BIM – Fortschritt baut man aus Ideen

Quartier  NeuerMarkt“,  Neumarkt/OPf.

Neumarkt in der Oberpfalz – gleichwohl im Zweiten Weltkrieg stark zerstört – hat sich seinen spätmittelalterlichen Charakter bewahrt, da insbesondere seine markante Marktstraße wie auch die umgebende Altstadt in historischen Dimensionen wieder aufgebaut wurde. Tatsächlich ist die Stadt der Metropolregion Nürnberg erst in der Nachkriegszeit über seine Stadtmauer hinausgewachsen. Eine gründerzeitliche Stadterweiterung mit einer historisierenden Blockrandbebauung fehlt völlig und direkt an die ehemalige Stadtbegrenzung schließen sich freistehende Einfamilienhäuser an, die von wenigen Großsolitären durchsetzt sind. Vis-à-vis des nördlichen Stadttores befand sich vor der Errichtung des Stadtquartiers „NeuerMarkt“ das alte Schlachthofgelände, eine Tankstelle und dazwischen brachliegende Flächen.

Die ortsansässige Firmengruppe Max Bögl war hier nicht nur der Generalunternehmer, sie trat auch als Inves­tor auf. Entsprechend war es dem Bauunternehmen wichtig, mit seinen neuesten und innovativsten Produkten und Planungstechniken zu arbeiten. So bestehen die zurückliegenden Fassadenflächen aus nur 3 cm starken, textilbewehrten Betonfertigteilen und die Ausführungsplanung erfolgte auf Grundlage eines durch-
gängigen 3D-Modells in der Methode Building Information Modeling (BIM). Die Außenhaut besteht aus 687 Betonfertigteilen, die aber nicht redundant erscheinen, da unterschiedliche Geschosshöhen und Rasterbreiten mit den zuvor beschriebenen Betonfarben und Bauteiltiefen das einheitliche Fassadenthema abwechslungsreich variieren. Tatsächlich liegt die größte Wiederholung gleicher Elementabmessungen bei neun Stück. Die meisten Bauteile wurden jedoch nur ein- oder zweimal in derselben Geometrie und Farbe produziert.

Parametrische Fassadenplanung

„Bei dem ‚NeuenMarkt‘ wurde gleichzeitig mit verschiedenen Programmen gearbeitet. Jedes davon hat seine eigenen Stärken, die wir gezielt einsetzen konnten“, erläutert Maximilian Schütz, BIM-Koordinator von Max Bögl. „Für den Rohbau verwendeten wir Autodesk Revit, für die konstruktiven Fertigteile Tekla Structures und für die Baustelleneinrichtung Siemens NX.“

Für die parametrische Planung der Fassade wurde das Stuttgarter Innovationsbüro FAT LAB, unter Leitung von Prof. Andreas Fuchs, hinzugezogen. Auf Grundlage der Entwurfs- und Werkplanung der Architekten erarbeitete FAT LAB ein parametrisches 3D-Modell aller Beton-Fassadenelemente, inklusive der Carbon- und Stahlbewehrung sowie aller Einbauteile. FAT LAB arbeitet bereits seit Jahren im Rahmen des gemeinsamen Forschungsprojekts „Architekturbeton“ mit der Firmengruppe Max Bögl zusammen. Unter anderem wurde dabei untersucht, wie mit heutigen Serienproduktionsmethoden die zunehmende Individualität, die in der Architektur gefordert wird, unterstützt werden kann. FAT LAB wies unter anderem eine höhere Effizienz nach durch automatisierte Planung. Diese kann durch eine intelligente Verknüpfung der einzelnen Baudaten erreicht werden, was ein konsequentes Arbeiten auf Grundlage eines gemeinsamen 3D-Modells bedeutet. Beim NeuenMarkt konnte zudem aufgezeigt werden, dass ein parametrisches 3D-Modell auch dann noch wirtschaftlich ist, wenn in der Entwurfsphase noch nicht damit gearbeitet wurde, sondern es erst bei der Ausführungsplanung angewendet wird. Gleichwohl ist eine umfassende Projektabwicklung das nächste Ziel des Bauunternehmens.

BIM-Workflow

„Zunächst haben wir alle Bauteilgeometrien in einer Datenbank erfasst und dabei deren Unterschiedlichkeit dokumentiert, bevor wir diese in die automatisierte Fertigungsplanung übernahmen. Gearbeitet haben wir mit dem 3D-Modellierwerkzeug Rhinoceros und dessen grafischen Programmier-Plug-In Grashopper“, erläutert
Michael Pelzer, zuständiger Projektarchitekt bei FAT LAB. „Ein Großteil der Algorithmen für die Ableitung der Werkstattpläne wurden projektspezifisch in der Programmiersprache Python erstellt. Hier wurden alle bauteilrelevanten Daten wie Geometrie, Lage, Attribute, Korrelationen mit Nachbarbauteilen, Bewehrungsführung und deren Einbauteile erfasst. Mit den Daten wurden nicht nur automatisiert alle Planzeichnungen der Werkstattplanung generiert, sondern auch die CAM-Steuerdateien für die Schweiß- und Biegeautomaten der Bewehrung.“

Selbst in der Logistik nutzten die Ingenieure BIM. Die durchgefärbten Betonfertigteile wurden chargenweise betoniert, um eine maximale Einheitlichkeit in den Farben zu erzielen. Montiert wurden die Elemente jedoch nicht in dieser Folge, sondern – ganz traditionell – geschossweise. BIM-Werkzeuge, angewandt auf der Prozessebene der Herstellung, ermöglichten eine effektive Steuerung der Platzierung der Betonfertigteile in den
Liefergestellen und stellten einen kontinuierlichen Montageablauf sicher.

Baubegleitung

Für die Bauüberwachung arbeiteten die Bauleiter vor Ort mit Tablets, auf die die App Autodesk BIM 360 Field installiert war: Steuerbar über zahleiche Filter, konnte man sich in der virtuellen Baustelle an einen beliebigen Ort navigieren, um dort einen Marker zu setzen. Mit diesem wies man einem anderen Nutzer (etwa: einem Subunternehmen) eine konkrete Aufgabe zu (etwa: Fuge mit Kompriband füllen). Gearbeitet wurde auf der Baustelle oft offline – da beispielsweise in Kellergeschossen ein durchgehender Empfang nicht gewährleistet ist. Das Gerät lässt sich auf Knopfdruck synchronisieren, sobald eine WLAN oder LTE Verbindung besteht. Daraufhin wird eine automatische Mail generiert, mit der die Aufgabenstellung an den beauftragten Nutzer versendet wird.

Umplanung, Fehler und Kompatibilität

Dank der konsequenten parametrischen Ausführungsplanung konnten Änderungen in der Fassadenkonstruktion auch noch zu einem sehr späten Zeitpunkt berücksichtigt werden. „Durch Anpassen des parametrischen Regelwerks, welches das vernetzte Zusammenspiel der Einzelbauteile regelt und einer anschließend erneuten Kollisionsprüfung, war ein Mitarbeiter von FAT LAB alleine im Stande, ein Detail der Fassadenkonstruktion, welches alle Fassadenbauteile betraf, innerhalb eines Tages zu ändern und einen neuen Plansatz zu generieren“, so Mario Bommersbach, Abteilungsleiter bei Max Bögl für die Sparte Architekturbeton und verantwortlich für die Fertigteilfassade.