkungen der globalen Erwärmung. Grönlands Durchschnittstemperatur ist im letzten Jahrhundert um 1,5 Grad Celsius gestiegen, was dazu geführt hat, dass das Eisschild immer schneller schmilzt.

Das 1.500 m2 große Icefjord Centre, entworfen von Dorte Mandrup, hat eine eckige und asymmetrische Form, die Stahl, Holz und Glas kombiniert. Eine Dachterrasse bietet Ausblicke auf die sich ständig verändernden Eisformationen des Fjords.

Nachhaltigkeitsaspekte spielten bei der Arbeit von Give Steel eine große Rolle. Zur Optimierung des Stahlrahmens des Zentrums wurde Tekla Structures, ein Teil von Trimble, eingesetzt. Das Zentrum wird mit CO2-neutraler Erdwärme beheizt und die Lebensmittel für das Restaurant stammen aus der Region.

Die 3D-Modellierungs- und Digital-Twin-Anwendungen von Bentley Systems halfen bei dem Projekt zur Modernisierung eines Abschnitts der stark befahrenen Interstate 70 (I70) des Colorado Department of Transportation (CDOT) (Foto: Bentley Systems)

Die Bauingenieurin Kasia Niechoj-Zaporowska, die die technische Abteilung von Give Steel in Polen leitet, sagt: „Als Hersteller von Stahlkonstruktionen konzentrieren wir uns sehr auf das 12. globale Ziel der UN, bei dem es um verantwortungsvollen Konsum und Produktion geht. Als wir mit der Entwurfsarbeit für das Icefjord Centre begannen, fiel uns auf, dass die gesamte Bedeutung des Projekts direkt mit der globalen Erwärmung zusammenhängt. Also dachten wir viel darüber nach, wie wir den CO2-Fußabdruck minimieren können. Manchmal machen kleine Dinge einen großen Unterschied.“

Der Architekt verwendete Revit, um den ersten Entwurf für das Zentrum zu erstellen. Diese IFC-Dateien wurden dann an Give Steel weitergegeben und direkt in Tekla Structures implementiert.

Den Ingenieuren wurde schnell klar, dass eine einfachere Konstruktion der Stahlverbindungen weniger Material erfordern würde und zudem die Herstellung und Montage der Verbindungen einfacher machen würde.

Die Ingenieure von Give Steel nutzten das BIM-Modell auch zur Koordination mit anderen Disziplinen und zur Vermeidung von Konflikten auf der Baustelle. Gemäß der BIM-Methodik verwendeten alle Subunternehmer des Projekts dasselbe Modell, um ihren Teil der Arbeit umzusetzen.

Navigieren durch die Komplexität

Im Rahmen der Neugestaltung der historischen Everards Printworks im britischen Bristol zu einer gemischt genutzten Fläche wurde das schottische AMA Studio mit der behutsamen Umgestaltung eines seit langem ungenutzten Bürogebäudes in ein 4-Sterne-Hotel mit 255 Zimmern sowie neuen Wohnungen und Geschäftsräumen beauftragt.

Die Aufgabe bestand darin, die denkmalgeschützte Fassade der Everards Printworks und die massiven Betonrahmen der bestehenden Bürogebäude zu erhalten. Auf diese Weise konnte das Büro die Elemente von historischer Bedeutung bewahren und ein Gebäude entwerfen, das deutlich weniger Kohlenstoff ausstößt als ein Neubau.

AMA wurde vom Design- und Bauunternehmen McAleer and Rushe (MAR) im Auftrag von Artisan Real Estate UK beauftragt, das Design für Everards Printworks zu entwickeln, basierend auf einem früheren Planungsschema von Alec French Architects. AMA verwendete Graphisoft Archicad, um IFC-Dateien von und zu anderen Beratern und Subunternehmern zu exportieren und zu importieren, um eine Koordination während des gesamten Design- und Bauprozesses zu ermöglichen.

Der Bauunternehmer Give Steel arbeitete mit Tekla Structures, einem Unternehmen von Trimble, zusammen, um den Stahlrahmen des Greenland Icefjord Centre zu optimieren

Die Koordination eines so komplizierten Projekts am 3D-Modell war nur mit Hilfe der BIM-Software Archicad möglich. BIMx wurde sowohl auf der Baustelle als auch bei Kundenbesprechungen verwendet, um den Entwurf zu kommunizieren. Direkte Links zu den Plänen und Schnitten in Archicad erwiesen sich als große Hilfe, insbesondere bei der Koordination vor Ort für dieses sehr komplexe Projekt.

Während der Planungsdiskussionen wurde das Archicad-Modell in Twinmotion exportiert, um Video-Rundgänge zu erstellen. Die mit dem Archicad-Modell kombinierten Videos waren „von unschätzbarem Wert“, um die Auswirkungen der Designänderungen auf wichtige Außenansichten zu erklären.

Die dreidimensionale Komplexität des Projekts wurde mit Archicad bewältigt, sodass alle Teammitglieder zusammenarbeiten konnten, um einem historischen Gebäude neues Leben einzuhauchen.

Scan-to-Plan

Der Haushaltsgerätehersteller Vorwerk Wupper Süd in Laaken, Deutschland, hat zwei neue Anlagen – ein 23.000 m2 großes Motorenwerk und eine 17.000 m2 große Forschungsanlage – errichtet, um seine Konstruktions- und Produktionskapazitäten zu erweitern. Nach Abschluss der Bauarbeiten wurde das Architekturbüro Jan-André Meyer Architects beauftragt, einen digitalen Zwilling zu erstellen.

Ein zweiköpfiges Team scannte beide Anlagen innerhalb von fünf Stunden mit einem „Scan-to-Plan“-Workflow unter Verwendung des Leica BLK2GO und BLK2FLY, einem autonomen fliegenden Laserscanner. Mit den abgeschlossenen Scans konnten die exportierten Punktwolken verarbeitet werden, um einen genauen Grundriss der Anlagen und ein 3D-Modell zu erstellen, das auf einem Computer und in der virtuellen Realität betrachtet werden kann.

Der BLK2GO wurde zum Scannen des Innenbereichs und von Teilen der Landschaft rund um die Anlagen verwendet. Außerdem entschied man sich für den Einsatz des BLK2FLY zum Scannen des Außenbereichs.

Der Cloud-Dienst Aconex von Oracle zur Modellkoordination ermöglicht eine „nahtlose“ Integration in das Projektökosystem in einer sicheren gemeinsamen Datenumgebung (CDE).

Ein Team begann mit dem Außenbereich und plante die Flugroute der Drohne mit der mobilen Anwendung. Einige Teile des Außenbereichs wurden manuell gescannt, um sicherzustellen, dass nichts übersehen wurde, und es war kein zweiter Scan erforderlich. Beide Gebäude wurden in 12 Flügen autonom erfasst.

Der nächste Schritt des Scan-to-Plan-Workflows bestand darin, die erfassten Daten vom BLK2GO und BLK2FLY zu verarbeiten und die Ergebnisse zu erstellen. Nachdem die Daten von Vorwerk Wupper Süd erfasst waren, konnte das Meyer-Team ins Büro zurückkehren und die Daten über ein USB-C-Kabel in die BLK-Version von Cyclone Register 360 importieren. Nach dem Import konnten die Daten zu einer Punktwolke des gesamten Vorwerks kombiniert werden. Innerhalb von zweieinhalb Wochen wurden der Grundriss und das 3D-Modell von Vorwerk Wupper Süd erstellt.

Für dieses Projekt wurden 2D-Grundrisse und ein 3D-Modell für den Kunden erstellt. Die präzisen Ergebnisse sollen die Konzeption, Planung und Ausführung künftiger Projekte erleichtern, da den Auftragnehmern alle erforderlichen Daten digital zur Verfügung stehen.

Da diese Daten direkt an den Auftragnehmer übermittelt werden können, ist ein persönlicher Besuch der Baustelle für diesen nicht mehr notwendig. Er kann die Grundrisse nutzen oder die Anlage sogar am Computer oder mit einer VR-Brille begehen und begutachten.