Lösungen

Digitale Technologien bergen für das Bauwesen große Möglichkeiten, vor allem in den Bereichen Termin- und Kostensicherheit als auch bei der Planungsqualität. So können anhand digitaler Zwillinge eines zukünftigen Bau- oder Infrastrukturprojekts bereits in der Entwicklungs- und Planungsphase die verschiedensten Szenarien simuliert und Planungsalternativen getestet werden. Dies hilft nicht nur, Planungen zu optimieren und so auch den eigentlichen Bauprozess zu beschleunigen, sondern auch der Öffentlichkeit bereits im Vorfeld Bauergebnisse und Infrastrukturanpassungen niederschwellig zu vermitteln bzw. Kundinnen und Kunden vom geplanten Bauvorhaben zu überzeugen.

In den letzten Jahren haben wir bereits zahlreiche Lösungen im Bereich der digitalen Planung realisiert. So erstellt unser Visualisierungs-Framework GEARViewer selbst für hochkomplexe Infrastrukturprojekte leicht verständliche Visualisierungen und digitale Zwillinge. Darüber hinaus bieten wir auch Unterstützung im Bereich der digitalen Planung durch BIM sowie Simulationen an, die von der Evaluierung baulicher Maßnahmen im Hochwasserschutz bis hin zur Energie- und Lichtplanung vielfältig einsetzbar sind.

Vor allem Städte und Gemeinden leiden unter den Folgen des Klimawandels: Hitzeperioden wechseln sich mit Extremwetterereignissen wie Starkregen und Überflutungen ab. Obwohl der Klimawandel ein globales Problem ist, bergen vor allem lokale Maßnahmen in urbanen Gegenden großes Potenzial für rasche Erleichterung. Das immer häufiger und heftiger anfallende Regenwasser kann durch innovative Stadtentwicklungskonzepte aus dem Bereich Sponge City nicht nur gebändigt, sondern auch produktiv genützt werden. Mit unserer einzigartigen digitalen Simulations- und Visualisierungsanwendung Visdom lösen wir reale Probleme, die durch zu viel Wasser verursacht werden. Oftmals sind es bereits einfache Maßnahmen, wie begrünte Dächer oder regenwassergespeiste Biotope, die Verbesserung bringen. Im Ernstfall helfen Schutzpläne und Krisenmaßnahmen, die zuvor auf Basis unserer Simulationen entwickelt wurden, Schaden zu begrenzen und Leben zu retten.

Durch Reality Capturing-Methoden ist es möglich, jede Umgebung exakt so digital zu rekonstruieren, wie sie in der Realität ist. Dies ist nicht nur wichtig, weil die digitale Kopie dabei hilft, Analysen durchzuführen und Entscheidungen zu treffen, sondern auch weil die digitale Rekonstruktion eine wichtige Dokumentation darstellt. Im Zuge unserer Forschungsarbeit haben wir hierfür Lösungen geschaffen, die 3D-Rekonstruktionen aus Punktwolken mit teilautomatischer Segmentierung von bestehenden Bauwerken ermöglicht. Ganz nach dem Prinzip: erfassen – verstehen – vereinfachen. Diese intelligenten Rekonstruktionen sind die idealen Ausgangspunkte für eine noch effizientere digitale Planung.

Unsere Forschungsergebnisse sowie unsere Basistechnologie für Rekonstruktion, Visualisierung und Semantische Modellierung kommen im Reality Capturing Tool 3DWorx unseres Industriepartners rmDATA zum Einsatz.Dieses ermöglicht Planerinnen und Planern, schnell aus Punktwolken, abgeleitet aus Laserscans oder Photogrammetrie, ein 3D Modell von Bestandsgebäuden zu erstellen. Darüber hinaus kann damit die gesamte Rekonstruktionskette vom Scan zum fertigen Produkt abgebildet werden und auch das Ableiten von relevanten Geometrien, etwa zur Erleichterung bei der Planerstellung, ist unkompliziert möglich. Unsere Geospatial Visualization, Semantic Modelling und Acquisition-Forschungsgruppe ist spezialisiert auf das Thema Reality Capturing und Rekonstruktion.

Beim Building Information Modeling (BIM) werden digitale Rekonstruktionen mit einer Vielzahl von Echtweltdaten und Informationen verknüpft, um Planungs- und Abwicklungsprozesse von Bau- und Infrastrukturprojekten kollaborativer und effizienter zu gestalten. Um die Möglichkeiten von BIM für die Bauwirtschaft weiter zu stärken, optimieren wir unsere Rekonstruktions- und Reality Capturing-Lösungen darauf, sie nahtlos in BIM-Abläufe integrieren zu können. Darüber hinaus forschen wir nach neuen Wegen, wie auf Basis von BIM-Daten intelligente 3D-Rekonstruktionen automatisch generiert werden können. Ebenso erarbeiten wir gemeinsam mit Baubetrieben, wie XR zukünftig unterstützend in Planungsprozessen und darüber hinaus eingesetzt werden kann.

Mit unserer Lichtsimulationssoftware HILITE ist es möglich, direkt aus BIM-Daten, verknüpft mit Informationen zu Materialien, Geometrie, Lichtquellen u.a., physikalisch exakte, qualitativ hochwertige Echtzeit-Visualisierung zu simulieren. Im Zusammenarbeit mit unserem Partner, den Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB), haben wir diese Technologie speziell zugeschnitten auf neuartige BIM-Planungsmethoden für die optimale Beleuchtung von Bahnstationen.

Gerade im öffentlichen Raum, aber auch in Büros und in den eigenen vier Wänden ist optimale Beleuchtung von größter Bedeutung. Die korrekte Berechnung aller Lichteffekte in einer komplexen Szene birgt jedoch durch die Vielzahl an einzubeziehenden Parametern, von Lichtquelle und Standort über Winkel bis hin zu physikalischen Regeln unter Materialeigenschaften, große Herausforderungen. In langjähriger Zusammenarbeit mit Zumtobel Licht haben wir unser Know-how im Bereich Lichtsimulation ausgebaut und Visualisierungsmethoden für die Evaluierung von Planungszenarien erforscht. Die Forschungsresultate wurden auf internationalen Konferenzen präsentiert und sind auch für andere Branchen wie etwa Bauwesen und Energiesimulation einsetzbar.

Tunnel sind starken Kräften ausgesetzt, die unaufhörlich auf ihre Wände wirken. Weil man nicht ständig vor Ort den Zustand der Wände in allen Details überprüfen kann, werden seit vielen Jahren Verfahren entwickelt, mit denen Tunnelwände gescannt und anschließend als digitale 3D-Kopie reproduziert werden. Gemeinsam mit unserem Industriepartner dibit Messtechnik GmbH, einem weltweit agierenden Ingenieurbüro, arbeiten wir daran, die Möglichkeiten der Tunnelüberwachung durch digitale Zwillinge zu verbessern und zugleich auszubauen. Dank unserer angewandten Forschungsarbeit ist es uns bereits heute möglich, vom Computerbildschirm aus Risse, Verformungen der Tunnelstruktur oder andere Schädengenauestens zu dokumentieren und auszuwerten um zielgerichtet Sanierungsarbeiten durchführen zu können. Die Forschungsergebnisse die in die dibit Software einfließen werden auch eingesetzt um die Bauphase des Tunnels durch geologische Analyse zu unterstützen. Hierbei ist es möglich Gesteinsschichten zu prognostizieren auf die der Bohrkopf auftreffen wird und dementsprechend, z.B. Bohrparameter zu verändern und Sicherheitsmaßnahmen im Tunnel anzupassen.

Digitale Zwillinge und Modelle sind die Zukunft von Digitalisierungsprojekten aller Art. Dies gilt allen voran für die Bereiche Infrastruktur und Bauwesen, denn digitales Planen und Bauen ist schneller, sicherer und günstiger. Der digitale Zwilling wird parallel mit einer Idee geboren, „wächst“ anhand realer Daten und Messungen mit dem realen Objekt mit und dient als Vorlage und Kommunikationsmittel für Planungsprozesse ebenso wie als Simulationsmodell, in dem alle erdenklichen Pläne und Szenarien durchgespielt werden können, bevor sie real umgesetzt werden. Da wir uns in unserer Forschung bereits seit 20 Jahren intensiv mit den Einsatzmöglichkeiten von digitalen Zwillingen beschäftigen, können wir bereits eine große Palette an Lösungen und erfolgreich umgesetzten Use Cases vorweisen, die vom Tunnel-Monitoring bis hin zu State-of-the-Art hydrodynamischen Modellierungen im Bereich des Hochwasserschutzes reichen.