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Der digitale Zwilling für den modularen Hochbau - Planungsintegration am konkreten Hochbaubauspiel

Benchmarkleiter

Dipl.-Ing. David Stieler Universität Stuttgart, Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD)

Hintergrund

Aufgrund zunehmenden Bevölkerungswachstums wird sich der weltweite Gebäudebestand bis 2060 voraussichtlich verdoppeln müssen. Diese Zunahme entspricht in etwa dem Neubau der Baumasse von New York City in jedem einzelnen Monat für die nächsten 40 Jahre [1]. Dieses vorher nie da gewesene Bauvolumen bei gleichzeitiger Ressourcenknappheit stellt insbesondere den Hochbau, welcher in Deutschland für rund zwei Drittel des Zementverbrauchs verantwortlich ist [2], vor neue Aufgaben der Konzeption und Fertigung von gebauter Umwelt.
Bei einem jährlichen Produktivitätswachstum von 0,26% hinkt die Baubranche in Deutschland anderen Wirtschaftsbereichen deutlich hinterher [3]. Zukünftige Aufgaben werden nur unter enormen Zeit- und Ressourceneinsatz erfüllt werden können. Die industrielle Vorfertigung von Betonfertigteilen stellt eine bereits etablierte Methode dar, um schnell, präzise und mit vergleichsweise geringem Aufwand auf der Baustelle selbst Gebäude in großen Stückzahlen errichten zu können. Neue Produktionsmethoden können hierbei den bestehenden seriellen Charakter von Betonfertigteilbauten um Aspekte der Individualisierung erweitern. Somit kann gezielt auf spezifische räumliche und funktionale Anforderungen reagiert werden.
Der Hochbau stellt hierbei durch seine unterschiedlichen Nutzungen und den damit verbundenen Anforderungen an Gestaltung, Konstruktion, Fertigung und Betrieb ein besonders geeignetes Feld dar, um Synergien aus interdisziplinären Ansätzen zum modularen Bauen in Betonfertigteilbauweise abbilden zu können. Anhand des Vergleichs mit einem bestehenden Projekt in Ortbetonbauweise als Fallbeispiel können nicht nur Aussagen über Parameter wie Materialeinsatz und Fertigungsaufwand getroffen werden, sondern perspektivisch auch mögliche Kollaborationen und Arbeitsweisen über einzelne Fachbereiche hinweg aufgezeigt werden. Diese fächerübergreifenden Interaktionen bilden die Grundlage um die vorherrschende, stark fraktionierte und dadurch ineffektive Planung im Bereich des Hochbaus mit Betonfertigteilelementen durchgängiger und dadurch effektiver zu gestalten.

[1] https://www.gatesnotes.com/2019-Annual-Letter
[2] https://de.statista.com/statistik/daten/studie/162198/umfrage/zementverbrauch-nach-baubereich-in-deutschland-seit-2000/
[3] https://www.mckinsey.com/de/news/presse/mckinsey-studie-produktivitat-der-baubranche-in-deutschland-stagniert#

Ziele

  • Die Evaluierung und Validierung der eigenen Methoden im Sinne eines wertenden Vergleichs mit einem konkreten Fallbeispiel.
  • Gemeinsame Publikationen zu dem Thema, d.h. vor diesem Hintergrund wird auch das Fallbeispiel gewählt werden.
  • Funktionaler Prototyp einer Verwaltungsschale für die (hypothetischen) Assets des Fallbeispiels, möglichst zentral gehostet und für alle beteiligten TPs nutzbar.
  • Vergleich zu aktuellen Methoden der Kollaboration und des Datenmanagements in Planung, Fertigung und Betrieb von Gebäuden - Stichwort Digitaler Zwilling, Smart Maintenance, BIM, PLM, etc.
  • Das Projekt soll Ideengeber für die zweite Förderphase sein in Hinblick auf die Prozesse im Transport, Zusammenbau und der Gebäudebetriebsphase. Es kann eine erste Betrachtung der Lebenszyklusphasen nach der Fertigung geschehen und ein Mehrwert der lebenszyklusphasenübergreifenden Datenhaltung sowie der Produktidentifikation abgeschätzt werden.

Beteiligte Teilprojekte