NachMau – ClayX
„Entwicklung eines automatisierten Bauverfahrens für den 3D-Druck von Lehmwänden mit innenliegenden Füllstrukturen“
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines automatisierten und nachhaltigen Bauverfahrens für den 3D-Druck von Lehmwänden mit innenliegenden Füllstrukturen, das es ermöglicht, den Baustoff in moderne Bauprozesse zu integrieren. Die Datengrundlage des Verfahrens bildet das BIM-Modell eines Gebäudes. Es soll eine Software entwickelt werden, die eine automatisierte Datenaufbereitung dieses Modells durchführt und die erforderlichen Maschinensteuerungsdaten für den 3D-Druck-Roboter generiert. Dafür wird unter Berücksichtigung der Tragfähigkeitsanforderungen eine automatische Identifikation und Filterung von Gebäudeelementen durchgeführt, die additiv mit Lehm gefertigt werden können. Zudem soll die Software die BIM-Daten von den identifizierten Elementen in Bauteile mit komplexen Füllstrukturen mit Hohlräumen umwandeln und daraus Druckpfade erzeugen.
Für eine einfache Skalierbarkeit der gedruckten Bauteile werden die Soft- und Hardwarekomponenten modular gestaltet und können so individuell an die Anforderungen des Anwenders angepasst werden.
Das Verfahren soll im Projekt so ausgelegt werden, dass es später (nach Durchführung des Projektes) für den Baustelleneinsatz vor Ort eingesetzt werden kann, wobei Lehm direkt aus der Baugrube zum Druck von Bauteilen unterschiedlicher Dimension verwendet werden soll.
Für die Auftraggeber und Architekten eröffnen sich völlig neue, individuelle Gestaltungsmöglichkeiten von Gebäuden. Durch die Verwendung von Füllstrukturen (statt Vollwänden) kann bis zu 60% an Material eingespart werden und die Verarbeitungszeit reduziert sich im Vergleich zur herkömmlichen Mauerwerksbauweise um bis zu 30 %.
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Laufzeit des Verbundprojektes: April 2024–März 2027
Förderprogramm: BMWK ZIM
Förderkennzeichen: 16KN116126
BIMpeli – BIM im Denkmal – Trampeli als digitaler kreativer Lernort
Projektübersicht: In den 18. und 19. Jahrhunderten prägte die Orgelbauerfamilie Trampeli aus Adorf über drei Generationen hinweg die Musiklandschaft Sachsens mit erstklassigen Orgeln. Jetzt steht das historische Trampelihaus vor der Sanierung, und wir setzen auf einen innovativen Ansatz: Building Information Modeling (BIM) in der Denkmalsanierung.
Hintergrund: Mit Stolz erinnern wir an die beeindruckenden Orgeln, die weit über die Grenzen Sachsens hinaus für Anerkennung sorgten. Das Trampelihaus, unser kulturelles Erbe, verdient eine zeitgemäße Sanierung.
Unser Ansatz: Das Projekt BIMpeli integriert sich in die Programmlinie „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“, ein Strukturförderungsprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Unser Ziel ist es, durch innovative Technologien und Bündnisse eine nachhaltige Strukturveränderung in strukturschwachen Regionen zu fördern.
Förderprogramm: Wir sind stolz darauf, Teil des BMBF-Förderprogramms zu sein, das die Entwicklung und Nutzung innovativer Technologien zur Bauwerkserhaltung und -nutzung im Vogtland vorantreibt.
Unsere Partner: Wir arbeiten eng mit dem „Institut für Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachsen-Anhalt e.V.“ sowie dem „Verein klassische Musik Adorf/V. e.V.“ zusammen. Des Weiteren dem bekannten Netzwerk“Vogtlandpioniere“, welches sich für die innovative Erhaltung und Belebung alter Gebäude und Fabriken im Vogtland engagiert.
Projektaufruf: Unser Vorhaben entspricht dem Projektaufruf „#5 – Innovative Technologien zur Bauwerkserhaltung und Nutzung im Vogtland“. Mit Fokus auf anwenderorientierte Entwicklung und Nutzung von digitalen Werkzeugen und 3D-Modellen streben wir die bestmögliche Erhaltung, Sanierung und Erfassung schützenswerter Bauwerke an.
Wir sind begeistert von der Möglichkeit, das Erbe der Trampelis zu bewahren und freuen uns auf die kommenden Herausforderungen und Erfolge dieses wegweisenden Projekts.
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Laufzeit des Verbundprojektes: Januar 2024–Dezember 2025
Förderprogramm: WIR! – Wandel durch Innovation in der Region
Förderkennzeichen: 03WIR0727C
BIM-B3D-Slicer
Um den Beton-3D-Druck umzusetzen, muss das Druckgerät über speziell aufbereitete Datenstrukturen angesteuert werden und über ein ausgereiftes Datenmanagement verfügen. Bei den kleinformatigen, additiven Fertigungsverfahren sind bereits etablierte Datenprozessketten vorhanden, die zur Generierung der maschinellen Steuerungsdaten genutzt werden. Diese sind allerdings beim großformatigen Beton-3D-Druck nur bedingt anwendbar. Insbesondere sind die aktuell auf dem Markt verfügbaren Softwarelösungen für das „Slicing“ unter den speziellen technologischen Randbedingungen des Beton-3D-Drucks ungeeignet. Das Slicing ist der Schlüsselprozess der Datenverarbeitung. Es umfasst u. a., die 3D-Struktur in druckbare Schichten zu zerlegen, den Druckpfad festzulegen und wesentliche Eingangsdaten des Druckprozesses, wie z. B. die Schichthöhe oder die Druck- und Fluggeschwindigkeit, zu definieren.
Im avisierten Vorhaben soll eine durchgängige Datenprozesskette für den Beton-3D-Druck entwickelt werden. Am Ende des Projektes soll es möglich sein, prozessrelevante Daten aus einem BIM-Gebäudemodell zu extrahieren und durchgängig automatisiert in ausführungsfertige Maschinensteuerungsdaten (G-Codes) umzuwandeln.
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Laufzeit des Verbundprojektes: August 2022–Juli 2025
Förderprogramm: BMWK ZIM
Förderkennzeichen: 16KN097045
BauSmartTalk
Die Erstellung von Bauwerken bedingt eine Vielzahl von Datenerfassungs‐, Dokumentations‐ und Kommunikationsprozessen. Der daraus resultierende Verwaltungsaufwand auf der Baustelle kann durch den Einsatz moderner Informations‐ und Kommunikationstechnologien erheblich reduziert werden. Aktuell fehlt jedoch oft „die letzte Meile“ dieser digitalen Informationskette. Viele Daten werden vor Ort erfasst, auf Papierlisten zusammengetragen und später manuell in den PC eingegeben. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Erforschung eines Smartwatch‐basierten Sprachassistenten, welcher eine völlig neuartige Mensch‐Technik‐Interaktion direkt auf der Baustelle ermöglicht und
somit die bisher vorhandenen Medienbrüche auf ein Minimum reduziert. Über eine Backend‐Plattform sollen Handwerkern und Bauunternehmen verschiedene Skills bereitgestellt werden, welche einen nutzer‐ und bedarfsgerechten Informationsaustausch gewährleisten. Die Datengrundlage hierzu liefern eine Building Information Knowledge Base (zur Anbindung von BIM‐ und Bau‐IT‐Daten) sowie ein Baustellen‐Gateway (IoT‐Daten)
- BitCtrl Systems GmbH
- m2m Germany GmbH
- Institut für Angewandte Informatik e.V.
Laufzeit des Verbundprojektes: Februar 2022–Januar 2025
Förderprogramm: BMBF
Förderkennzeichen: 16SV8824
BIM-basierter IoT-Sensor-Gateway zur Optimierung von Bauprozessen
Um in Zukunft den steigenden Baubedarf abzudecken, müssen Bauprozesse effizienter als bisher gestaltet und umgesetzt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Bauprozesse zunehmend digitalisiert werden. Während viele andere Branchen bereits einen tiefgreifenden Digitalisierungsprozess durchlaufen haben und durch die damit einhergehende Erhöhung von Effizienz und Prozessqualität profitieren konnten, steht dieser Modernisierungsprozess im Bauwesen noch weitgehend aus. Neue Konzepte und Technologien wie Building Information Modeling (BIM) und Internet of Thing (IoT) bieten zwar ein enormes Potenzial, werden in der Praxis aufgrund fehlender Lösungen jedoch bisher nur punktuell mit enormem Aufwand eingesetzt.Ziel im Projekt ist die Zusammenführung von BIM und IoT-Sensornetzwerken, um Bauprozesse zu digitalisieren. Als zentrale Technologie soll hierfür ein BIM-basierter IoT-Sensor-Gateway entwickelt werden. Das Gateway soll durch ein BIM-konformes Modell des Bauwerkes und einem Modell des Sensornetzes konfiguriert werden können. Mithilfe von Bridge-Modulen sollen unterschiedliche Sensoren an das Gateway angebunden und anschließend auf der Baustelle in die Bauprozesse als betriebsfertiges Sensornetz verbaut werden können. Die Lösung soll verschiedene Basis-Anwendungen für die Unterstützung typischer Anwendungsfälle wie bspw. die Überwachung und Dokumentation von Bauprozessen realisieren.Link zum Projekt
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Laufzeit des Verbundprojektes: Mai 2021–April 2023
Förderprogramm: BMWI ZIM
Förderkennzeichen: 16KN089432
Nachrechnungsrichtlinie für Gewölbebrücken aus Mauerwerk
Derzeit liegt ein neuer Teil „Mauerwerk“ für die Nachrechnungsrichtlinie vor, der die Grundlage für eine einheitliche Beurteilung bestehender Brücken aus Mauerwerk darstellen soll. Er beinhaltet neben allgemeinen Angaben zur Erfassung des Bestandes bei der Nachrechnung (Materialeigenschaften, Erhaltungszustand) insbesondere Vorgaben für die Modellbildung (z.B. Stützlinienverfahren, lineare und nichtlineare Elastizitätstheorie, Annahme materialphysikalischer Nichtlinearität) sowie die Berücksichtigung von über die reine Bogentragwirkung hinausgehender Traganteile. Der im Entwurf befindliche Teil „Mauerwerk“ zur Nachrechnungsrichtlinie soll zukünftig einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, bestehende ältere Mauerwerksbrücken unter Ausnutzung etwaiger (versteckter) Tragreserven und unter Vorgabe von Kriterien zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit einheitlich nachzurechnen, ohne das geforderte
Sicherheitsniveau einzuschränken.
VARIUS
Ausgangspunkt
Die Planung von Gebäuden bietet eine große Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten. Jede Entscheidung hat Einfluss auf das Gesamtergebnis. Trotzdem werden Entscheidungen im Planungsprozess oft nur „ad-hoc“ und ohne Kenntnis aller Konsequenzen getroffen. Eine bessere Variantenuntersuchung ist gerade in den frühen Planungsphasen wünschenswert. Sie stellt mit heutigen Planungswerkzeugen jedoch einen hohen zusätzlichen Aufwand dar und wird deshalb nur selten systematisch angewendet.
Beitrag von VARIUS
Der Vorteil des VARIUS-Projektes liegt in der optimierten und vereinfachten Organisation des Variantenvergleiches eines Bauvorhabens. Dies beginnt bei der Auswahl relevanter Kenngrößen durch den Bauherrn und setzt sich mit der Verwaltung der Varianten in der entwickelten VARIUS-Software fort. Am Beispiel vereinfachter, parametrisierbarer Energiesimulationen zeigt das VARIUS-Projekt auf, wie eine systematische Variantenuntersuchung unter Einbindung von BIM-Methoden schrittweise in die Planungspraxis integriert werden kann.
Ziele
Das Projektziel ist es, ein praxistaugliches Verfahren für den Variantenvergleich zu entwickeln, das insbesondere kleinen und mittelständigen Unternehmen einen optimierten Planungsprozess ermöglicht. Hierbei sollen übersichtliche Softwareanwendungen den Architekten bei der Variantenbildung („VARIUS-Variantenmanager) und die Bauherrschaft bei der Entscheidungsfindung unterstützen („VARIUS-Explorer“).
An diesem Forschungsprojekt haben wir mit TragWerk Software teilgenommen.
BIM-SIS
BIM-SIS steht für Building Information Modelling – Schadens Identifikations System. Das integrative Informationssystem ist als eine interoperable wissensbasierte Plattform auf Basis von BIM eingebettet, die für die Identifikation von Natursteinwänden eingesetzt werden kann. BIM-SIS wird mit seinen innovativen Methoden den Prozess der Sanierung von Grund auf verändern. Dazu werden die drei Bereiche zu einem semi-automatischen Schadensidentifikationssystem verknüpft.
Die Vorteile des hochstrukturierten BIM -SIS erschließen drei praktische Anwendungsgebiete:
BIM-Dokumentation
Mit BIM-SIS soll vorhandenes Wissen und Information aus der Bauwerksaufnahme, auf der Basis der durchgehenden Methodik „BIMifizierung“, explizit und objektiviert in BIM dargestellt werden. Infolgedessen wird für jedes dokumentierte und analysierte Gebäude ein BIM-Modell als Grundlage für alle weiteren Prozessschritte in BIM-SIS erstellt. In Anbetracht der fortschreitenden Digitalisierung im Bauwesen kann davon ausgegangen werden, dass in naher Zukunft der gesamte Gebäudebestand digital mit BIM erfasst werden soll. Somit ist die BIMifizierung bzw. die Erfassung der mithilfe von BIM-SIS sanierten Gebäude ein erster Schritt zur Dokumentation unseres Gebäudestandes in BIM.
Natursteinwand-Sanierung
Das übergeordnete Ziel von BIM-SIS ist es, so kostengünstig und präzise wie möglich, eine Schadensanalyse mit variablen Sanierungsvarianten in 5D Darstellung (3D Modell + Baukosten + Zeit) zu erstellen. Der Sanierungsprozess ist vorerst auf Natursteinwände spezialisiert.
Instandhaltung / Facility Management
Außer Sanierungen lassen sich mit dem BIM-Gebäudemodell auch diverse andere Aufgaben leichter und schneller erledigen. Das für die Sanierung erstelle BIM-Gebäudemodell ist darüber hinaus auch im Facility Management ein begehrtes Arbeitsobjekt. Das BIM-Modell ist ein permanent aktualisiertes Abbild des realen Bauwerks. Mit diesem digitalen Zwilling können nahezu alle Instandsetzungsarbeiten bewältigt werden.
An diesem Projekt haben wir mit TragWerk Software teilgenommen.
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Laufzeit des Verbundprojektes: September 2018 – August 2021
Förderprogramm: BMBF
Förderkennzeichen: 01IS18017