Forschung und Entwicklung

TragWerk ist sehr aktiv in Forschung und Entwicklung.

Eine kleine Übersicht unserer durchgeführten und laufenden Projekte erhalten Sie hier.

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.

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)

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

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.

Link zum Projekt

Laufzeit des Verbundprojektes: Juli 2019–Juni 2022

Förderprogramm: SAB

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.

Link zum Projekt

Laufzeit des Verbundprojektes: September 2018 – August 2021

Förderprogramm: BMBF

Förderkennzeichen: 01IS18017