Lernziele:
Dieser Kurs soll den Lernenden die notwendigen Werkzeuge an die Hand legen, um den Rahmen für digitales Engineering und Bauwesen und die Spitzentechnologien zu verstehen, die zur Förderung der Bauautomatisierung eingesetzt werden, sowie die sich daraus ergebenden Herausforderungen, Grenzen und zukünftigen Fortschritte. Die Lernenden werden in der Lage sein, die wichtigsten digitalen Technologien für den Konstruktionsprozess während des gesamten Lebenszyklus von Bauprojekten zu beschreiben. Sie können die Rolle der praktischen Anwendungen dieser Technologien innerhalb des technischen Entwurfsprozesses eines realen Projekts erklären. Sie sind auch in der Lage, einige ausgewählte Grundprinzipien dieser Technologien in der Praxis im Rahmen von Laborarbeiten anzuwenden.
Einführung in das digitale Ingenieur- und Bauwesen (DEC):
Die jüngsten Fortschritte bei den Digital- und Fernerkundungstechnologien im Bauwesen und -management ebnen den Weg für die Konzeption der Industrie 4.0 im Bauwesen (Bau 4.0). Nach zuverlässigen Quellen (z. B. Weltwirtschaftsforum) wird eine vollständige Digitalisierung und Automatisierung des Baugewerbes im Vergleich zu den derzeitigen Praktiken weltweit jährliche Kosteneinsparungen von rund 1,3 Billionen Euro ermöglichen. Die vollständige Digitalisierung und Automatisierung muss bereits in den frühen Planungsphasen des Projekts beginnen und sich über die gesamte Bau-, Facility-Management- und Betriebs- sowie Rückbauphase erstrecken.
Die neuen Entwicklungen im Bereich der digitalen Technologien ermöglichen jetzt (i) großflächige 3D-Modellierung und -Visualisierung, (ii) umfassende technische Analysen, (iii) die Verschmelzung von Managementprinzipien mit dem Entwurf durch 4D- und 5D-Simulationen und (iv) konsequente Entwurfsverbesserungen und -optimierungen in der bautechnischen Planungspraxis. Mit der zunehmenden Verbreitung von Informationssystemen im Bauwesen können verschiedene Ebenen der Intelligenz in ein einheitliches digitales Modell eingefügt werden, das Prozesse wie die technische Analyse (z. B. Solar-, Wind- und Strukturanalyse), die Entwurfsoptimierung, die Kollisionserkennung und die Simulation unterstützen kann. Dies kann die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen verschiedenen technischen Disziplinen fördern, was insbesondere bei größeren Megaprojekten von Bedeutung ist. Mit der Einführung von Virtual-Reality-Tools können Projektbeteiligte vor dem Bau einen virtuellen Rundgang durch das Projekt machen. Augmented und Mixed Reality können eingesetzt werden, um die Kommunikation vor Ort zwischen dem Bautrupp und dem Digital Engineering Design Team zu verbessern. Die Technologien der virtuellen, erweiterten und gemischten Realität können das Risiko einer unzureichenden Bauausführung weiter mindern und Zeit und Kosten für Nacharbeiten oder Änderungsaufträge aufgrund von Missverständnissen über die Erwartungen einsparen. Darüber hinaus kann der Einsatz von robotergestützter Konstruktion in Verbindung mit additiven Fertigungskonzepten dazu beitragen, das Risiko von Informationsverlusten zwischen dem digitalen Entwurf und den konstruierten realen Bauteilen weiter zu verringern. Schließlich bieten die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Fernerkundung und der optischen Messtechnik, wie z. B. Laserscanner, Smartphones und Drohnen, zahlreiche Möglichkeiten zur häufigen, kontinuierlichen und zuverlässigen Erfassung von Feldinformationen, wie z. B. 3D-Punktwolken, um mögliche Diskrepanzen zwischen dem ausgeführten Bauwerk und den Entwurfsnormen und/oder -anforderungen frühzeitig im Lebenszyklus des Projekts zu erkennen. Die Erkennung dieser Diskrepanzen zu einem frühen Zeitpunkt im Lebenszyklus des Projekts, wenn der Einfluss auf das Projekt größer und die Kosten des Einflusses geringer sind, kann kostspielige und zeitaufwändige Nacharbeiten verhindern.
Es überrascht daher nicht, dass die vollständige Nutzung fortschrittlicher digitaler Ingenieur- und Baupraktiken während des gesamten Lebenszyklus von Bauprojekten weltweit Einsparungen in Höhe von 1,3 Billionen Euro erwarten lässt.