Nachhaltigkeit und Digitalisierung als Zukunft der Bauwirtschaft

Die Anforderungen an das Bauen ändern sich dramatisch. Wie wir nicht nur adaptieren, sondern Nutzen daraus ziehen können, erklärt Ines Mansfeld, Architektin und Produktmarketing Managerin bei NEVARIS.

Ines Mansfeld

Architektin und Produktmarketing Managerin bei NEVARIS
_{Foto: Rainer Wolfsfellner}

Die Anforderungen an das Bauen ändern sich stetig. Lange Lebens-, Investitions- und Innovationszyklen sowie Ressourcenknappheit, demografischer Wandel, mangelnder Wohnraum und technologische Entwicklungen fordern die Branche. Gleichzeitig steigen die Ansprüche der Gesellschaft an Arbeiten und Wohnen; nicht nur Zweckmäßigkeit, sondern auch soziales und gesundheitliches Wohlbefinden sind wichtig. Ausgeklügelte Raum-, Licht- und Akustikkonzepte sind ebenso gefragt wie Individualität und Sicherheit. Schleppende Genehmigungsverfahren und Interessenkonflikte aller Beteiligten führen oft zu konträren Anforderungen an ein Gebäude. In unterschiedlichen Bau- und Planungsphasen werden immer mehr Informationen gefordert; gesetzliche und technische Regeln und Vertriebs- und Fertigungsprozesse müssen berücksichtigt werden.

Ressourcen- und Abfallmengen geraten immer mehr in Kritik: Die Baubranche ist eine der Zudem steht der Bausektor aufgrund seiner Ressourcenintensität und der verursachten Abfallmengen immer mehr in der Kritik. Er gilt weltweit als einer der energieintensivsten und als einer der Hauptverursacher schädlicher CO₂-Emissionen. Ein Teil der entstehenden Emissionen fällt durch den Energiebedarf im Gebäudebetrieb an; fast genauso hoch ist die eingebundene Energie (Graue Energie), die bei der Herstellung und Entsorgung von Materialen
CO₂-Emissionen freisetzt. Darum sollen mit verschärften Klimazielen und neuen Gesetzesvorgaben künftig grünere Bauwerke entstehen.

Um dieser Komplexität der Baubranche zu begegnen, muss der Bauprozess zu einem Gesamtsystem werden.

Die vielfältigen Herausforderungen können nur noch mit neu gedachten nicht linearen Bauprozessen mit bidirektionalen Informationsflüssen und automatisierbaren und/oder modularen Bauweisen bewältigt werden. Dafür braucht es durchgängig digitale Planungs- Ausführungs-, Betriebs- und Rückbauprozesse. Die digitale und integrale Planungsmethode Building Information Modeling, BIM, ist die ideale Basis für diese neuen Prozesse. Mit BIM werden die Ergebnisse aller Fachplanungen vor der Ausführung abgeglichen und Bauteilkollisionen auf der Baustelle vermieden. Außerdem können Bauwerkskennwerte über Simulationen mit unterschiedlichen Materialien und Bauabläufen für verschiedene Konstruktionsvarianten bezüglich des Energie- oder Personaleinsatzes und unter Berücksichtigung der Gebäudelebenszykluskosten optimiert werden.

Mit dem BIM-Modell als digitalen Zwilling des Bauwerks lassen sich Ökobilanzierungen erstellen und Lebenszyklen der Bauprodukte mit denen der Konstruktionsbauteile abgleichen und optimieren. Aber auch die präzise Massen- und Mengenermittlung aus dem 3D-Modell trägt zu einer Kostenreduktion bei und vermeidet Überbestellungen und Ressourcenverschwendungen.

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Für eine ressourcenschonende Architektur bietet BIM auch parametrische Tools; so können über mathematische Abhängigkeiten parallel verschiedene Varianten eines Tragwerks beschrieben und wiederkehrende Planungsprozesse automatisiert werden. Durch die
Voll-Digitalisierung des Bauprozesses ist auch eine Integration von automatisierten (Vor-)Fertigungsverfahren möglich; z. B. additive Fertigung oder Robotik begünstigen die Realisierung komplexer Bauteile bei gleichbleibend hoher Qualität und verkürzten Montagezeiten. Vorfertigung begünstigt außerdem die intelligente Kombination unterschiedlicher Werkstoffe in Hybridbauteilen, was zu neuen Einsatzmöglichkeiten und neuer Wertschöpfung führt.

Mit diesen technologischen Möglichkeiten kann der Bauprozess als Gesamtsystem kostengünstiger, ressourcenschonender und klimafreundlicher werden, und das bei einer gleichzeitigen Digitalisierte Planungs- und Ausführungsprozesse bergen darüber hinaus weit mehr Potenziale für eine ressourcenschonende und qualitative Architektur. Mithilfe parametrischer Tools können über mathematische Abhängigkeiten parallel verschiedene Varianten eines Tragwerks beschrieben und wiederkehrende Planungsprozesse automatisiert werden, ohne dass dafür zusätzlicher Modellierungsaufwand entstehen würde.

Neben der gestalterischen und konstruktiven Optimierung wird durch die Digitalisierung des Bauprozesses auch eine Integration von automatisierten (Vor)Fertigungsverfahren möglich. Automatisierte Produktionsprozesse, z. B. additive Fertigung oder Robotik, begünstigen die Realisierung komplexer Bauteile und Konstruktionen bei gleichbleibend hoher Produktionsqualität und verkürzten Montagezeiten. Die werkseitige Vorfertigung begünstigt außerdem die intelligente Kombination unterschiedlicher Werkstoffe in Hybridbauteilen und führt damit zu völlig neuen Einsatzmöglichkeiten und einer neuen Wertschöpfung der Baustoffe.