Field to BIM & BIM to Field

Perspektiven und Potenziale für Building Information Modeling

Mit der fortschreitenden, weltweiten Verbreitung von BIM begreifen die Beteiligten der Baubranche den Wert dieser Methode immer besser. Es ist ein interaktiver Arbeitsprozess, der die Art und Weise verändert, wie Bauwerke geplant, gebaut und verwaltet werden. BIM übt immer mehr Einfluss auf das Aussehen von Gebäuden, deren Struktur und Funktionen und wie die verschiedenen Beteiligten an der Planung und Ausführung mitwirken.  Im nachfolgenden Artikel erklären wir Ihnen anhand von Praxisbeispielen wie BIM eingesetzt wird und wie sich der BIM-Workflow aus BIM to Field sowie Field to BIM zusammensetzt.

BIM-Workflow “Field to BIM” (oben) und “BIM to Field” (unten): Bestandsaufnahme mittels 3D-Laserscanning, 3D-Modellierung, sowie Planung und Absteckung zur Realisierung. Im Zentrum steht Trimble Connect, die cloudbasierte Kollaborationsplattform, die den Zugriff auf alle Daten und Projekte ermöglicht.

Field to BIM - Bestandsaufnahme mit dem 3D-Laserscanning

Field to BIM (auch: Field2BIM) beschreibt den Prozess der Aufnahme von digitalen Daten, die dann zur Weiterverarbeitung in eine CAD-Software übernommen werden. Mit dem Einsatz von moderner Scanningtechnologie konnte das Prinzip des Field to BIM nun auch in der Praxis eingesetzt werden.

© Stücheli Architekten AG, Zürich

Das knapp 30-jährige Objekt Ambassador House in Opfikon, Schweiz, wurde von einem ehemaligen Hotel- und Dienstleistungsgebäude zu einem modernen Bürogebäude umgewandelt. Dabei war nicht nur die Kreativität des verantwortlichen Architekturbüros Stücheli Architekten, sondern auch die Kompetenz und Erfahrung der beteiligten Bauunternehmen gefordert. Dieser Herausforderung begegnete die Pfiffner AG, als verantwortlicher HLKS-Fachbetrieb, mit dem Field to BIM - Ansatz von Trimble sowie deren moderner 3D-Scantechnologien.

Dass angesichts der Herausforderungen im Bereich der Haustechnik konventionelle Planungsmethoden an ihre Grenzen stoßen, musste auch Sven Jung, Projektleiter der Pfiffner AG, feststellen. Aufgrund fehlender Detailinformationen und Defiziten bei der Koordination stimmten die Baupläne nicht in allen Teilen mit der Realität überein. „Wir haben uns deshalb entschlossen, auf Basis der bestehenden papierbasierten Planungsunterlagen mittels CAD eine eigene, komplett digitale Werkplanung in 3D zu erstellen“, so Jung. Ziel dieser Datenerfassung war es nach seinen Worten, hundertprozentig verlässliche Grundlagen bezüglich der Architektur und der bereits montierten Gewerke zu erhalten. Konventionelles Aus- und Nachmessen vor Ort kam aufgrund der Komplexität und des Zeitdrucks nicht infrage. Die Pfiffner AG entschloss sich daher erstmalig auf die von Trimble angebotenen 3D-Scanning- und Modellierungsdienstleistungen zurückzugreifen. „Über Fachmedien und im Rahmen von Fortbildungen hatten wir uns in der Vergangenheit bereits über die Arbeitsweise dieser Art der dreidimensionalen Datenerfassung informiert“, so Jung. Die digitale Erfassung und anschließende Modellierung der relevanten Bauwerksdaten von Gebäudeelementen, Räumen, Fassaden oder auch dem Verlauf von Versorgungskanälen mittels moderner 3D-Laserscanner ist ein weiteres zentrales Element des Building Information Modeling. Das 3D-Laserscanning wird heute nicht nur für die Bestandsaufnahme, sondern auch für die Baufortschrittsdokumentation oder die Revisionsplanung eingesetzt und erleichtert sowohl die Arbeit der Architekten als auch der Gebäudetechniker bei der Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Bauwerken jeder Art.

Hochleistungssysteme wie der 3D-Laserscanner TX8 von Trimble kombinieren dabei maximale Schnelligkeit und Reichweite. Mit einer Messgenauigkeit von einer Million Messpunkten pro Sekunde und einer Reichweite von bis zu 340 Metern können, abhängig von der gewünschten Auflösung, Räumlichkeiten in höchster Genauigkeit digitalisiert und in Form einer sogenannten Punktwolke erfasst werden. Über die Modellierungssoftware werden die Positionen und Umrisse von vorhandenen Bauelementen extrahiert und können anschließend mittels geeigneter CAD/ CAE-Programme präzise dreidimensional dargestellt werden. Da die Pfiffner AG seit Jahren erfolgreich mit Trimble Plancal nova, einer CAD/CAE-Software für die Gebäudetechnik, arbeitet, war die Anfrage an Trimble nach den Worten von Sven Jung naheliegend. Binnen zwei Tagen wurde ein Termin vereinbart und innerhalb von nur vier Stunden das für die Installation der Haustechnik wichtige Erdgeschoss vollständig gescannt. Eine Woche später erfolgte bereits die Lieferung der modellierten Aufnahmen in Form von 3D-CAD-Dateien. „Die Genauigkeit, mit der die bestehende Architektur und die montierten Gewerke erfasst wurden, hat meine Erwartungen deutlich übertroffen”, erklärte Sven Jung. Über die CAD-Software konnten dadurch am Bildschirm Kollisionen und Abweichungen von den Planungsunterlagen schnell und sicher lokalisiert und aufgelöst werden. „Vor allem im Bereich der Lüftungsrohre konnten wir auf Basis dieser verlässlichen Grundlagen alle benötigten neuen Teile direkt über Plancal nova beim Spengler bestellen. Die sonst üblichen Ausmessungen fielen komplett weg. Auf diese Weise haben wir sicherlich drei Wochen Zeit eingespart”, so Jung.

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© Puresive films, Zürich​

BIM to Field - Vom CAD-Plan auf die Baustelle einmessen und abstecken

BIM to Field (auch: BIM2Field) beschreibt den Prozess der Übernahme von digitalen Daten in ein Informationsmodell, um die genaue Konstruktion, den Betrieb oder die Wartung vor Ort zu dokumentieren.

Dieser Ansatz aus dem BIM-Workflow wurde mithilfe des Vermessungsgerätes, dem Rapid Positioning System (kurz: RPS) erfolgreich eingesetzt. Dabei konnte die Kurt Lüscher AG, ein Elektroinstallations-Unternehmen aus Aarau, den Absteck- und Messprozess im direkten Vergleich gegenüber dem Maßband deutlich beschleunigen. Während der Schalungsarbeiten an einem Betonbauwerk in Veltheim, Schweiz, konnte das Rapid Positioning System Pläne bzw. Absteckpunkte direkt aus dem CAD-Programm auf der Baustelle exportieren. Aber wie genau funktioniert dieser Prozess? Die digitalen Daten des CAD-Programmes werden dank IFC-Schnittstelle zunächst auf ein tragbares Tablet-Gerät übertragen. Dieses Gerät ist mit dem Vermessungsgerät verbunden, welches jene digitalen Daten in sekundenschnelle auf den Roboter überträgt, der mit seinem Lasermesssystem eine genaue Absteckung des Informationsmodells ermöglicht. Severin Meier, Systemintegrator bei der Kurt Lüscher AG, konnte sich diese Technologie erfolgreich zunutze machen: ,,Wir sind schneller, es ist einfach zum Einlegen und vor allem genau”. Da nicht nur die Schnelligkeit, sondern ebenso die Genauigkeit und einfache Handhabung der Vermessungsgeräte überzeugt, wird diese Methode gänzlich gegenüber dem traditionellen Maßband bevorzugt.

Wie der BIM to Field - Prozess genau aussieht, können Sie in unserem Video nachschauen

Obwohl sich BIM in der deutschen Bauwirtschaft langsamer als in anderen Ländern etabliert und die Schweiz ebenso als Spätanwender von BIM bekannt ist, merkt man doch, dass nicht nur theoretische Ansätze zu dieser Thematik ausgearbeitet werden, sondern dass BIM ebenso in der Praxis seinen Anklang findet. Anhand der beiden Praxisbeispiele wird somit verdeutlicht, wie BIM eingesetzt werden kann, was zu Produktivitätssteigerung sowie Zeitersparnissen führen kann.

Bis Ende 2020 wird BIM für alle Verkehrsprojekte in Deutschland verpflichtend sein und auch in Österreich und der Schweiz entwickeln sich die Ansätze und Meinungen zu BIM weiter.