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Hochschulen

Digitalisierte Bauplanung spart Zeit und Geld

Erfolgreicher Start für Building Information Modeling (BIM)

Die Photonik ist eine wichtige Schlüsseltechnologie. Im Center for Digital Photonic Production (CDPP) auf dem Campus Melaten der RWTH Aachen erforschen in naher Zukunft Wissenschaftler, wie Licht als Werkzeug eingesetzt werden kann. 

Daten und Fakten

  • Bruttogeschossfläche: 9.521 m²
  • Bauzeit: 8/2015 – 6/2018
  • Inbetriebnahme: 8/2015 – 6/2018
  • Gesamtinvestition: 60,1 Mio. €

Auch in Berlin und Düsseldorf hat man die Bedeutung erkannt. So unterstützen Bund und Land den Bau des neuen Forschungszentrums gleichermaßen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) steuert gut 28 Millionen Euro zur Gesamtbausumme von rund 60 Millionen Euro bei. Erstmals wenden die Experten der Niederlassung Aachen des BLB NRW bei diesem Projekt das Building Information Modeling (BIM) an.

Die Photonik ist eine treibende Kraft für die Umsetzung des digitalen Wandels. Schon heute kommen in den Leitbranchen Gesundheit und Ernährung, Energie und Klimaschutz, Mobilität, Sicherheit sowie Kommunikation vielfach photonische Technologien zum Einsatz.

BIM: Innovationstreiber für die Baubranche

Ein ähnlicher Innovationstreiber für die Baubranche ist das Building Information Modeling, kurz BIM. Es digitalisiert und vernetzt die gesamten Bauplanung und -ausführung in einem virtuellen Modell. Architekten, Ingenieure und Bauunternehmer erhalten alle relevanten Informationen und Werkzeuge, die sie für Planung, Entwurf und Konstruktion sowie für das Projektcontrolling benötigen, anhand eines 3D-Koordinationsmodells. Alle Beteiligten sind zu jeder Zeit – schon während der Planung, aber auch im Bauprozess – über den Stand der Planungs- und Baufortschritte sowohl für Gebäude als auch für die Infrastruktur informiert. In naher Zukunft wird es mit BIM auch möglich sein, das Facility-Management nach der Inbetriebnahme eines Gebäudes zu steuern. Ein Mausklick und der Gebäudereiniger weiß, wie groß die Fensterflächen sind und welche Fußbodenbeläge in den Gebäuden gereinigt werden müssen.

Intelligente Schnittstellen für die Gebäudeplanung

Im CDPP werden ab Mitte 2018 auf 4.700 Quadratmetern Fläche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Fachbereichen Physik, Maschinenbau,Werkstofftechnik, Elektrotechnik, Medizintechnik und Wirtschaftswissenschaften interdisziplinär die Möglichkeiten photonischer Fertigungen erforschen. Das erfordert ein Gebäude, das neben physikalischen Laboren für den Einsatz von Lasern verschiedenster Bauart und Leistungsklassen auch unterschiedlichste Werk- und Technikbereiche beherbergt, sowie Büroräume, die den kommunikativen Austausch fördern.
Wo werden welche Versorgungsanschlüsse benötigt? Wie gestalten sich die Laufwege der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter? Welche bautechnischen Sicherheitsaspekte müssen berücksichtigt werden? All dies sind Fragen, die bereits vor Beginn der Bauphase geklärt werden müssen.

BIM ermöglicht es, im Vorfeld alle Planungsdetails anhand eines 3D-Koordinationsmodells zu simulieren und auf ihre inhaltliche Stimmigkeit hin zu prüfen. So können Korrekturen rechtzeitig vorgenommen, Synergien der Gewerke optimal ausgeschöpft und vor allem die zukünftigen Nutzer des Gebäudes aktiv in die Planungen einbezogen werden. Verschiebt der Architekt beispielsweise eine Tür, verknüpft eine Schnittstelle im CAD-Programm des Architekten diese Information mit dem 3D-Koordinationsmodell des BIM. Der zuständige Planer für die Elektroinstallationen weiß nun, dass Leitungen anders als zunächst geplant verlegt werden müssen während das Unternehmen für den Laborausbau die Planung für die Innengestaltung anpassen kann.

Der Treppenaufgang zum Eingang des CDPP ist durch einen metallenen Handlauf  geteilt. Rechts und links bilden die beiden hohen gläsernen Innenseiten des Gebäudes einen Durchgang. Vor Kopf befindet sich der Haupteingang mit einer gläsernen Front. Auf dem Boden führt ein gefurchter Fußlauf zum Eingangsbereich.
© BLB NRW

Die Spiegelglasfassade verleiht dem Gebäudekomplex ein modernes Aussehen.

Erkennbar die rechte Hälfte eines Labors. Von der Mitte des Laborraumes in die Tiefe führen hohe weiße Inventarschränke über eine weiße Tischkonstruktion mit Unter- und Oberschränken zu einem deckenhohen Abzugsschacht. Vor Kopf befindet sich ein Quergang mit bodentiefen Fenstern und einer langen knöcheltiefen weißen Heizung. Der PVC Boden ist grau.
© BLB NRW

Das übergeordnete Ziel der Forschung ist die Nutzbarmachung der einzigartigen physikalischen Eigenschaften des Photons für die Produktion der Zukunft.

Das Bild zeigt eine mit dem Computer angefertigte Digitalansicht, wie die Deckenelektronik im Center for Digital Photonik Production verläuft.
© BLB NRW

Die digitale Ansicht mit der Building Information Modelling Methode ist zukunftsweisend für Bauprojekte.

Gruppenbild mit dem Projektteam der BLB NRW Niederlassung Aachen. In einem Laborraum des Center for windPower Drives schauen drei Personen auf einen Plan in, während eine Person etwas notiert.
© BLB NRW

Das CDPP-Projektteam des BLB NRW Niederlassung Aachen nutzte das Building Information Modelling System für eine erfolgreiche Umsetzung des Bauprojektes.
V.l.n.r.: Uwe Wutzke, Katrin Odinius, Elisabeth Kintgen, Christian Zysk

Gruppenbild von dreizehn Personen, die im Halbkreis in einer Halle des Forschungsbaus des CDPP stehen und einer Person zuhören.
© BLB NRW

Die Geschäftsführer der Landesbaubetriebe informierten sich im April 2018 über den Einsatz und die Vorteile des Building Information Modeling im CDPP Aachen.

Effektive Kollisionsprüfung vermeidet Fehler

Uwe Wutzke, Projektleiter in der Niederlassung Aachen: „BIM macht effektives Planen und Bauen möglich. Mit BIM sind alle an einem komplexen Bauprojekt Beteiligten – im positiven Sinne – gezwungen, bis in alle Tiefe zu planen. Eine sogenannte Clash-Detection, also das Zusammenführen einzelner Teilplanungen in das gemeinsame 3D-Modell, ermöglicht es, ungewollte Kollisionen im Vorfeld zu vermeiden und gewollte Elementüberschneidungen exakt zu bestimmen. Dadurch wird später der eigentliche Bauprozess beschleunigt. Viele Mängel, die früher erst auf der Baustelle auffielen, treten durch BIM gar nicht erst auf. BIM ist eine Planungsmethode, die auf Kooperation, Koordination, Transparenz und Konsistenz basiert. Zum Gelingen des CDPP-Projekts trug vor allem bei, dass alle Beteiligten – Fachplaner, Bauleitung und auch die ausführenden Firmen – relevante Daten durchgehend und stets aktuell geliefert haben. Laut Bundesregierung soll BIM bis 2020 verbindlich bei der Planung und Realisierung von infrastrukturellen Großprojekten zum Einsatz kommen.

Wutzke: „Beim BLB NRW wollen wir bis 2019 alle komplexen Projekte mit BIM durchführen.“ Damit hat sich Deutschland in Sachen Digitalisierung am Bau ambitionierte Ziele gesteckt. Öffentliche Bauherren wie der BLB NRW bereiten der Entwicklung denWeg. Dabei weiß man sich in guter Gesellschaft: Auch in den Niederlanden, Großbritannien und Skandinavien ist BIM im öffentlichen Bereich ein großes Thema und hat sich bei vielen Großprojekten bewährt.

Gelungene Premiere für den BLB NRW und die übrigen Beteiligten

Der Bau des CDPP war für den BLB NRW die BIM-Premiere. Mit der formitas AG, einer Schwestergesellschaft der Carpus+Partner AG, die als Generalplaner mit dem Projekt betraut war, konnte der BLB NRW auf einen starken Partner zählen. Die formitas AG mit inzwischen nahezu 50 Spezialisten im Bereich BIM brachte Kompetenzen aus einer Vielzahl von privaten Bauvorhaben und komplexen Bauprojekten der öffentlichen Hand mit ein. So konnten bei dem Projekt alle BIM-Tools erfolgreich ausgespielt werden. Thomas Geißler, Head of BIM Management bei der formitas AG: „Dem digitalen Planen und Bauen mit der Methode BIM gehört definitiv auch in Deutschland die Zukunft. Durch das intelligente Verknüpfen und die digitale Vernetzung von graphischen und alphanumerischen Daten durch eine projektspezifische Methodik entsteht ein nachweisbarer Projekterfolg im Interesse aller Beteiligten.“

Für das Team des BLB NRW war die Zusammenarbeit ebenfalls ein großer Gewinn. Im regelmäßigen Austausch mit den Planungsexperten konnten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Erfahrungen für ein effektives Baumanagement sammeln: Von den Ausschreibungen über das Projektcontrolling bis zur Kommunikation mit den zukünftigen Nutzern hat BIM den Prozess effektiv gestaltet. Im Februar 2018 erfolgten die letzten Begehungen und Abnahmen am Gebäude, während das Betriebsmanagement das Gebäude nach und nach in Betrieb genommen und fachübergreifend geprüft hat, ob alle Segmente des Baus korrekt funktionieren. Planabweichungen und Nachträge blieben erwartungsgemäß aus, sodass das CDPP wie von Anfang an geplant Mitte 2018 an seine Nutzer übergeben werden kann. Das Projekt CDPP steht für den vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur propagierten Grundsatz: "Erst virtuell, dann real bauen!" - hieraus entsteht Effizienz über die gesamte Projektlaufzeit, von der Konzeptionierung und Planung über die Realisierung bis zum Betrieb in allen Lebenszyklusphasen des Gebäudes.

Das Projekt CDPP steht für den vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur propagierten Grundsatz „Erst virtuell, dann real bauen!“ – hieraus entsteht Effizienz über die gesamte Projektlaufzeit, von der Konzeptionierung und Planung über die Realisierung bis zum Betrieb in allen Lebenszyklusphasen des Gebäudes.

Thomas Geißler, Head of BIM Management, IT-Prozessberatung und internetbasiertes Projektmanagement, formitas AG

Nachgefragt bei
Uwe Wutzke
Projektverantwortlicher in der Niederlassung Aachen
Das Center for Digital Photonic Production (CDPP) ist das erste Projekt, das die Aachener Niederlassung des BLB NRW vollständig mit BIM gesteuert hat. Warum ist BIM gerade für Forschungsbauten ideal?

Die Nutzung eines solchen Gebäudes erfordert eine extrem anspruchsvolle Bauausführung. Architektur, Gebäudetechnik und Statik müssen exakt auf die benötigte Labortechnik abgestimmt sein und die Raumplanung sollte den interdisziplinären Austausch der Teams fördern. Mit BIM gelingt es, dass Bauherr und Nutzer genau die baulichen und technischen Lösungen erhalten, die tatsächlich Innovationen fördern.

Der Erfolg eines Bauprojekts hängt von drei Faktoren ab: Kosten, Termintreue, Qualität. Hat Ihnen BIM geholfen, diese Anforderungen zu erfüllen?

Ursprünglich hatten wir für die bauliche Fertigstellung das zweite Quartal 2018 anvisiert. Die Übergabe an die RWTH Aachen ist nach Abstimmung des Terminplans mit dem Inbetriebnahme-Management nun für Mai 2018 vorgesehen. Das kann sich sehen lassen!

Wie ist das gelungen?

Vor allem durch die Arbeit am digitalen Gebäudemodell. Die erleichtert die Projektsteuerung immens. Alle Planungsdaten sind in allen Leistungsphasen miteinander verknüpft und aktuell abrufbar. Detail-Pläne für die Fachplaner können immer aktuell aus dem 3D-Modell generiert werden. Zudem sind viele Bauabwicklungstools – zum Beispiel für das Ausschreibungsmanagement oder das Baustellencontrolling – in das digitale Modell integriert.

Werden die zukünftigen Nutzer zufrieden sein?

Davon bin ich überzeugt. Sie kennen das Gebäude ja bereits. Gemeinsam mit den Wissenschaftlern haben wir mehrere virtuelle Spaziergänge durch das Institut gemacht. Dies konnte den späteren Nutzern bereits in einer frühen Leistungsphase mit Hilfe einer 3D-Brille gezeigt werden.

Vielen Dank für das Gespräch!

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