Wie CAD und BIM die Baubranche verändern

Die wichtigsten Vorteile von Technologie im Bauwesen

Der Bau mehrgeschossiger Gebäude ist ein komplexer, langwieriger und verantwortungsvoller Prozess. Bauunternehmen wollen Häuser bauen, die warm, zuverlässig und schallgedämmt sind und gleichzeitig möglichst wenig kosten. Deshalb setzen Bauträger beim Bau mehrgeschossiger Gebäude immer häufiger auf neue Technologien und verfolgen dabei einige Hauptziele:

• Das Haus so gut wie möglich machen.
• Die Bauzeit verkürzen.
• Die Baukosten senken.

Wachsende Städte und eine wachsende Bevölkerung, neue Formen der Kommunikation im Zeitalter von Big Data, das Wachstum der Volkswirtschaften und steigender Wohlstand haben die Baubranche dazu gebracht, Neuerungen und neue Technologien schneller aufzunehmen. Neue Bautechnologien werden deshalb weltweit gefördert und eingesetzt. Zudem treibt das hohe Tempo der technischen Entwicklung die Digitalisierung der Baubranche in großem Maßstab voran.

Der Einsatz von IT ist längst eine Frage der Wettbewerbsfähigkeit. Neue Technologien verändern die Baustelle, erhöhen die Erträge und helfen, Ausschreibungen für sich zu entscheiden. Denn gerade die Modernisierung bringt wirtschaftliche Vorteile, macht ein Bauunternehmen wettbewerbsfähiger und setzt am Ende die Wünsche des Kunden so effizient wie möglich um.

Was ist CAD im Bauwesen?

CAD (Computer-Aided Design, rechnergestütztes Konstruieren) bezeichnet jede Software, mit der Architekten, Ingenieure oder Bauleiter Zeichnungen oder Darstellungen neuer Gebäude erstellen, entweder als 2D-Zeichnungen oder als 3D-Modelle.

Die Geschichte der CAD-Software begann Anfang der 1960er-Jahre mit einem Programm namens „Sketchpad“, das ein Student am MIT entwickelt hatte. In den 1970er-Jahren wanderte CAD allmählich aus Forschung und Entwicklung in die kommerzielle Nutzung. Automobil- und Luftfahrthersteller interessierten sich für die Technologie und führten CAD-Software in ihren Unternehmen ein. Mit dem Siegeszug des Personal Computers in den 1980er- und 1990er-Jahren wurde die Software immer breiter verfügbar.

Mit dem Wechsel vom Papier zur Software nutzen Verantwortliche im Bau CAD, um Maße genau zu bestimmen, Planungsfehler zu erkennen und Entwürfe gründlich zu analysieren, was sonst nicht möglich wäre.

Warum CAD im Bauwesen wichtig ist

CAD-Programme vereinfachen Baupläne, sorgen für einheitliche Maße und erleichtern Anpassungen, wenn das Projekt bereits läuft. Das Werkzeug macht Ihnen das Leben deutlich leichter, wenn Sie noch einmal an die Pläne müssen, und das passiert in jedem Projekt irgendwann.

Mit CAD haben Architekten die volle Kontrolle über die visuelle Darstellung ihrer Entwürfe. Für eine andere Perspektive genügt eine einfache Mausbewegung, statt eine komplett neue Zeichnung von Hand anzufertigen.

CAD hilft Fachleuten außerdem, Entwürfe bei Bedarf wiederzuverwenden. Hat ein Gebäude viele ähnliche Bauteile, ist es einfacher, einen ersten Entwurf zu kopieren und in der Software anzupassen, als ein komplett neues physisches Modell oder eine neue Zeichnung in Auftrag zu geben.

Ein weiterer Vorteil von CAD: Teams können Entwürfe leichter miteinander teilen. Wichtige Stakeholder haben unabhängig von ihrem Standort Zugriff darauf. Während der Pandemie war das besonders wichtig: Sie hat die Baubranche so getroffen, dass man sich kaum noch auf Handzeichnungen verlassen konnte.

Was ist BIM-Software im Bauwesen?

BIM (Building Information Modeling, Bauwerksdatenmodellierung) ist heute fast das zentrale Element moderner Planung. Die Technologie bedeutet nicht nur, ein Gebäude virtuell zu modellieren. Sie ist eine umfassende digitale Abbildung seiner physischen und funktionalen Eigenschaften. BIM-Software berücksichtigt Bau, Ausstattung, Verwaltung und Betrieb des Gebäudes sowie eine spätere Sanierung oder einen Abriss. Sie deckt also den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes ab.

Alle Bauteile und Details der Planung, die mit dem Gebäude zusammenhängen, werden in einem einzigen Projekt erfasst und berücksichtigt. Wird ein Element oder eine Ergänzung entfernt oder ersetzt, wird das gesamte Modell mit dieser Änderung neu berechnet.

Dank BIM im Bauwesen können Fachleute mit dem virtuellen Modell des Gebäudes:

• alle Probleme und Widersprüche vorhersehen;
• Anpassungen vornehmen;
• die Kosten kalkulieren;
• den Arbeitsablauf überwachen;
• die Risiken des künftigen Baus abschätzen.

So senkt BIM-Software die Materialkosten, reduziert schwere Fehler und verkürzt Bauzeiten. Gleichzeitig macht sie die Arbeit von Projektleitern einfacher und genauer.

Worin sich CAD und BIM unterscheiden

Zunächst: CAD ist im Bau ein Werkzeug zum Modellieren, Zeichnen und Entwerfen, während eine BIM-Plattform eine Datenbank mit Informationen enthält. BIM nutzt das Modell und die auf der Plattform gespeicherten Informationen für weit mehr als die reine Betrachtung des Modells.

Im Grunde gehören CAD-Programme und BIM zusammen: Sie sind zwei Stufen des digitalen Bauprozesses. Ohne CAD hätte es BIM-Software nie gegeben. Anders als CAD besteht BIM aus vier zentralen Elementen:

1. BIM nutzt 3D-Modelle, um Daten zu Planung, Gebäudeentwurf, Bau und Betrieb konsistent und abgestimmt zu erfassen, auszuwerten und zu pflegen.
2. BIM gibt tiefere Einblicke in ein Projekt, was Kosten und Budget, Zeitplan und Baubarkeit angeht.
3. Alle Projektbeteiligten nutzen und teilen dieselben aktuellen Daten.
4. Auf Änderungen im Prozess lässt sich schnell reagieren.

Ein BIM-Modell für Gewerbebauten (und nicht nur für diese) schafft eine effiziente, kooperative Arbeitsweise für alle, die in irgendeiner Phase im Leben des Gebäudes beteiligt sind. BIM-Software hat CAD-Programme schnell überholt, weil BIM Visualisierung und Modellanalyse in Echtzeit bietet, die besser zum Bauwesen passen. Mit BIM arbeiten Architekten, Bauunternehmen und Bauingenieure während des gesamten Projekts mit derselben Datenbank und demselben Gebäudemodell. BIM geht weit über ein CAD-System hinaus, denn es kann neben Dächern und Fenstern auch wichtige technische Anlagen wie elektrische Kabelführungen und mechanische Kühlsysteme darstellen.

Von CAD zu BIM

Bei BIM geht es um Informationen und Management, weniger um den Entwurf an sich. BIM-Werkzeuge sollen CAD-Abläufe nicht ersetzen oder aufwerten, sondern die Zeichnungen in ein zentrales System für das Projektmanagement einbinden.

Trotzdem hat die Technologie die Art, wie Gebäude entworfen werden, deutlich verändert. Zum Beispiel:

Generatives Design

BIM-Modelle eröffnen Möglichkeiten für KI-gestütztes generatives und parametrisches Design. Mit Werkzeugen für generatives Design legen Architekten und Ingenieure Parameter wie physische Einschränkungen fest und erzeugen automatisch Hunderte möglicher Varianten, die neue Ausgangspunkte für ihre Arbeit liefern.

Modulares Design

Die Kombination von CAD und BIM erleichtert auch eine modulare Bauweise, die wiederum den Entwurfsprozess prägt. Architekten und Ingenieure können anspruchsvolle Ansätze der Vorfertigung nutzen, bis hin zum 3D-Druck individueller Formen und Bauteile.

VR (Virtual Reality)

Mit der BIM-Methode werden CAD-Modelle außerdem interaktiv, sodass sich Stakeholder das Projekt besser vorstellen können. Mit einer VR-Brille können Sie über das Gelände gehen und das künftige Gebäude so „sehen“, wie es später angeordnet sein wird. Sie bekommen ein Gefühl dafür, wie alles zusammenpasst, und können sogar mögliche Sicherheitsrisiken prüfen.

Wie es mit CAD und BIM im Bauwesen weitergeht

Die Technologien entwickeln sich weiter, und vor allem werden sie die Funktionen anderer Technologien ergänzen, zum Beispiel:

1. Künstliche Intelligenz. CAD und BIM mit KI helfen, große Datenmengen zu erfassen und auszuwerten. Daraus lassen sich die richtigen Strategien ableiten und umsetzen, um Baufehler zu vermeiden, den Entwurf zu verbessern und den Bau zu beschleunigen.
2. IoT. In BIM eingebundene IoT-Geräte helfen, Probleme am Bau und in seiner Umgebung von jedem beliebigen Ort aus zu erkennen und zu diagnostizieren.
3. Drohnen. Mit Ihren CAD- und BIM-Systemen verbundene Drohnen dokumentieren den Baufortschritt und melden ihn, ermöglichen notwendige Änderungen und decken Probleme frühzeitig auf.
4. AR und VR. Mit BIM/CAD verbundene Augmented und Virtual Reality ermöglicht es Ihnen, Simulationen zu erleben und Ihr fertiges Bauprojekt schon vor dem ersten Spatenstich realitätsnah zu erkunden. Änderungen lassen sich so vor Baubeginn schneller und einfacher umsetzen, und kostensparende Anpassungen werden möglich.

Die Digitalisierung in großem Maßstab und der Einsatz von BIM-Softwareentwicklung und CAD im Bau werden weiter zunehmen. Der Markt verlangt es, denn Effizienz sowie kürzere Bauzeiten und niedrigere Kosten haben Priorität.

Nicht zuletzt wirken sich neue Technologien auf den Gewinn im Baugewerbe aus, weil sie alle Projektphasen von den ingenieurtechnischen Voruntersuchungen bis zum Betrieb optimieren und effizienter machen.