Bau-CAD: Neue Funktionen und Trends

5. November 2019 Mehr

Bau-CAD: Neue Funktionen und Trends

Neue Funktionen für BIM, die CAD/AVA-Verknüpfung, Konstruktion, Präsentation, Projektkooperation oder der Bestandsdaten-Import erweitern die Möglichkeiten bauspezifischer CAD-Software.

CAD-Programme sind multifunktional und wahlweise als 2D-Zeichenbrett, 3D-Konstruktions-, Modellier-, Visualisierungs-, Präsentations-, Mengen- oder Kostenermittlungswerkzeug in Gebrauch. Mit der BIM-Planungsmethode wird die Funktionspalette noch umfangreicher: Neue BIM-Konstruktionswerkzeuge, CAD/AVA-­Schnittstellen, die webbasierte Projektkooperation und Präsentation oder der Laserscan-Datenimport erweitern die Möglichkeiten, beschleunigen und vereinfachen die BIM-Projektplanung.

 

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Neue Funktionen für BIM
Für BIM-Standardbauteile wie Wände, Stützen, Decken, Fenster oder Türen bietet BIM-fähiges CAD spezielle Funktionen. Etwas spärlicher ist die Funktionsauswahl bei komplexeren Bauteilen. Gibt es dafür keine entsprechende BIM-Funktion und keine Möglichkeit, BIM-Bauteile individuell zu modifizieren, behelfen sich Anwender häufig mit 3D-Standardelementen. Das führt dazu, dass diese weder bei Massen/Mengen- oder Kostenauswertungen berücksichtigt noch per IFC-Schnittstelle korrekt exportiert werden. Auch eine nicht regelkonforme Bearbeitung eines BIM-Bauteils kann zu Fehlern führen – etwa, wenn mit nicht dafür vorgesehenen Werkzeugen in eine Geschossdecke eine Öffnung oder ein Gefälle eingefügt wird. Deshalb ist eine möglichst umfangreiche BIM-Bauteilauswahl ebenso wichtig, wie die Möglichkeit zur individuellen, regelkonformen Modifikation von BIM-Bauteilen.
Neben mehrschichtigen Wänden stellen beispielsweise auch Treppen besondere Anforderungen. Deshalb wurden einige CAD-Programme wie Allplan oder ArchiCAD mit neuen Treppenfunktionen erweitert: Definiert der Anwender Grundparameter wie Steigung, Treppenlauf und das gewünschte Design, erzeugt das Programm automatisch nach Möglichkeit eine normenkonforme Treppenvariante. Kann sie aufgrund der Vorgaben nicht regelkonform generiert werden, weist das Programm darauf hin. Erfüllt der Entwurf nicht alle Vorgaben, werden andere sinnvolle Lösungen vorgeschlagen. Auch individuelle Anpassungen wie das Verziehen von Treppenläufen sind teilweise möglich, ebenso wie eine freie Ausbildung von Antritts- und Austrittsstufen oder Zwischenpodesten. Mit dem integrierten Geländerwerkzeug lassen sich nach der Auswahl von Materialien, Rohrquerschnitten und Systemdetails passende Treppengeländer gestalten und individuell modifizieren. Sowohl Geländer als auch Treppen passen sich bei Änderungen, etwa der Geschosshöhe, automatisch an.

 

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Zu den CAD-Trends gehört auch die Augmented Reality, mit der CAD-Entwürfe in der realen Umgebung präsentiert werden können. © Computerworks

 

„Generative Design“ für mehr Kreativität
Unter dem Begriff „Generative Design“ versteht man einen Gestaltungsprozess, bei dem das Ergebnis durch einen vom Anwender modifizierbaren Programmalgorithmus generiert wird. Dabei lassen sich frei geformte oder amorphe Baukörper generieren, die mit herkömmlichen CAD-Werkzeugen – der Verschneidung geometrischer Grundkörper oder über ein Netz von Dreiecken – nicht oder nur sehr umständlich realisierbar wären. Die dahinter stehenden mathematischen Modelle sind komplex, die Programmbedienung ist einfach: Die Gestalt und Form wird durch die grafische Eingabe und Modifikation von Parametern definiert, was als Visual Scripting bezeichnet wird. Mithilfe von Skriptsprachen wie Dynamo, RhinoScript oder Python können Anwender auch ohne Programmierkenntnisse selbst komplexe Gestaltungsideen verwirklichen. Dazu werden bestimmte Skriptelemente in der gewünschten Reihenfolge platziert. Ein Element erfordert bestimmte Eingabewerte, verarbeitet diese oder löst bestimmte Aktionen aus und liefert Ausgabewerte. Die so erzeugten Werte oder Objekte können wiederum Eingangswerte für weitere Elemente sein. Durch die Kombination von Skriptelementen können unterschiedliche Aufgabenstellungen gelöst werden, ohne dafür einen Programmcode schreiben zu müssen. Die visuelle Programmierung wird in Planungsbüros deshalb häufig auch für die Automatisierung, Optimierung und Beschleunigung repetitiver Aufgaben eingesetzt. Inzwischen verfügen auch BIM-fähige CAD-Programme wie ArchiCAD, Revit oder Vectorworks über integrierte Skriptsprachen, mit denen Anwender frei geformte Baukörper gestalten können. Allerdings lassen sich die dabei generierten Objekte nicht immer, wie bei BIM-Objekten üblich, analysieren oder auswerten.

 

BIM macht AVA komfortabler
Kaum ein AVA-Anbieter offeriert sein Programm mehr ohne BIM-, respektive IFC-Schnittstelle. Schließlich verspricht die modellorientierte Mengenübergabe Vorteile bei der Ausschreibung und Kostenschätzung, auch in der frühen Projektphase. Mit speziellen Modulen lassen sich komplette 3D-Gebäudemodelle importieren, grafisch darstellen, Massen und Mengen automatisiert generieren. Das rationalisiert die LV-Erstellung und liefert verlässlichere Kostenvorhersagen. Da das 3D-Modell im Projektverlauf häufig geändert wird, müssen die Daten schnell und transparent aktualisiert werden können. Dazu muss die veränderte IFC-Datei erneut eingelesen, auf Veränderungen überprüft und mit den Ausschreibungsdaten nachvollziehbar abgeglichen werden. Dass die CAD-AVA-Verknüpfung funktionieren kann, hat kürzlich eine ­Graphisoft-Feldstudie nachgewiesen. Dabei wurde ein ArchiCAD-Modell manuell und automatisch ausgewertet. Anschließend wurde das Modell meist per IFC-Schnittstelle in die jeweiligen AVA-Programme übertragen, dort ausgewertet und verglichen. Danach waren im Vergleich zur händischen Referenzberechnung die Ergebnisse mit Abweichungen zwischen +- 0,05 und +- 0,85 Prozent praktisch identisch (www.graphisoft.de/open-bim/open-bim-funktioniert).
Einen alternativen Ansatz bei der CAD-AVA-Verknüpfung verfolgt Dr. Schiller & Partner mit DBD-BIM. Qualitäten und Kosten werden hier bereits während der BIM-Planung im CAD-Programm definiert. Die dafür nötigen Baudaten wie Bauleistungen, Preise, Normen und Richtlinien stehen mit DBD-BIM über eine integrierte Software direkt im CAD-Programm passend zum bearbeiteten Bauteil zur Verfügung. Das ermöglicht die Erstellung normenkonformer Kosten- und Angebotskalkulationen direkt aus dem jeweiligen Planungsprogramm heraus. Für eine automatische Baukostenermittlung muss das BIM-Bauteil lediglich ausgewählt und im Auswahldialog von DBD-BIM beschrieben werden. Weiterarbeiten lassen sich die Daten per AVA- oder ERP-Software, GAEB-, IFC- oder XLS-Schnittstelle. Unterstützt wird DBD-BIM aktuell von Revit und ArchiCAD.

 

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Mit visuellen Scripting-Tools lassen sich auch individuelle Bauteile, Tragwerksstrukturen, Fassaden oder Profile gestalten. ©Allplan

 

BIM-Projekte gemeinsam planen
BIM-Projekte setzen einen intensiven Austausch von Informationen und Daten voraus. Deshalb offerieren CAD-Anbieter, ergänzend zu ihrer BIM-Planungssoftware, zunehmend auch cloudbasierte BIM-Projektplattformen für die Zusammenarbeit von BIM-Projektteams, die mit der gleichen Software arbeiten, sich aber an unterschiedlichen Standorten befinden. Die Datenübertragung zwischen den Standorten erfolgt über einen vom Anbieter betriebenen Cloud-Server. Damit lassen sich mehrere lokale und externe Arbeitsplätze miteinander verknüpfen, was flexible Bürostrukturen optimal unterstützt. Alle Beteiligten greifen auf denselben Projekt-Datenstand zu und können simultan daran arbeiten. Über eine zentrale Benutzer- und Projektverwaltung werden Rollen und Zugriffsrechte für alle Projektbeteiligten klar geregelt, was sicherstellt, dass nur autorisierte Nutzer Projekte betrachten, verändern oder administrieren können. Beispiele sind Allplan Share, BIM360 von Autodesk oder die BIMcloud von Graphisoft. Einen Schritt weiter gehen openBIM-Projektplattformen. Sie ermöglichen darüber hinaus über die BIM Datenaustausch-Formate IFC, BCF, gbXML oder COBie eine gemeinsame Zusammenführung, Analyse, Kontrolle und Bearbeitung von Fach- und Koordinationsmodellen mit verschiedenen Softwareprodukten unterschiedlicher Hersteller. Sämtliche BIM-Projektdaten, Dokumente und Aufgaben lassen sich damit gewerkübergreifend und über den gesamten Gebäudelebenszyklus hinweg zentral verwalten, dokumentieren und archivieren. Task Boards sorgen für ein effizientes Aufgaben-Management unter den Projektbeteiligten. Der flexible Zugriff auf die Planungsdaten auch über mobile Endgeräte ermöglicht ein ortsunabhängiges Arbeiten. Beispiele für openBIM-Projektplattformen sind Allplan Bimplus, Autodesk BIM360 Glue/Coordinate oder think project! BIM Collaboration.

 

BIM-Objekte überall präsentieren
Cloudbasierte Präsentationen bieten Vorteile in der Vermittlung von BIM-Projekten. Per Smartphone, Tablet oder VR-Brille können Bauherren ihre Bauvorhaben auch zu Hause interaktiv begehen, aus beliebigen Perspektiven betrachten, Details heranzoomen und so eine bessere Vorstellung vom Projekt bekommen. Das beschleunigt Entscheidungsprozesse, beugt Missverständnissen vor, weckt Emotionen und Begeisterung. Im Rahmen virtueller Baubesprechungen lassen sich Entwürfe und Konstruktionen optimieren, die Bauausführung auf mögliche Problempunkte überprüfen und neue Lösungen entwickeln. Dabei kann der Betrachter zwischen 2D- oder 3D-Ansichtsmodus wechseln, den aktuellen Planstand und BIM-Projektinfos einsehen oder unterschiedliche Rendering-Modi wie Drahtmodell- oder Röntgenmodus wählen. Auch über eine Simulation des Sonnenstands und des Schattenwurfs lassen sich Gebäudeentwürfe optimieren. Möglich macht das eine neue Rendering-Technologie, die das komplette 360-Grad-Panorama des BIM-Objektes in der Cloud berechnet und für die Darstellung per App die Grafikchips von Smartphone oder Tablet optimal ausnutzt, sodass Rundgänge auch mobil flüssig präsentiert werden können.
Offeriert werden cloudbasierte Präsentationslösungen inzwischen von mehreren Anbietern. Mit der kostenlosen App BIMx von Graphisoft werden ArchiCAD-Projekte als VR-Präsentationen auf iOS- und Android-Mobilgeräten oder per VR-Brille erlebbar. Mit dem Arcon-WebViewer von Eleco Software/DI Kraus können Projekte Betriebssystem-unabhängig auf verschiedenen Hardware-Plattformen betrachtet werden. Auch Revit LIVE von Autodesk präsentiert Revit-Projekte virtuell als interaktives Modell in der Cloud, das über einen kostenlosen Viewer auf Windows- und iOS-Mobilgeräten betrachtet werden kann.
CAD-Entwürfe mit der realen Umgebung per Augmented Reality-Technologie (AR) verschmelzen kann die Vectorworks Nomad App. Auf iOS-Geräten, welche die ARKit-Technologie von Apple unterstützen, können Anwender Vectorworks-Modelle im Kontext mit der realen Welt anzeigen.

 

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Schnittstellen zum 3D-Laserscanning rationalisieren die Erfassung und Integration des Baubestands in den BIM-Planungsprozess. ©Graphisoft

 

Bestandsdaten importieren
Sollen Bestandsgebäude in den BIM-Planungsprozess eingebunden werden, muss man sie zunächst digitalisieren. Für das BIM-gerechte Gebäudebestandsaufmaß hat sich neben der Tachymetrie und Fotogrammetrie vor allem das 3D-Laserscanning etabliert, das eine schnelle, flächenorientierte Objekterfassung ermöglicht. Dazu tastet ein an mehreren Standorten aufgestellter 3D-Laserscanner das Umfeld in Form einer dichten, aus mehreren Millionen von 3D-Messpunkten bestehenden „Punktwolke“ ab. Aus den parallel erstellten Fotos wird zusätzlich ein räumliches 3D-Panoramabild erstellt. Innerhalb weniger Minuten können damit auch komplexe, beispielsweise frei geformte oder stark strukturierte Objekte wie etwa Holz-/Stahlkonstruktionen oder haustechnische Anlagen detailliert erfasst werden. Die Messdaten werden später im Büro manuell oder halb automatisch ausgewertet.
Für den Import und die Bearbeitung von Laserscan-Punktwolken bieten inzwischen einige bauspezifische CAD-Programme entsprechende Schnittstellen, wie etwa Allplan, ArchiCAD, EliteCAD, MicroStation oder Vectorworks. Damit lassen sich Punktwolken sowohl im herstellerneutralen Format E57 als auch teilweise in den herstellerspezifischen Formaten, z. B. von Faro, Leica oder Riegl, Topcon, Trimble und Zoller+Fröhlich sowie ASCII-Formate importieren. Beim Import werden für die Objekterfassung relevante von nicht relevanten Messpunkten getrennt. Anschließend müssen die Messpunkte in CAD-Vektordaten überführt werden. Dabei werden die Messpunkte manuell, teilweise auch halb automatisch ausgewertet und durch BIM-Bauteile ersetzt, die anschließend mit alphanumerischen Zusatzinformationen (Attributen) ergänzt werden.

 

Text:©Marian Behaneck

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Kategorie: EDV

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