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Digitale Zwillinge Bauwesen – Das Bauen vor dem Bauen

Was ist ein digitaler Zwilling?

Digitale Zwillinge (eng. digital twins) sind digitale Kopien von physischen Objekten, oder von Systemen und Prozessen. Mithilfe dieser Technologie können Unternehmen bessere Einblicke in den gesamten Lebenszyklus eines Projekts gewinnen, die Produktqualität steigern, den Kundenservice verbessern, die Betriebskosten senken und vieles mehr. So unterstützt der digitale Zwilling das Bauwesen.

Um einen DZ zu erstellen, werden alle relevanten Daten über das reale Objekt bzw. System gesammelt. Um es genauer auszudrücken: Diese Daten stellen jede einzelne Komponente sowie die Art und Weise, wie diese Komponenten interagieren und die Umgebung, in der sie existieren, dar. Sie werden digital nachgebildet und anschließend in eine geeignete DZ-Software eingespeist, die ein virtuelles Modell des Objekts in der Cloud erstellt. Dieses Modell wird mit neuen Informationen schrittweise aktualisiert.

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Digitaler Zwilling im Bauwesen: Eine großeartige Unterstützung

Digital Twin Bauwesen

Mit Digitalen Zwillingen können Architekten und Ingenieure das Gebäude bzw. die Anlagen auf einem digitalen Gerät ihrer Wahl visualisieren, den Status überprüfen, Analysen durchführen und Erkenntnisse gewinnen, die Leistung von technischen Anlagen vorhersagen und optimieren, um eine bessere Entscheidung in der Planung, beim Bau und im Betrieb zu treffen.

Das Gebäude wird somit zunächst digital betrachtet, bevor es physisch gebaut wird, außerdem können Wartungsaktivitäten geplant werden, bevor sie in der Praxis ausgeführt werden. Auf diese Weise werden Risiken minimiert und Kosten gespart.

 Der digitale Zwilling erweist sich also mit der prädiktiven Funktion seiner digitalen Abbildungen als besonders nützlich.

 Digital Twins können aber auch das nachhaltige Bauen fördern. So berichtet unter anderem die Firma Lendlease, dass sie dank des digitalen Zwillings den voraussichtlichen CO₂-Fußabdruck und die Energieeffizienzklasse eines Projekts ermitteln können.

 Ohne ihn wäre der Begriff „Bauen 4.0“, ein Begriff, der auf die vierte industrielle Revolution Bezug nimmt, möglicherweise keine Realität.

 “Ein Digitaler Zwilling wird durch den Einsatz von Sensoren, Internet of Things (IoT) und der Vernetzung mit Informationsquellen zum lebenden virtuellen Abbild eines realen Objektes.”

Digitale Zwillinge im Bauwesen – weitere Anwendungsgebiete

Sobald die Punktwolke Daten vorliegen gibt es noch weitere Schritte welche beachtet werden müssen. Damit aus den erfassten Daten auch eine Punktwolke entstehen kann müssen diese Daten in ein Programm importiert werden, um daraus ein funktionstüchtiges 3D-Modell zu erstellen. 

Je nach Anwendungszweck benötigt man einen anderen digitalen Zwilling.

Wenn es sich, wie bei einem Großteil der Bauprojekte in Deutschland, um Bestandsprojekte handelt, die umgeplant, saniert, oder auch erweitert werden, kann der Digitale Zwilling bereits im Vorfeld im Bestand erstellt werden. Denn eine große Anzahl an Informationen zum aktuellen Zustand des Gebäudes liegt in der Regel vor. Im Digitalen Zwilling sind diese Informationen strukturiert, digital vorhanden und daher auswertbar. Der Informationsgrad ist höher. Der DZ präsentiert alle Daten gut vernetzt und übersichtlich, der gesamte Projektlebenszyklus wird sichtbar. Mit aussagekräftigeren Informationen können bessere Entscheidungen schneller getroffen werden. 

Digitale Zwillinge im Bauwesen versprechen darüber hinaus folgende Vorteile bei der Optimierung von Bauwerken:

  • Optimierung von Verkaufsräumen auf der Grundlage von Kundenverhalten und -gewohnheiten
  • Automatisierung landwirtschaftlicher Produktion in Innenräumen für ideale Wachstumsbedingungen
  • Prognostizieren von Wartungsproblemen in Ölraffinerien
  • Gestaltung von Gesundheitseinrichtungen zwecks effizientem Patientenfluss und gemäß Personalanforderungen

Diese Firmen profitieren vom Digitalen Zwilling im Bauwesen

Nicht nur wir, sondern viele weitere Firmen profitieren vom Digitalen Zwilling. Hierbei gibt es verschiedene Anwendungsgebiete, auf die wir genauer eingehen:

Voxelgrid

Bentley Systems

Wie schon erwähnt, hat der digitale Zwilling auch in der Gebäudebranche einen hohen Stellenwert. Beim Gedanken an die Verbindung zwischen Gebäude und digital twin ist Voxelgrid zweifellos ein Kandidat, den man kennen sollte. Mithilfe unterschiedlicher Methoden können Daten eines Gebäudes sowohl von innen, als auch von außen erfasst werden. Bei Voxelgrid verfügt man zudem über eine eigene Software, die Punktwolken erstellen und diese danach in CAD-Pläne umwandeln kann.

Ob im Bau oder Vermarktung von Gebäuden, dem Flächenmanagement, dem Innenausbau, oder der Planung von neuen Fassaden – die digitalen Zwillinge von Voxelgrid liefern alle wichtigsten Informationen qualitativ und schnell auf einen Blick und dienen zudem als Beweis, wie dieses Unternehmen den Megatrend der Digitalisierung in die Gebäudebranche eingeführt hat und sich somit als ein Pionier etabliert hat.

Auch bei Bentley hat man von digitalen Zwillingen profitiert. Sie haben nämlich das Ziel verfolgt, ihre Projekte aus einem datenzfokussierteren Ansatz anzugehen. Digital twins haben dies ermöglicht.

Wie Nicholas Cumins, COO von Bentley Systems erklärt, liegen viele Daten über Bauwerke im Unternehmen vor, werden aber nie für praktische Zwecke, so wie eine Analyse, genutzt.

Eine Folge macht sich vorwiegend bemerkbar: Die Entscheidungsträger sind nicht so gut informiert, wie sie es sein müssten.

Die Lösung lautet: Mithilfe von Data Mining, also das Schürfen nach unentdeckten Daten, an Effizienz zu gewinnen, trotz der Herausforderungen und limitierten Ressourcen. So können nämlich mehr und mehr Daten in digitalen Zwillingen aufgenommen und leichter nutzbar gemacht werden.

 

Bentley Systems geht sogar einen Schritt weiter mit seinen digitalen Zwillingen:

Nach der Einführung der Software iTwin, einem Programm, das der Erstellung und Bearbeitung von Digitalen Zwillingen dient, möchte das Unternehmen nun in eine zweite Phase gehen. Hauptziel: neue Fähigkeiten bereitzustellen, ohne Bestehendes zu ändern, und zwar in allen wesentlichen Bereichen der Software-Nutzung:

Künftig sollen sich auch Daten aus der Cloud einbinden lassen.

Im operativen Bereich soll die Fähigkeit zur Zusammenarbeit direkt in die Software-Produkte des Unternehmens integriert werden. Dadurch soll ein Umweg beispielsweise über externe Kommunikationstools wie Teams, Zoom oder Slack vermieden werden.

Wie bereits erwähnt, macht sich hier einer der wichtigsten Vorteile von digitalen Zwillingen bemerkbar: die Kommunikation schneller und nachvollziehbar machen.

Als Letztes will Bentley, die für das Entwerfen genutzten Programme, direkt mit dem digitalen Zwilling verbinden, sodass diese ihn direkt updaten können und er immer aktuell bleiben kann.