Daten als Werkzeug für die Architektur der Zukunft

ArchitektInnen lieben das Zeichnen per Hand. Von Piranesi bis Renzo Piano – der Bleistift ist für sie stets das Werkzeug der Wahl gewesen. Vom Gehirn über den Stift auf das Papier ist nach wie vor der schnellste und unkomplizierteste Weg, einer Idee Ausdruck zu verleihen. Diese Einfachheit ist entscheidend, um Kreativität und Instinkt nicht im Keim zu ersticken. Mit der Handzeichnung ging stets eine große Bandbreite weiterer Werkzeuge einher, vom Tuschestift über den Radiergummi bis hin zu Pergamentpapier und Anschlagwinkel. Um in 3D zu arbeiten, setzten ArchitektInnen traditionell auf Modellbau-Materialien wie Balsaholz, Pappe, Schaumstoff und Kunstharz. Viele dieser Werkzeuge setzen seit der Einführung von CAD-Software und 3D-Druck in den Büros Staub an, doch das Zeichnen per Hand bleibt essenziell, um Design-Ideen zu entwickeln, auszutesten und zu kommunizieren. Denn auch bei CAD handelt es sich trotz schnellerer und akkuraterer Arbeitsweise im Wesentlichen um eine digitale Zeichnung, die genau das wiedergibt, was früher manuell erfasst wurde: Pläne, Schnitte, Aufrisse, Details. Was passiert aber nun, wenn diese Darstellung nicht mehr genügt, wenn das bevorzugte und ergiebigste Werkzeug nicht mehr den äußeren Anforderungen gerecht wird? Die Baubranche befindet sich aktuell in diesem Umbruch, was für viele ArchitektInnen bedeutet, dass sie sich mit neuen digitalen Werkzeugen vertraut machen müssen.

Herausforderungen der Zukunft durch Daten bewältigen

Die größten gesellschaftlichen Herausforderungen, vor denen wir jetzt und in den nächsten Jahrzehnten stehen, sind die rasante Urbanisierung in Kombination mit dem Bevölkerungswachstum und dem Klimawandel. Die Komplexität der städtischen Gebiete hat massiv zugenommen und mehr Stakeholder sind an den Entscheidungsprozessen beteiligt. Auch die technischen Anforderungen haben sich vervielfacht und nicht zuletzt sind Standortbeschränkungen und Bauvorschriften in allen Ländern und Regionen komplexer geworden. Währenddessen richtet der Klimawandel verheerende Schäden an und wirkt sich fundamental auf die Art und Weise aus, wie die Menschen in den Städten leben und arbeiten. Die Corona-Pandemie stellt Architektur und Stadtplanung in vielerlei Hinsicht auf eine neue Probe – sei es in Bezug auf öffentlichen Nahverkehr, erschwinglichen Wohnraum oder Zugang zu Dienstleistungen und ausreichend Grünflächen.

Gleichzeitig steigen auch die wirtschaftlichen Anforderungen an die Architektur- und Bauindustrie. Die Kreativität von ArchitektInnen, Stadtplaner­Innen, ImmobilienentwicklerInnen und Planungsbehörden ist gefordert, um die Baudichte und Raumnutzung zu maximieren, ohne die Lebensqualität der Menschen zu mindern und die Umwelt zu belas-ten. Sie werden die Art und Weise, wie Gebäude, Bezirke und ganze Städte geplant, gebaut und verwaltet werden, grundlegend überdenken müssen.

Die Umstellung auf 3D-Modellierung und BIM-Software bietet ArchitektInnen in dieser immer komplexer werdenden Baulandschaft umfassende Unterstützung: Mit BIM kann beispielsweise der gesamte Lebenszyklus von Gebäuden digital dargestellt, geplant und dokumentiert werden, vom ersten Entwurf bis zur späteren Bewirtschaftung. Das Besondere an BIM ist die reichhaltige Informationsfülle, auf die alle Beteiligten über sämtliche Stakeholder und Gewerke hinweg schnell und übersichtlich zugreifen können – nicht nur Maße und Mengen, sondern auch Kosten, Termine, Materialien und vieles mehr.

Währenddessen gewähren digitale Renderings, 3D-Modellierungen und neuerdings sogar Virtual-Reality-Technologie ganz neue Perspektiven auf Baupläne und die bauliche Umgebung. Zu einem späteren Zeitpunkt im Gebäudelebenszyklus setzt die Digital-Twin-Technologie an, bei der digitale 3D-Modelle von Gebäuden zur Planung des täglichen Betriebs anhand von Echtzeitdaten verwendet werden können. Die Genauigkeit, das Detailreichtum und die Informationsdichte dieser Werkzeuge bilden die Grundlage für eine effizientere Zusammenarbeit und größere Akzeptanz bei allen Beteiligten.

Frühe Entwicklungsphasen durch KI planbar machen

Auch wenn BIM zu einem selbstverständlichen Bestandteil der Detail- und Konstruktionsphase geworden ist, so war es für die frühen Entwurfsphasen, die Grundstücksakquise oder im Rahmen von Machbarkeits- und Konzeptstudien zu umständlich. ArchitektInnen fehlte es hier bisher an intelligenten Tools. Gerade in diesen Stadien ist es jedoch wichtig, sorgfältige Analysen durchzuführen, schließlich wird hier der Grundstein von bis zu 50 Prozent der letztendlichen Wertschöpfung gelegt. Derlei Maßnahmen waren bisher zeitaufwändig und entsprechende Arbeitsansätze kontraintuitiv für ArchitektInnen: In der Regel entwerfen sie erst und analysieren dann, nicht umgekehrt.

Dank Cloud-Computing kann dieser gewohnte Arbeitsablauf auf einmal logisch auf den Kopf gestellt werden: Beginnend in der frühen Planungsphase, wird Technologie zum Wegbereiter und lädt die Intuition der ArchitektInnen mit Daten auf. KI hilft ihnen dabei, effektiver zu arbeiten und kann so zu einer ergebnisorientierten Arbeitsweise mit optimierten Resultaten führen. Anwendungen wie die KI-basierte Autodesk-Plattform Spacemaker befähigen ArchitektInnen vom ersten Tag an dazu, verschiedenste Szenarien digital auszutesten und optimale Lösungen im Rahmen der gewählten Parameter zu finden. Diese risikolose Testumgebung kann inspirieren, neue kreative Lösungsansätze zu entdecken. Zudem fließen Faktoren mit in die Designs ein, die bisher im Rahmen der Immobilien- und Stadtentwicklung eher zweitrangig behandelt wurden: Sonnenlicht, Lärm, Klima und vieles mehr werden von Spacemaker in Echtzeit analysiert. So lässt sich eine robuste Grundlage für eine nachhaltige und kostenschonende Bau- und Bewirtschaftungsphase legen.

Die Mikroklima-Analyse ist das neueste Feature, das in die Plattform integriert wurde. ArchitektInnen können damit die thermischen Verhältnisse von Außenbereichen simulieren, um auf dieser Basis im Vorhinein kostensparende Entscheidungen zu treffen, die allzu große Hitzebildung verhindern. Bislang wurden Klimaverhältnisse meist erst dann berücksichtigt, wenn es schon zu spät war, was dazu führte, dass Probleme häufig nur noch durch kostenintensive Nachbesserungen behoben werden konnten. In Zukunft sollen Klimabedingungen dank datengetriebenen Tools wie der Mikroklima-Analyse von Beginn an im Rahmen der Immobilien-Projektentwicklung berücksichtigt werden, sodass die Städte der Zukunft von Grund auf auch gegen extreme Wetterbedingungen gewappnet sind.

ArchitektInnen-Expertise bleibt unersetzlich

Wie geht es weiter mit der Toolbox der Architekt­Innen? Es ist eine aufregende Zeit: Die Architektur nähert sich einer datengesteuerten, kollaborativen Arbeitsweise an, die eine stärkere Standardisierung der Prozesse und somit mehr Zeit für die Gestaltung ermöglicht. Die Immobilien-Projektentwicklung wird immer mehr der Produktentwicklung ähneln, wo ein iterativer Prozess zu größerer Effizienz und maßgeschneiderten Ergebnissen führte. In dieser Hinsicht werden Bleistift und Kugelschreiber als Schlüsselwerkzeuge für den kreativen Prozess wohl weiterhin die bevorzugten Werkzeuge zum Skizzieren sein – jetzt arbeiten sie aber bequem Seite an Seite mit hoch entwickelten digitalen Werkzeugen. Der Computer fungiert nicht mehr nur als digitaler Zeichenblock: In Kombination mit KI wird er zum Co-Creation-Instrument. Die Herausforderung und Chance für die HerstellerInnen der nächsten Generation von Planungssoftware besteht also nun darin, von schwer erlernbaren Applikationen für ExpertInnen zu leicht zu beherrschenden Werkzeugen für die breite Masse überzugehen. Nur wenn Daten zu einem Tool für alle ArchitektInnen gemacht werden, können wir die globalen Herausforderungen, denen wir aktuell gegenüberstehen, meistern.

Die eine Konstante in dieser Entwicklung ist und bleibt dabei die Intuition, die Expertise der ArchitektInnen. Sie bleibt unersetzbar. Es sind die ArchitektInnen, die über ein ausgeprägtes Verständnis der lokalen Besonderheiten und Bedürfnisse verfügen – seien es kulturelle und ästhetische Werte, lokale und regionale Bauvorschriften oder das komplexe Geflecht vielschichtiger Beziehungen, die bei der Immobilienentwicklung heute und in Zukunft eine Rolle spielen. Architektonisches Gespür bleibt das wichtigste Werkzeug, auf dem alle weiteren aufbauen, auch wenn sich diese radikal verändern und damit nicht zuletzt völlig neue Gestaltungsräume eröffnen. Oder, um es mit den Worten des weltberühmten Architekten Sir Norman Foster zu sagen: „Der Bleistift und der Computer sind, wenn man sie sich selbst überlässt, gleich dumm und nur so gut wie der Mensch, der sie benutzt.“