Zeit und Kosten sparen mit BIM

_ Die digitalen BIM-Werkzeuge und Prozesse sollen es den Baubeteiligten erleichtern, während der Lebensdauer eines Gebäudes Informationen effizient auszutauschen.

Die Planung von Kosten und Bauzeiten sollen dabei präzisiert und das Änderungsmanagement vereinfacht werden. Die digitalen Werkzeuge und Prozesse sollen es den Baubeteiligten zudem erleichtern, neben der Planungsphase auch während der gesamten Lebensdauer eines Gebäudes Informationen effizient auszutauschen. Gleichzeitig sollen sich durch BIM für Bauherren und Eigentümer die Transparenz und der Service verbessern lassen.

Viele große Bauprojekte im Ausland werden mit BIM realisiert, in Großbritannien fast alle. Um die Einführung zu fördern, hat das Bundesbauministerium einen BIM-Leitfaden entwickelt.

Die neue digitale Arbeitsmethode erfasst über eine integrierte Informationsverarbeitung alle Bau-Prozesse von der Planung über die Ausführung bis zur Wartung. Nachfolgend werden am Beispiel der Erfahrungen von Fassadenbauer Gartner (www.josef-gartner.de) die Chancen und die Voraussetzungen für die Einführung von BIM im Betrieb dargestellt. Die neue Methode bietet sehr effiziente digitale Werkzeuge, um Projekte zusammen mit allen Beteiligten qualitäts-, termin- und kostensicherer zu bearbeiten.

Da mehr Planungsaufgaben von Architekten und Fachplanern auf andere Gewerke verlagert werden, müssen diese Firmen technisch aufrüsten und mehr Koordinierungsaufgaben übernehmen. Alle am Bau beteiligten Firmen werden sich umstellen müssen.

Von 2D zu 3D zu BIM

Grundlegend für BIM ist die Arbeit mit einem 3D-Modell/Plan des Gebäudes und die digitale Erfassung der Daten der einzelnen Bauteile. Aus diesem Modell lassen sich dann wiederum die Detailpläne und Zeichnungen für die einzelnen Gewerke generieren, die die Handwerker für sich aus dem 3D-Modell „herausziehen“ können.

Aber erst die Vernetzung der verschiedenen Beteiligten und Ausführenden am Bau auf einer gemeinsamen digitalen Plattform schafft den eigentlichen Mehrwert.

Die gemeinsame Arbeit an einem einzigen Modell bzw. 3D Plan bietet für alle Beteiligten immer die aktuelle Übersicht über den Planungsstand und vermeidet so Fehler und Nacharbeiten auf der Baustelle, die durch eine unzureichende oder überholte Planung entstehen können. Selbst die zeitlichen Abläufe auf der Baustelle und die Kosten lassen sich mit BIM planen und steuern und die Dokumentation vereinfachen.

Großprojekte effektiv umsetzen

Bei der Josef Gartner GmbH verliefen die Übergänge von der Arbeit mit 2D-Plänen und Zeichnungen zu virtuellen 3D-Modellen und zu BIM fließend. Seit rund 15 Jahren arbeitet Gartner für komplexe Fassadenprojekte an 3D-Modellen. Erstmals beim Novartis Campus in Basel hat Gartner 2009 die hochkomplexe und verschachtelte Fassade zusammen mit dem Rohbau in 3D modelliert. Dabei arbeitete man aber noch nicht auf einer gemeinsamen Plattform. Mit Hilfe der 3D-Software Catia konnte aber die Geometrie abgeglichen und die Koordinierung mit anderen Gewerken erleichtert werden. Anders wäre die Freiform-Geometrie der Fassade nicht zu realisieren gewesen.

Ein wesentlicher weiterer Entwicklungsschritt hin zu BIM waren die Fassadenarbeiten an einem Megaprojekt im Silicon Valley. Der Bauherr hatte BIM auf einer gemeinsamen Plattform mit der Software Autodesk für alle Gewerke vorgegeben. Bereits das erste Element zur visuellen Begutachtung wurde 2012 auf dieser Basis in 3D entworfen. Über das gemeinsame Modell wurden nicht nur das Gebäude geplant, sondern die zeitlichen Abläufe auf der Baustelle koordiniert und Dokumente zur Qualitätssicherung hinterlegt. Das geometrische 3D-Modell wurde also um die Zeitdimension auf 4D und um zusätzliche Informationen auf 5D erweitert.

Heute werden bei Gartner alle Projekte in 3D modelliert. Eine Koordinierung mit anderen Gewerken und die Arbeit auf einer gemeinsamen Plattform erfolgt aber nur auf Wunsch des Kunden.

Während heute in Großbritannien fast alle und in den USA die meisten Projekte über BIM bearbeitet werden, liegen aus Deutschland noch keine Anfragen vor. Dies dürfte sich aber in den nächsten Jahren ändern, da es vom Bund aus Bestrebungen gibt, bei öffentlichen Ausschreibungen BIM als Planungs-Basis zu etablieren.

Weniger Planungs- und Baufehler

Wie sieht es heute bei der Planung und Umsetzung aus? Auf der Baustelle verlässt sich üblicherweise jedes Gewerk auf die Zeichnungen des Architekten und arbeitet mehr oder weniger für sich seinen Auftrag ab.

Teilweise ist bei 2D Pänen aber nicht erkennbar, ob sich ein Stahlträger dort befindet, wo das Fassadenelememt montiert werden soll oder nicht. Da mit BIM jedoch alle Gewerke an einem gemeinsamen Modell arbeiten und dieses Modell ständig aktualisieren, werden solche Fehler bereits in der Planungsphase für alle Beteiligten schnell sichtbar.

Dazu kommt, dass sich im Planungsstadium solche Fehler viel schneller und kostengünstiger beheben lassen als später auf der Baustelle. Und während der genannte Träger in der Planung leicht zu versetzen ist, führt eine Korrektur auf der Baustelle zu Verzögerungen im Bauablauf.

Die genaue Lage von Tragwerk- und Fassadenelementen sowie aller Haustechnikleitungen usw. ist im virtuellen 3D-Modell verzeichnet. So können Kollisionen mit anderen Gewerken in der Planung vermieden werden. Kurz: Mit BIM kann jedes Teil korrekt zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle eingebaut werden. Auch der Montageprozess selbst wird in den einzelnen Schritten und Zeitabläufen sichtbar.

BIM ermöglicht ebenfalls eine bessere Abstimmungen zwischen Architekten, Fachplanern und Gewerken. Allerdings verlagern sich damit bestimmte Planungs- und Koordinierungsaufgaben in die einzelnen Gewerke. Das ist eine der wichtigsten Veränderungen, auf die sich die Handwerker einstellen müssen.

Dazu kommt, dass Bauherren mit BIM jederzeit virtuell durch das aktuelle Baumodell gehen können. Diese Form der Darstellung ist für sie viel eingängiger und transparenter als Zeichnungen.

Das ändert sich für Handwerker

Über BIM sind alle am Bauprojekt Beteiligten immer auf dem gleichen Wissensstand. Damit jeder up-to-date ist, muss jedes Gewerk aber die Daten ständig pflegen.

Für das Arbeiten mit BIM müssen Mitarbeiter sowohl für die Software als auch für die Arbeitsweise qualifiziert werden. Jede Baufirma benötigt also technische Zeichner mit gutem Verständnis für 3D-Darstellungen und/oder Software-Spezialisten, die in der Lage sind, die notwendigen Koordinierungsaufgaben auch zu übernehmen.

Zudem sind für die Darstellung und Bearbeitung des BIM-Modells hohe Rechnerkapazitäten erforderlich, ein „normaler“ PC reicht hier nicht mehr aus, sodass auch Investitionen in Hardware notwendig sind.

Die Tücke liegt im Detail

Ein virtuelles Baumodell kann die Beteiligten dazu verleiten, sich nur noch auf dieses elektronische Hilfsmittel zu verlassen und den gesunden Menschenverstand bei der Planung auszuschalten. Dazu ein Beispiel: Im 3D-Modell passt die geschraubte Konstruktion perfekt, aber in der Praxis fehlt leider der nötige Platz, um die Schraube auf der Baustelle mit einem Werkzeugschlüssel auch anziehen zu können.

Deshalb müssen auch die virtuellen Gebäude- und Fassaden-Modelle immer mit technischem Sachverstand geprüft werden.

Trotz hoher Komplexität und der großen Datenmenge müssen die virtuellen Modelle und Abläufe noch verständlich und beherrschbar sein. Gartner modelliert die Fassaden an seinen Modellen meist detaillierter als gefordert, da z. B. auch jedes Dichtungsdetail, einzelne Radien etc. erfasst werden. Für die Fassadenfertigung ist dieser Detaillierungsgrad sinnvoll.

Für BIM wird jedoch in der Regel eine systematische Darstellung benötigt. Darum reduziert Gartner für die gemeinsame Arbeit an BIM-Modellen meist den Informationsgehalt.

Schnelleres Bauen

Die gegenwärtige Entwicklung zeigt, dass sich BIM ausgehend von den angelsächsischen Ländern weiter durchsetzen wird, da es die Zusammenarbeit der verschiedenen Gewerke am Bau beschleunigt und vereinfacht. Auch Deutschland wird hier keine Ausnahme bleiben. Im Unterschied zur Industrie ist der Vorfertigungsgrad am Bau heute noch relativ gering und die einzelnen Gewerke treffen erst auf der Baustelle zusammen. Über BIM treffen sie sich jedoch bereits virtuell am 3D-Modell und können mögliche Kollisionsprobleme bereits in der Planungsphase lösen. Diese Vorteile ergeben sich nicht nur für maßgeschneiderte Fassaden, auch für Standardelemente wie Fenster lassen sich aus dem 3D-Modell die Schnitt-Pläne (in 2D) herauszuziehen sowie Massen ermitteln. Das Planen wird mit BIM insgesamt aufwendiger, demgegenüber steht, dass das Bauen (die Umsetzung), die Kosten und die Abläufe für alle Beteiligten transparenter werden und leichter zu managen sind, um so die Bauqualität zu erhöhen.—