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Wichtige Vorarbeit für Holzbaubranche

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Mittels digitaler Bauaufnahme, Planung und Fertigung können Objekte schneller und detaillierter erfasst und hergestellt werden als mit herkömmlichen Methoden. Mareike Vogel und Nicolas Seidlitz suchen im Rahmen eines BFH-Forschungsprojekts praktikable Lösungen für die Holzbaubranche.

spirit biel/bienne: Herr Seidlitz, Sie waren mit Architektur- und Bauingenieurstudierenden der BFH in Siebenbürgen in Rumänien und haben mithilfe von Drohnen und Laserscan-Geräten eine Kirchenburg digital erfasst. Eine gute Erfahrung?
Nicolas Seidlitz: Ja, auf jeden Fall. Wir konnten dabei gleich zwei Ziele verfolgen: Einerseits wagten wir uns mit der Kirchenburg von Galt zum ersten Mal an ein Gebäude in dieser Grösse. Zudem ist es unser Anliegen, Themen aus der Forschung und Entwicklung in die Lehre zu integrieren und umgekehrt. Die Summerschool eignete sich da geradezu ideal, denn die digitale Bauaufnahme wird in der Architektur wie auch im Bauingenieurwesen eine zunehmend grössere Bedeutung haben.

Hat sich die digitale Bauaufnahme bewährt?
Nicolas Seidlitz: Durchaus! Wir haben viel dazugelernt. Zum Beispiel zu folgenden Fragen: Wie viel Überlappung ist zwischen den einzelnen Fotos oder Scans nötig? Welche Belichtung ist optimal? Welchen Einfluss haben sich bewegende Menschen auf die Aufnahmen? Inwiefern sich die digitale Bauaufnahme für die Kirchenburg Galt konkret bewährt hat, wird sich nach Abschluss der Datenauswertung zeigen.

Was war die grösste Herausforderung bei den Aufnahmen?
Nicolas Seidlitz: Die Grösse des Objekts. Bei einem kleineren Objekt reicht ein Drohnenflug, um dieses aufzunehmen. Die Bilder sind dann aus einem Guss. Doch bei einer Kirchenburg mit 36 Metern Länge ist es nötig, die Aufnahmen aus mehreren Flügen zusammenzusetzen.

Worin liegen die Vorteile der digitalen Bauaufnahme gegenüber herkömmlichen, manuellen Methoden?
Mareike Vogel: Komplexe Objekte lassen sich damit schnell und detailliert aufnehmen, was den ganzen Erfassungs- und Herstellungsprozess deutlich beschleunigen soll. Am weitesten fortgeschritten ist die Technik derzeit im Maschinenbau. Mittels digitaler Aufnahmen werden dort feingliedrige Objekte abgebildet.

Im Rahmen des Projekts «Holzbausanierung digital», finanziert durch den Wald- und Holzforschungsfonds des Bundesamts für Umwelt BAFU, erforschen Sie derzeit die digitale Prozesskette für die Holzbranche. Wo sehen Sie dort das grösste Potenzial?
Mareike Vogel: Wir konzentrieren uns momentan auf historische Holzkonstruktionen. Im Falle einer Umnutzung oder Sanierung ist es oft notwendig, Teile zu verstärken oder zu ersetzen. Den ganzen Prozess manuell durchzuführen, kann – je nach Komplexität der Situation – sehr aufwendig sein. Hier erwarten wir eine Verbesserung durch die Anwendung einer digitalen Kette: Die digitalen Daten der Bauteilaufnahme werden mittels einer CAD-Software aufbereitet, und daraus wird das passgenaue Verstärkungs- beziehungsweise Ersatzbauteil hergestellt. Im Rahmen unseres Forschungsprojekts suchen wir für die Holzbaubranche eine CAD-Software, mit deren Hilfe sich die Daten der digitalen Bauaufnahmen weiterbearbeiten lassen. Die branchenübliche CAD-Softwares verfügen dabei noch über einige Defizite. Die Prozesse können nur mit einer geeigneten Software verbessert und beschleunigt werden.

Mit dem Laserscanner wird das Bauteil digital erfasst, dann mittels CAD-Software weiterverarbeitet und anschliessend das passgenaue Verstärkungs- bzw. Ersatzbauteil produziert.

Wie sieht Ihre Arbeit im Forschungsprojekt konkret aus?
Mareike Vogel: Sie besteht aus sehr viel Recherchearbeit: Welche Hersteller von Aufnahmegeräten gibt es, welche verschiedenen Messtechniken bieten sie an, und wie kann man diese an einem realen Objekt anwenden? Wir suchen keine Nischensoftware, die immense Investitionen und lange Einarbeitungszeiten nach sich zieht, wir möchten eine anwenderfreundliche Universallösung.

Im März 2019 geht das Projekt zu Ende. Haben Sie bis dahin eine solche Universallösung gefunden?
Mareike Vogel: Wir leisten in jedem Fall wichtige Vorarbeit für die Unternehmen in der Holzbaubranche. Wir haben verschiedene Tools kennengelernt, mit denen im Rahmen des gesamten Prozesses einzelne Schritte bearbeitet werden können. Wir stellen zudem einen Leitfaden zur Verfügung, mit dessen Hilfe die Holzbauunternehmen sehen, wie im Moment der Stand der Technik ist und welche Angebote das grösste Potenzial bieten. Wie es dann weitergeht, wird sich noch zeigen.

Haben Sie Ideen?
Mareike Vogel: Ja, klar. Wir könnten zum Beispiel zusammen mit einem Holzbauunternehmen die digitale Bauaufnahme oder die Reproduzierung von Holzbauverbindungen weiterentwickeln, etwa im Rahmen eines Forschungsprojekts mit Innosuisse. Oder wir könnten zusammen mit einem Hersteller von Scangeräten branchenspezifische Lösungen erarbeiten. In welche Richtung es letztlich gehen wird, ist noch offen.

Was fasziniert Sie denn persönlich an der Erforschung der digitalen Bauaufnahme?
Mareike Vogel: Ich finde es spannend, wie kleine Laserscan-Geräte ein visuelles Ergebnis schaffen, das sehr nah an der Realität ist und auch vielseitig weiterverwendet werden kann. In Bezug auf die Drohnenaufnahmen finde ich die Fotogrammetrie technisch speziell faszinierend. Die Objektfotos der Drohne werden in eine Fotogrammetrie-Software eingelesen, die daraus ein dreidimensionales digitales Objekt macht.

Und wie ist das bei Ihnen, Herr Seidlitz?
Nicolas Seidlitz: Meine Erfahrung mit der digitalen Bauaufnahme ist eng mit der Summerschool verknüpft, und daher rührt auch meine Motivation: In kurzer Zeit lassen sich sehr präzise Aufnahmen machen, die anschliessend fernab des Aufnahmeorts weiterbearbeitet werden können. Gerade bei der Auswertung gibt es zahlreiche Softwares; da die am besten geeignete zu finden, fasziniert mich besonders. Dabei empfand ich auch den Austausch mit den Studierenden, die mit grosser Einsatzbereitschaft bei den verschiedenen Prozessschritten mitgeholfen haben, als grosse Bereicherung.

Die imposante Kirchenburg von Tartlau in Rumänien aus der Vogel- bzw. Drohnenperspektive.