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Digitale Revolution

Digitale Revolution 3D-Modelle in der Bauindustrie: Wie aus Daten Gebäude werden

Die Papierzeichnung auf der Baustelle hat ausgedient. Immer häufiger werden Bauvorhaben digital geplant. Das führt zu mehr Effizienz – und besserer Termintreue.
23.09.2020 - 03:38 Uhr Kommentieren
Digitale Technologien werden für Bauprojekte auf der ganzen Welt immer wichtiger. Quelle: Getty Images (M)
Digitales Modell eines Hauses

Digitale Technologien werden für Bauprojekte auf der ganzen Welt immer wichtiger.

Quelle: Getty Images (M)

Düsseldorf, Hamburg Adrian Merkel kopiert Gebäude. Er baut sie nach – aber nicht mit Stein und Beton, sondern digital. Merkel ist Geschäftsführer des Bensheimer Software-Start-ups Framence, das eine Software entwickelt hat, um aus einfachen Fotos ein fotorealistisches 3D-Modell zu berechnen: Framence baut digitale Zwillinge von Fabrikhallen. Alles, was die Mitarbeiter dafür brauchen, ist eine Kamera, ein Drehstativ – und genügend Zeit, die Halle aus verschiedenen Winkeln zu fotografieren.

Das Ergebnis erinnert ein wenig an den Internet-Kartendienst Google Street View: Wie auf einer Schiene kann der Betrachter digital durch das gesamte Gebäude wandern und dabei sogar die Beschriftung einzelner Maschinen in den Räumen erkennen.

Wird ein Bauteil an einer bestimmten Anlage ausgetauscht, reicht ein Handyfoto, um die Änderung ins System einzuspeisen. „Damit wollen wir unseren Kunden die Möglichkeit geben, den Zustand ihrer Gebäude permanent aus der Ferne zu kontrollieren“, erklärt Merkel.

Die Software des Mittelständlers kommt zunehmend auch auf Baustellen zum Einsatz: Denn häufig erfordern die Gegebenheiten vor Ort geringfügige Planänderungen, die im schlimmsten Fall in einer späteren Bauphase oder bei zukünftigen Vorhaben zu bösen Überraschungen führen können. Mit der Software können sie direkt in den Bauplan eingepflegt werden.

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    Eine solche kleine Planänderung hat Merkel selbst erlebt. „Als wir kürzlich auf unserem Firmengelände einen Kanalzugang legen lassen wollten, befand sich das gesuchte Rohr nicht dort, wo es laut Plänen hätte sein sollen“, berichtet der Manager. Erst nachdem ein Bagger den Grund in verschiedene Richtungen nach dem Zufallsprinzip abgetragen habe, konnte der Kanal gefunden werden.

    Mit BIM wäre das Flughafen-Desaster in Berlin nicht passiert

    Was schon im Kleinen schiefgeht, sorgt bei Großprojekten in der Baubranche oft für Katastrophen. Beispiele wie der Berliner Flughafen, die Elbphilharmonie oder das Bahnhofsprojekt Stuttgart 21 zeigen, was passiert, wenn unrealistische Planungen und mangelhafte Abstimmung auf der Baustelle aufeinandertreffen: Die Folge sind millionenschwere Kostenexplosionen und jahrelange Verzögerungen – zum Leidwesen des Auftraggebers.

    Um solche Ineffizienzen zu verhindern, werden digitale Technologien für Bauprojekte auf der ganzen Welt immer wichtiger. Ein reger Datenaustausch soll dafür sorgen, dass Bauherr, Architekt und Polier zu jeder Zeit über exakt den gleichen Wissensstand verfügen. Im Zentrum dieser Entwicklung steht die sogenannte BIM-Methode („Building Information Modeling“): Hierbei greifen alle Projektbeteiligten auf den gleichen Datenpool zu, den sie kontinuierlich selbst aktualisieren.

    Dabei ist BIM allerdings mehr als nur ein 3D-Modell, auf das alle gleichzeitig Zugriff haben. Denn neben Gebäudedaten enthält die Datenbank eines Projekts – je nach Planungsdimension – auch Informationen über die verwendeten Materialien und Bauteile, ihre Lebensdauer oder regulatorische Anforderungen an den Brandschutz – sowie eine Aufstellung der anfallenden Kosten, die in jeder Bauphase genau überprüft werden können.

    Immer häufiger verpflichten Bauherren die Baufirmen in ihren Ausschreibungen daher auf den Einsatz des BIM-Verfahrens. So setzt beispielsweise die Deutsche Bahn als einer der größten Auftraggeber für Infrastrukturbauten in Deutschland schon seit 2015 darauf, Projekte im Vorfeld digital zu simulieren. Im gleichen Jahr hat auch die Bundesregierung einen Drei-Stufen-Plan lanciert, der die Digitalisierung der Branche beschleunigen und für mehr Zuverlässigkeit bei Infrastrukturprojekten sorgen soll.

    Anfang des Jahres zündete die letzte Stufe: Seit 2020 gilt der Einsatz von BIM bei neu zu planenden Projekten, die vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) verantwortet werden, für potenzielle Auftragnehmer als verpflichtend. Im vergangenen Jahr startete das BMVI zudem das Nationale BIM-Kompetenzzentrum, auch um die Aus- und Fortbildung von Fachkräften im Bauwesen zu fördern.

    Denn verglichen vor allem mit den skandinavischen Ländern hinkt die Branche hierzulande technologisch immer noch hinterher. So begann etwa die finnische Regierung schon vor fast 20 Jahren damit, BIM-Projekte öffentlich zu fördern. Das Ergebnis: Bereits 2007 nutzten 93 Prozent der dortigen Architekturbüros und 60 Prozent der Ingenieurbüros die Technologie. Auch in Dänemark und Schweden ist die Anwendung von BIM bei öffentlichen Projekten bereits seit vielen Jahren obligatorisch.

    Doch die deutschen Baufirmen holen auf. Laut einer Umfrage des Beratungsunternehmens Pricewaterhouse Coopers unter 100 Entscheidern der Branche wollen knapp 80 Prozent der Unternehmen die digitale Planungsmethode in den nächsten Jahren einsetzen. Dabei hat etwa jedes zweite Unternehmen bereits Erfahrungen mit der Technologie gesammelt – auch wenn durchschnittlich nur bei zehn Prozent der Aufträge der Einsatz von BIM gefordert war.

    Gerade größere Baukonzerne mit internationaler Kundschaft, wie etwa die österreichische Porr, haben BIM bereits häufig in ihre Prozesse implementiert. So baut der Konzern momentan das neue Bürogebäude des Obersten Rechnungsprüfungsamts in Prag, das als derzeit größtes Bauvorhaben des Landes vollständig mittels BIM realisiert wird. Im Mai 2022 soll das Gebäude nach weniger als zwei Jahren Bauzeit fertiggestellt werden.

    „Der Einsatz von Building Information Modeling in Bauprojekten bietet großes Potenzial und einen nachhaltigen Mehrwert entlang der gesamten Wertschöpfungskette“, erklärte Porr-Vorstandschef Karl-Heinz Strauss. Der Konzern gilt als Vorreiter auf dem Gebiet und hat das Verfahren auch schon beim Bau eines Bürokomplexes für den Autohersteller BMW in München-Freimann eingesetzt.

    Software-Hersteller glauben an die Technologie

    Neben den Auftragnehmern und den Baufirmen selbst treiben auch die großen Softwarehersteller die Entwicklung voran. Allen voran der große US-Anbieter Autodesk, der den Begriff BIM ursprünglich geprägt hatte, und in Deutschland der Münchener Hersteller Nemetschek. Der TecDax-Konzern hat schon vor mehr als 40 Jahren damit begonnen, sich mit der Entwicklung von Planungssoftware auf die Digitalisierung des Bauwesens zu spezialisieren.

    Auch Nemetschek-Vorstandssprecher Axel Kaufmann sieht die Branche im Wandel begriffen. „Die Digitalisierung der Bauindustrie ist ein Generationenthema“, so seine Beobachtung. Dabei sei ein Problem, dass die Branche extrem fragmentiert sei. Während sich die großen Bauunternehmen schnell anpassten, seien gerade sehr kleine Betriebe oft etwas träge, wenn es darum gehe, neue Technologien zu übernehmen. „Das ist bei den Architekten und Planern anders, die teils schon seit 30 Jahren mit digitalen Zeichnungstools arbeiten.“

    Neben klassischer Software, mit der sich Gebäude und ihre Bestandteile dreidimensional darstellen lassen, entwickelt Nemetschek auch BIM-Software – und engagiert sich in Arbeitskreisen, um gemeinsam mit der Branche einheitliche Standards auszuarbeiten, die für einen reibungslosen Datenaustausch notwendig sind.

    Für das Softwarehaus ist BIM ein Wachstumsfeld: Ende 2015 übernahm Nemetschek den Marktführer für BIM-Qualitätssicherung, Solibri aus Finnland. Ein halbes Jahr später folgte der Kauf des US-Softwareherstellers SDS-2, der sich mit der Entwicklung von 3D-Modellierungssoftware für Stahlkonstruktionen ebenfalls auf die BIM-Methode spezialisiert hat.

    Um die Verbreitung in Deutschland weiter zu fördern, sieht Kaufmann vor allem die großen Auftraggeber in der Pflicht, bei der Vergabe von Bauprojekten häufiger auf dem Einsatz der BIM-Methode zu bestehen. „Der Bauherr hat die Macht, Anforderungen durchzusetzen. Er profitiert am Ende am meisten von einer konsistenten Planung und einer umfangreichen Datenbasis.“

    Auch Start-ups drängen in den Markt

    Einen Teil des Wachstumsmarktes wollen auch Start-ups erobern. Dazu gehört Framence, eine Ausgründung des Bensheimer Mittelständlers Speedikon: Framence setzt mit eigenen Algorithmen auf den BIM-Standard auf, um zusätzliche Dienstleistungen anzubieten.

    So lässt sich die Framence-Software beispielsweise nutzen, um ein Foto aus dem bereits gebauten Gebäude mit dem dreidimensionalen BIM-Modell abzugleichen. So fallen auch Abweichungen von wenigen Millimetern auf, die teilweise unabsichtlich bei einzelnen Bauabschnitten entstehen können.

    Das Münchener Start-up ReInvent wiederum hat eine Software entwickelt, die es Bauherren ermöglichen soll, so leicht am Computer Änderungen an den Bauplänen einzufügen, wie es beispielsweise bei der Bestellung eines Neuwagens der Fall ist – und hat damit auch Investoren überzeugt. Erst kürzlich investierte der Wagniskapitalfonds von Carsten Maschmeyer, Alstin, einen Millionenbetrag bei ReInvent.

    Nach Angaben des Unternehmens wird auf der Plattform eine zweistellige Zahl an Bauprojekten mit einer Vielzahl von Wohneinheiten abgewickelt – von Kunden wie Otto Wulff und Züblin. Zu den Bestandsinvestoren gehören der „High-Tech Gründerfonds“ und Bayern Kapital.

    Mehr: Wie die großen Tech-Konzerne an der Stadt der Zukunft bauen

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