Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Technische Universität München
Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt
Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation
3D-Bestandsscanning eines Mehrfamilienhauses als
Grundlage für eine energetische Bewertung
Bachelorthesis
für den Bachelor of Science Studiengang Bauingenieurwesen
Autor: Thu Nguyen
Matrikelnummer:
Betreuer: Alexander Braun, M.Sc.
Ausgabedatum: 16. Januar 2017
Abgabedatum: 20. Juni 2017
Abstract II
Nowadays energy efficient constructions become more and more relevant, both for
economic and ecological reasons. Besides the building equipment these buildings are
predominantly affected, from an energetic perspective, by monitoring and mainte-
nance. Especially for the existing building stock a refurbishment into an energy efficient
and sustainable construction can be more profitable than a demolition.
Building Information Modeling allows a coordinated workflow through the diverse
stages of the project: from program to demolition. It is the most innovative and powerful
method. BIM processes are more established for new buildings than for existing ones.
However, there is potential especially in the facility management.
The implementation of 3D laser scanning creates a completely new realm of possibili-
ties to an already powerful integrated BIM workflow. As this technology allows a de-
tailed and realistic capture of buildings.
The focus of this bachelor’s thesis is the as-built BIM workflow, which is combined with
a further analysis of the heating load. The measurement of point clouds enables the
design of virtual building model and is followed by energetic calculations. The work is
done on a multiple family dwelling, which is kindly provided by the manager of BIM7
GmbH.
Abstract
Zusammenfassung III
In der heutigen Zeit gewinnen energieeffiziente Konstruktionen aus ökonomischen und
ökologischen Gründen zunehmend an Bedeutung. Neben einer innovativen techni-
schen Gebäudeausrüstung sind das Monitoring und die Instandhaltung dieser Anlagen
die dominierenden Faktoren, die ein solches Objekt energetisch beeinflussen. Insbe-
sondere bei Bestandsgebäuden ist statt einem Abriss eine Sanierung zu energieeffi-
zienten und nachhaltigen Objekten lohnenswert.
Um Bauwerke von der Planung bis zum Rückbau zu verwalten, ist das Building Infor-
mation Modeling die innovativste und effektivste Lösung. Dieser Prozess hat sich bei
Neubauten im Vergleich zu Bestandsobjekten stärker durchgesetzt, obwohl ein hohes
Ausschöpfungspotenzial vor allem im Bereich des Facility Managements besteht.
Die Implementierung des Laserscannings schafft einen völlig neuen Bereich der Mög-
lichkeiten zu einem bereits leistungsfähigen integrierten BIM-Workflow. So können Ob-
jekte detailliert und realitätsnah erfasst werden.
Der Fokus der Bachelorarbeit liegt auf dem as-built BIM Arbeitsablauf kombiniert mit
einer weiterführenden Analyse hinsichtlich der Heizlast, beginnend mit einer Punkt-
wolke, führend zu einem virtuellen Gebäudedatenmodell und abschließend mit einer
energetischen Berechnung. Dies wird anhand eines Mehrfamilienhauses, das vom Ge-
schäftsführer des Ingenieurbüros BIM7 GmbH zur Verfügung gestellt wird, dargelegt.
Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis IV
Abbildungsverzeichnis VI
Tabellenverzeichnis IX
Abkürzungsverzeichnis X
1 Einführung und Motivation 12
1.1 Einführung ........................................................................................ 12
1.2 Ziel der Arbeit ................................................................................... 12
1.3 Aufbau der Arbeit ............................................................................. 13
2 BIM – Building Information Modeling 14
2.1 Begriffsdefinition ............................................................................... 14
2.2 Geschichtliche Entwicklung von BIM ................................................ 16
2.3 Arten von BIM ................................................................................... 17
2.4 Autodesk .......................................................................................... 18
2.4.1 AutoCAD ........................................................................................ 18
2.4.2 Revit............................................................................................... 19
2.5 Geschichte und Einsatzbereich der BIM7 GmbH .............................. 19
2.6 Vor- und Nachteile von BIM am Beispiel der BIM7 GmbH ................ 21
3 Grundlagen der Bestandsaufnahme 23
3.1 Gründe für eine Bestandsaufnahme ................................................. 23
3.2 Möglichkeiten der Bestandsaufnahme im CAD ................................ 23
3.2.1 Tachymeter .................................................................................... 24
3.2.2 Photogrammetrie ........................................................................... 25
3.2.3 3D-Laserscanning .......................................................................... 26
4 Gebäudescanning und BIM 28
4.1 Anwendungsbeispiel ........................................................................ 29
4.2 Der Laserscanner ............................................................................. 31
4.3 Vorgehen beim Scanning ................................................................. 32
4.4 Weitere Beispiele ............................................................................. 37
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis V
4.4.1 Cloud to BIM to FEM...................................................................... 37
4.4.2 Cloud to BIM to GIS ....................................................................... 38
4.4.3 Cloud to BIM-CAFM ....................................................................... 39
4.5 Nachteile .......................................................................................... 40
4.6 Vorteile ............................................................................................. 41
5 Modellierung in Revit 43
5.1 Autodesk Revit ................................................................................. 43
5.1.1 Objektstruktur ................................................................................ 43
5.1.2 Revit-Server ................................................................................... 45
5.1.3 Benutzeroberfläche ........................................................................ 46
5.1.4 PointSense for Revit ...................................................................... 48
5.1.5 liNear ............................................................................................. 49
5.2 Vorgehen der Modellierung .............................................................. 49
5.2.1 Vorbereitung der Punktwolke ......................................................... 50
5.2.2 Ebenen und Wände ....................................................................... 51
5.2.3 Türen, Fenster und Treppen .......................................................... 53
5.2.4 Dächer ........................................................................................... 54
5.2.5 Räume und Zonen ......................................................................... 56
5.3 Problemstellungen und Lösungen .................................................... 58
5.3.1 Einfügen der Punktwolke ............................................................... 58
5.3.2 Baugeschichtliche Informationen ................................................... 58
5.3.3 Geometrie des Hauses .................................................................. 58
6 Energetische Berechnung 60
6.1 Benutzeroberfläche von liNear Building ........................................... 60
6.2 Heizlastberechnung .......................................................................... 61
7 Zusammenfassung und Fazit 63
Literaturverzeichnis 65
Anhang A 71
Anhang B 73
Abbildungsverzeichnis VI
Abbildung 1: Schematische Darstellung des Stufenplans (Stufenplan Digitales Planen
und Bauen 2015) ............................................................................. 14
Abbildung 2: BIM-Prozess (Borrmann et al. 2015) ................................................... 15
Abbildung 3: von 2D zu BIM (BIM im Bauwesen – Planungsprozess im Wandel 2015)
........................................................................................................ 16
Abbildung 4: (1) little closed BIM, (2) little open BIM, (3) BIG closed BIM, (4) BIG open
BIM (Thomas Liebich, Carl-Stephan Schweer, Siegfried Wernik 2011)
........................................................................................................ 18
Abbildung 5: BIM7 GmbH Logo (BIM hoch 7 GmbH - Generalplaner nach dem BIM
Standard 2016)................................................................................ 20
Abbildung 6: Dimensionen des Gebäudemodells (Thomas Liebich, Carl-Stephan
Schweer, Siegfried Wernik 2011) .................................................... 21
Abbildung 7: Tachymetrisches Aufmaß (Donath 2009) ............................................ 25
Abbildung 8: Projektive Entzerrung: Ausgangsbild (links) und entzerrtes Ergebnis
(rechts) (Donath 2009) .................................................................... 26
Abbildung 9: Abfallaufkommen nach Abfallströmen in Deutschland (2014)
(Statistisches Bundesamt 2014) ...................................................... 28
Abbildung 10: Lage des Mehrfamilienhauses (Google Maps) .................................. 29
Abbildung 11: Draufsicht auf das gesamte Grundstück (Punktwolke) (Faro) ............ 29
Abbildung 12: Draufsicht vom Haupthaus und Anbau (Faro) .................................... 30
Abbildung 13: Messverfahren des Laserscanners (Braunes) ................................... 31
Abbildung 14: Faro Focus3D X 130 (Faro) ................................................................ 32
Abbildung 15: Vergleich der Punktaufnahme bei der Tachymetrie und beim
Laserscanning (Frohriep und Zimmermann 2008) .......................... 32
Abbildung 16: Zielmarken/ Targets (Laserscanning Europe GmbH) ........................ 33
Abbildung 17: Referenzkugel (Laserscanning Europe GmbH) ................................. 33
Abbildung 18: 3D-Messpunkt-Vermarkungsaufkleber (Laserscanning Europe GmbH)
........................................................................................................ 34
Abbildung 19: erster Laserscan im Außenbereich .................................................... 34
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis VII
Abbildung 20: Bauaufnahme bei geschlossener (links) und geöffneter Türe (rechts)
(Faro) .............................................................................................. 35
Abbildung 21: Referenzkugel Aufbau im westlichen Keller ....................................... 36
Abbildung 22: Übersicht über die Scanorte (Faro) .................................................... 36
Abbildung 23: Vergleich der Rissbildungen in einer Simulation (links) und in der
Realität (rechts) (Barazzetti et al. 2015) .......................................... 38
Abbildung 24: Zusammenführung des 3D-Modells und den GIS-Daten (Baik et al.
2015) ............................................................................................... 38
Abbildung 25: 3D-Model und Punktwolke des Nasif Hauses (Baik et al. 2015) ........ 39
Abbildung 26: John Deere Bestandsgebäude (Schildwächter Ingenieure) ............... 40
Abbildung 27: Übersicht der Elementbeziehungen in Revit (Autodesk 2016) ........... 44
Abbildung 28: Typeigenschaften der Familie Wand (Beispiel: Mauerwerkswand der
Stärke 11,5 cm) ............................................................................... 45
Abbildung 29: obere Benutzeroberfläche ................................................................. 46
Abbildung 30: Schnellzugriff-Werkzeugkasten ......................................................... 46
Abbildung 31: Projektbrowser (links) und Eigenschaftsfenster (Beispiel: Tür) .......... 47
Abbildung 32: Multifunktionsleiste des Add-Ins PointSense ..................................... 48
Abbildung 33: Werkzeuge der PointSense for Revit-Multifunktionsleiste.................. 49
Abbildung 34: liNear GmbH Logo (liNear GmbH) ..................................................... 49
Abbildung 35: Vorgehen bei der Punktwolkenmodellierung (Braunes) ..................... 49
Abbildung 36: Erstellung von Ebenen mittels Punktfang (Beispiel: Anbau) .............. 51
Abbildung 37: Punktwolken- (oben) und vorbereiteter Grundriss (unten) ................. 52
Abbildung 38: Auswahlfenster der Funktion "Wände angleichen" ............................ 53
Abbildung 39: Multifunktionsleiste der Architektur .................................................... 53
Abbildung 40: Schnitt der Treppe (links) mit Hilfslinien (rechts) ................................ 54
Abbildung 41: Draufsicht der Treppenkonstruktion ................................................... 54
Abbildung 42: Profil des Schleppdachs (Beispiel: Ostflügel) .................................... 55
Abbildung 43: Extrusion des Daches (Beispiel: Westflügel) ..................................... 55
Abbildung 44: Aufteilung des Dachs (Beispiel: Anbau) ............................................. 56
Abbildung 45: Dachneigungen (Beispiel: Anbau) ..................................................... 56
Abbildung 46: Übersicht der Räume (Beispiel: EG Haupthaus) ................................ 57
Abbildungsverzeichnis VIII
Abbildung 47: gebogener Grundriss im Haupthaus (Ausschnitt: Wohnzimmer) ....... 59
Abbildung 48: Dachöffnung ausgelöst durch die Verbindung beider Dächer ............ 59
Abbildung 49: Modulübersicht in liNear Building ....................................................... 60
Abbildung 50: Benutzeroberfläche von liNear Building ............................................. 61
Abbildung 51: Gebäudestruktur in liNear Building .................................................... 62
Tabellenverzeichnis IX
Tabelle 1: Norm-Innentemperaturen nach (DIN EN 12831 Beiblatt 1) ...................... 62
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis X
2D Zweidimensional
3D Dreidimensional
5D Fünfdimensional
6D Sechsdimensional
7D Siebendimensional
BIM Building Information Modeling
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung
BMVI Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur
CAD Computer – Aided Design
CAAD Computer – Aided Architechtural Design
CAFM Computer – Aided Facility Management
FTP File Transfer Protocol; englisch für Dateiübertragungsprotokoll
HBIM Historic Building Information Modeling
IAI Internationale Allianz für Interoperabilität
IFC Industry Foundation Classes
LEED Leadership in Energy and Environmental Design
MEP Mechanical, electrical, and plumbing; englisch für Gebäudetechnik
RLT Raumlufttechnik
TGA Technische Gebäudeausrüstung
Abkürzungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis XI
UAV Unmanned Aerial Vehicles; englisch für unbemannte Fluggerät
WAN Wide Area Network
WLAN Wireless Local Area Network
1 Einführung und Motivation 12
1.1 Einführung
Die Digitalisierung und Automatisierung schreitet immer weiter voran und verbreitet
sich in die unterschiedlichsten Bereiche (BMBF 2016). In der heutigen Zeit sind Smart-
phones und vor allem das Internet kaum mehr wegzudenken. Die Nachfrage, immer
und überall erreichbar bzw. online zu sein, effiziert zum Beispiel, dass öffentliche
WLAN-Netze an vielen Orten und Plätzen zu empfangen sind. Das Arbeiten ohne ei-
nen Rechner ist ebenfalls kaum mehr möglich. Genauso optimiert die Wirtschaft ihre
Prozesse durch Informations- und Kommunikationstechniken (BMBF 2016).
Diese Reorganisation ist unter dem Begriff „Industrie 4.0“ zusammengefasst. Der Be-
griff soll an die bereits vergangen industriellen Revolutionen anknüpfen und eine neue
Ära einleiten.
Laut dem Bundesministerium für Bildung und Forschung „[zielt] das Zukunftsprojekt
Industrie 4.0 darauf ab, die deutsche Industrie in die Lage zu versetzen, für die Zukunft
der Produktion gerüstet zu sein“ (BMBF 2016). Zukünftig soll nachhaltig, also entspre-
chend dem augenscheinlichen Bedarf, produziert werden, um Ressourcen und Abfälle
zu reduzieren (Frick).
Projiziert auf die Baubranche, bedeutet das die Digitalisierung des Bauprozesses. Die
Gesellschaft, die sich für eine industrielle Revolution 4.0 in diesem Bereich einsetzt,
nennt sich äquivalent dazu planen-bauen 4.0. Es ist ein Zusammenschluss bedeuten-
der Personen aus der Bau- und Immobilienbranche, die in enger Zusammenarbeit mit
dem Minister des Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur Alexander
Dobrindt die Einführung von BIM und die Optimierung der Prozesse entlang von Wert-
schöpfungsketten fördert (planen bauen 4.0).
1.2 Ziel der Arbeit
Der Motivation für die Laserscanaufnahme des Mehrfamilienhauses ging die Idee vo-
raus, ein Mehrgenerationenhaus bzw. eine Senioren-Wohngemeinschaft durch eine
entsprechende Sanierung zu schaffen. Diese Aufnahmen waren nötig, da aufgrund
des Alters des Hauses und der fehlerhaften Dokumentation der durchgeführten Um-
bauten und Renovierungen keine aktuellen Pläne vorlagen.
1 Einführung und Motivation
1 Einführung und Motivation 13
Die oben erwähnten Wohnmodelle haben gemeinsam, dass sich dort zum einen die
Senioren trotz ihres Alters ihre Selbständigkeit soweit wie möglich bewahren können,
und zum anderen ihrer Angst vor Vereinsamung entgegenwirkt werden kann. Ferner
lernen Kinder in einem Mehrgenerationenhaus den Umgang mit den älteren Mitmen-
schen kennen, was rückwirkend die Senioren geistlich und auch körperlich fit hält (Le-
ben im Alter: Wohnformen als Ausdruck individueller Selbstständigkeit 2015).
Die Bestandsaufnahmen sowie das darauf basierende BIM-Modell dienen als Grund-
lage für einen zukünftig ausgestellten Energieausweis. Die abschließende Heizlastbe-
rechnung des Mehrfamilienhauses soll zudem das Bild der vielfältigen Einsetzbarkeit
des semantischen Bauwerksmodells zeigen. Folglich wird dem daraus gewonnenen
Sanierungskonzept hinsichtlich Kosten und Energieeffizienz eine Neubauplanung ge-
genübergestellt.
1.3 Aufbau der Arbeit
Die Struktur der Arbeit umfasst vier wesentliche Bereiche. Am Anfang werden die the-
oretischen Grundlagen des Building Information Modelings erläutert. Hierzu gibt es ei-
nen Einblick in die Entwicklung und verschiedenen Typen von BIM. Neben der Vor-
stellung des Unternehmens BIM7 GmbH werden Vor- und Nachteile mit der Einführung
und Benutzung des virtuellen Gebäudedatenmodells dargestellt.
Auf die Motive und die drei grundlegenden Möglichkeiten der Bestandsaufnahme wird
in Kapitel 2 eingegangen.
Das dritte Kapitel stellt das Mehrfamilienhaus vor, an dem das Laserscanning und die
anschließende Modellierung erfolgen. Vorgehen und benötigte Utensilien werden aus-
führlich beschrieben. Dem gegenüber werden weitere Beispiele genannt, wo as-built
BIM in Verbindung von Laserscandaten verwendet wurden. Abschließend werden Sy-
nergieeffekte und Nachteile diskutiert.
Nachfolgend werden das Programm Autodesk Revit, das Add-In PointSense for Revit
und das Berechnungsprogramm liNear Building, mit dem das Projekt modelliert und
berechnet wurde, eingeführt. Anschließend wird das konkrete Vorgehen in mehreren
Schritten veranschaulicht und die aufgetretenen Schwierigkeiten und dessen Lösung
dargestellt.
Der letzte wissenschaftliche Bereich der Arbeit gibt einen kurzen Einblick in die Be-
rechnung der Heizlast mithilfe von liNear Building.
2 BIM – Building Information Modeling 14
„Erst digital, dann real bauen“ so lautet der Grundsatz der neuen Reformkommission
Bau von Großprojekten, die Anfang 2014 ins Leben gerufen wurde und sich zur Auf-
gabe gemacht hat, BIM bis Ende 2020 für öffentliche Projekte in Deutschland einzu-
führen. BIM soll vor allem für Verkehrsstrukturprojekte zum Standard werden. Um dies
umzusetzen, wurde vom BMVI ein Stufenplan entwickelt (siehe Abbildung 1), der so-
wohl die Zeit zur Umschulung des Personals als auch die zur Ausführung der Pilotpro-
jekte berücksichtigt (Stufenplan Digitales Planen und Bauen 2015).
Denn im Gegensatz zu Großbritannien, den Niederlanden, Dänemark, Finnland und
Norwegen steckt die BIM-Nutzung in öffentlich finanzierten Bauprojekten in Deutsch-
land noch in den Kinderschuhen. In diesen Ländern ist der Gebrauch von BIM bereits
politisch vorgeschrieben (Oebbeke 2014). In Deutschland wird der Stufenplan des
Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur für diesen Wandel sorgen.
Abbildung 1: Schematische Darstellung des Stufenplans (Stufenplan Digitales Planen und Bauen 2015)
2.1 Begriffsdefinition
Die Idee des Building Information Modelings ist in der Automobil- und Maschinenbau-
branche schon lange kein unbeschriebenes Blatt mehr (Verena Mikeleit 2012). Die
Arbeitsweise der engen Zusammenarbeit mit verschiedenen Gewerken ermöglicht
nicht nur eine Kosteneinsparung, sondern auch eine erhebliche Produktivitätssteige-
rung (Borrmann et al. 2015). Wird von Building Information Modeling gesprochen, so
2 BIM – Building Information Modeling
2 BIM – Building Information Modeling 15
ist eine Methode der optimierten Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Ge-
bäuden mit Hilfe von Softwares gemeint (Krygiel und Nies 2008).
BIM ist die Idee eines virtuellen Gebäudedatenmodells, das von der Planung bis zum
Rückbau von den verschiedenen Fachbereichen benutzt und weiterentwickelt wird
(siehe Abbildung 2). Es ist ein virtueller Austausch von Produktdaten über den kom-
pletten Herstellungs- bzw. Lebenszyklus (Borrmann et al. 2015). So bedeute BIM im
erweiterten Sinn auch Kommunikation (Krygiel und Nies 2008).
Das Modell beinhaltet neben den geometrischen Daten, auch konkrete Bauteilinforma-
tionen über die Art und Eigenschaften bis hin zu bauphysikalischen Daten. Diese se-
mantischen Informationen sind charakteristisch für ein Bauwerksmodell (Borrmann et
al. 2015). Beispielsweise werden beim Bauteil „Wand“ zusätzlich zur Dicke, Materialart
und Höhe ferner auch der U-Wert und die Beziehungen zu anderen Bauteilen hinter-
legt.
Die neue Ära der 5D-Bauwerke ist geboren, in der neben den drei geometrischen Da-
ten auch die Zeit- sowie die Vorgangskomponente eine Rolle spielen (Verena Mikeleit
2012). Dies wurde erst durch den Weltmarktführer von 3D-Softwares Autodesk, der in
Kapitel 2.4 vorgestellt wird, möglich (Autodesk 2010b).
Abbildung 2: BIM-Prozess (Borrmann et al. 2015)
2 BIM – Building Information Modeling 16
Eine Weiterentwicklung von BIM ist das sogenannte as-built BIM. Hierbei handelt es
sich um die realitätsnahe Modellierung eines bereits existierenden Gebäudes und
nicht, wie ursprünglich, eines Neubaus. Im Bereich des Facility Managements schei-
nen potenzielle Vorteile signifikant zu sein (Ehm und Hesse 2014). Beispielsweise kön-
nen über das virtuelle Gebäudedatenmodell die Instandhaltung der TGA, der Energie-
haushalt oder fällige Qualitätskontrollen überschaubarer erfasst werden (Volk et al.
2014).
2.2 Geschichtliche Entwicklung von BIM
Schon in den 1980er Jahren entwickelte sich das Computer-Aided Design (CAD), das
den Weg vom Zeichenbrett hin zum digitalen Plan ebnete (Softtech GmbH 2017). Hier
sind jedoch nur 2D-Zeichnungen, die lediglich aus Linien bestehen, möglich.
Angesichts der erhöhten Nachfrage der Architekten nach komplexen Strukturen und
Formen entstand das Computer-Aided Architectural Design. Mit dessen Hilfe stellten
objekt-parametrische Modelle kein Problem mehr dar, da ein Katalog aus vordefinier-
ten bauspezifischen Objekttypen vorlag.
Wie in Abbildung 3 zu sehen entwickelte sich aus dem CAAD nach und nach das in-
telligente BIM. Durch die hier verwendeten semantischen Objekte entsteht ein para-
metrisches Modell, welches zu weiteren Verarbeitungen in Simulationen benutzt wer-
den kann (Donath 2009).
Bereits in den frühen 2000er Jahren wurde BIM in Pilotprojekten eingesetzt. Offiziell
kam der Begriff „BIM“ 2003 jedoch dank der Firma Autodesk aus den USA nach Eu-
ropa (Borrmann et al. 2015; Volk et al. 2014).
Abbildung 3: von 2D zu BIM (BIM im Bauwesen – Planungsprozess im Wandel 2015)
2 BIM – Building Information Modeling 17
2.3 Arten von BIM
Building Information Modeling wird in technologische Stufen unterteilt. Es wird zwi-
schen dem Anwendungsumfang des Gebäudemodells und der Hinsicht, welche Soft-
ware benutzt wird, differenziert.
Little bim ist auch als Insellösung bekannt. Das bedeutet, dass das Gebäudemodell
nur für eine fachspezifische Lösung verwendet wird. Das Modell dient nicht der Wei-
terverarbeitung durch andere Gewerke. Hier wird zwar die Produktivität gesteigert,
doch dem entscheidenden Kommunikationsfaktor wird keine Beachtung geschenkt
(Albrecht 2015).
Dem gegenüber steht BIG BIM, die integrierte Lösung. Das Gebäudemodell wächst
kontinuierlich und wird über mehrere Fachbereiche und Lebenszyklusphasen verwen-
det (Borrmann et al. 2015). Hilfe für eine umfassende Kommunikation und einen lü-
ckenlosen Datenaustausch bieten verschiedene Internetplattformen an.
Zuletzt wird unterschieden, ob die verwendeten Softwareprodukte nur einem Hersteller
entsprungen sind oder ob es sich um nicht einheitliche Datenformate handelt. Beim
closed BIM werden nur herstellergebundene Programme verwendet, wodurch der Da-
tenaustausch zwar erleichtert wird, die Produkte jedoch einseitig bleiben.
Open BIM ermöglicht hingegen den Austausch über verschiedene Softwares. Dies
bringt den Vorteil der Herstellerunabhängigkeit, aber auch den Nachteil einer Daten-
transformationsschnitttstelle, in der das Risiko des Datenverlustes enorm ist. Um diese
Fehlerquelle zu eliminieren, wurde in den 1990-er Jahren die Internationale Allianz für
Interoperabilität gegründet. Heute ist sie unter dem Namen buildingSMART und für ihr
herstellerunabhängiges Datenformat IFC bekannt (Borrmann et al. 2015).
Die Abbildung 4 zeigt die möglichen Kombinationen der zwei oben genannten Aspekte.
2 BIM – Building Information Modeling 18
Abbildung 4: (1) little closed BIM, (2) little open BIM, (3) BIG closed BIM, (4) BIG open BIM (Thomas Liebich, Carl-Stephan Schweer, Siegfried Wernik 2011)
2.4 Autodesk
Das 1982 von John Walker gegründete Software-Unternehmen Autodesk gilt als „Pio-
nier der CAD-Welt“ (Autodesk 2010b). Es bietet neben Konstruktionslösungen für die
Architektur und Planung, auch Programme für die Medien- und Unterhaltungsbranche.
Entsprechende Filme wurden bereits mit 15-Oscars ausgezeichnet (Autodesk 2010a).
Laut Autodesk nutzen mehr als 10 Millionen Anwender ihre Softwares, die in vielen
Ingenieurbüros und Designstudios schon lange als Standards gelten (Autodesk 2013).
Im Jahre 2016 fand man diesen Namen unter den Top 50 der „The World‘s Most Inno-
vative Companies“ (Forbes).
2.4.1 AutoCAD
Das als Flaggschiff-Produkt bekannte AutoCAD ist zum Inbegriff von CAD geworden.
Es ist ein vektororientiertes Zeichenprogramm, das heißt Objekte werden nur mit Hilfe
von grafischen Primitiven, wie Linien und Kurven, konstruiert. Das spezifische Bauteil,
beispielsweise eine Wand, wird nur als Quader erkannt. Die Fähigkeit semantische
Informationen zu hinterlegen fehlt. Dadurch ist AutoCAD für eine BIM-basierte Arbeits-
weise nicht ausreichend. Um ebenfalls im Bereich der Versorgungstechnik konkur-
renzfähig zu bleiben, wurde AutoCAD MEP eingeführt (Autodesk).
2 BIM – Building Information Modeling 19
2.4.2 Revit
Autodesk Revit dahingegen wurde speziell auf das Building Information Modeling aus-
gerichtet und dient als Dokumentations- und Entwurfsplattform, die die Pläne der Fach-
planer aus der Architektur (Revit Architecture), Tragwerksplanung (Revit Structure)
und technischen Gebäudeausrüstung (Revit MEP) in einem virtuellen Gebäudemodell
vereint.
Alle Informationen des Gebäudeprojekts, wie zum Beispiel Bauteilmaterialen, Kosten
und Zeitpläne, sind in einem Revit-Modell und dessen zahlreichen Plänen paramet-
risch verknüpft. Dadurch werden Änderungen, die an einer Stelle vorgenommen wer-
den, automatisch in anderen Ansichten sowie Schnitten aktualisiert. Dementsprechend
befindet sich das ganze Modell und das Projekt immer auf dem neuesten Stand (Au-
todesk 2016).
2.5 Geschichte und Einsatzbereich der BIM7 GmbH
Als im Mai 1997 das Ingenieurbüro Detlef Malinowsky, genannt IBDM, gegründet
wurde, ahnte niemand, dass hieraus einmal ein Ingenieurbüro entstehen würde, das
mit dem Begriff BIM in Verbindung gebracht werden könnte.
Die IBDM bestand ursprünglich aus dem Herrn Malinowsky und einem weiteren Mitar-
beiter. Heute umfasst das Unternehmen sechs feste und zehn freie Mitarbeiter. Bis
2003 bot es lediglich Beratungsleistungen im messtechnischen Bereich an, das heißt
Inbetriebnahmen von RLT-, Heizungs-, Kälte-, Klima- und weiteren Anlagen oder
Brandschutzklappenprüfungen (IBDM GmbH).
Aufgrund der Tatsache, dass das Unternehmen als Ingenieurbüro gegründet wurde,
konnten ausschließlich Dienstleistungen angeboten werden. Um ebenfalls Produkte
an Kunden verkaufen zu können, entstand die IBDM GmbH. So wurde die Beratungs-
leistung durch den zusätzlich möglichen Anlagenbau erweitert. Jedoch wurden Hei-
zungs- und Solaranlagen eher um- statt neugebaut.
Heute liegt der Schwerpunkt auf der Inbetriebnahme sowie der pneumatischen und
hydraulischen Einregulierung mittels Messtechnik. Der Komponentenverkauf spielt nur
noch eine untergeordnete Rolle.
Bei den zahlreichen Optimierungen von Bestandsanlagen, die die IBDM die letzten
Jahre über betreut hatte, traten mehrfach dieselben Mängel auf:
2 BIM – Building Information Modeling 20
- Fehlerhafte hydraulische Konzepte
- Ungenügende bis gänzlich nicht vorhandene Überwachungsmöglichkeiten der
Anlagen
- Kaum bis gar kein regeltechnisches Verhalten der Anlagen
- Fehlerhafte Pläne bzw. Dokumentationen der Bestandsanlagen
- Fehlen von Innovationen in der Anlagentechnik sowie in den Energiekonzepten
Aufgrund dieser unzufriedenen Erkenntnisse und dem Bedarf an einer durchgehenden
ausführlichen Planung wurde im Herbst 2015 die BIM7 GmbH (siehe Abbildung 5) ins
Leben gerufen.
Abbildung 5: BIM7 GmbH Logo (BIM hoch 7 GmbH - Generalplaner nach dem BIM Standard 2016)
Die siebte Potenz steht genau genommen für ein 7D-Modell. Die ersten fünf Standard-
dimensionen sind die drei geometrischen Koordinaten, die Zeit- und Kostenkompo-
nente. Anschließend wird noch auf das Gebäude, wie es in der Realität gebaut wurde,
Bezug genommen („as-built-Modell“). 6D kann sich entweder auf zusätzliche Bautei-
linformationen beziehen, wie zum Beispiel Wartungsinformation (Aengenvoort). Ande-
rerseits versteht man unter der sechsten Dimension auch den Nachhaltigkeitsaspekt.
Hier werden energetische Analysen und/ oder Zertifizierungen, wie LEED, erarbeitet
(BIM 3D,4D, 5D, 6D & 7D 2015). Die siebte Dimension stellt das Facility Management,
das heißt die Benutzung, Verwaltung und Wartung der TGA, dar (siehe Abbildung 6).
2 BIM – Building Information Modeling 21
Abbildung 6: Dimensionen des Gebäudemodells (Thomas Liebich, Carl-Stephan Schweer, Siegfried Wernik 2011)
Wie die Geschichte des Unternehmens zeigt, liegen die Erfahrungen ausschließlich in
der Versorgungstechnik. Dazu kommt noch, dass die Planungen ausschließlich mit der
Software Autodesk Revit durchgeführt werden, wodurch sich abzeichnet, dass es sich
in diesem Unternehmen um little closed BIM handelt. Doch der Blick geht in Richtung
BIG open BIM. Zukünftig wird die BIM7 GmbH ein breitgefächertes Ingenieurbüro und
Dienstleistungsunternehmen sein, das neben der technischen Gebäudeausrüstung
auch Architektur- und Tragwerksplanung anbieten kann.
2.6 Vor- und Nachteile von BIM am Beispiel der BIM7 GmbH
Der Entschluss auf eine BIM-basierte Arbeitsweise umzusteigen, bringt sicherlich
mehr Vorteile als Nachteile, jedoch sollte letzteres nicht vernachlässigt werden.
Zuerst müssen Hard- sowie Softwares erworben werden, was natürlich mit erheblichen
Kosten verbunden ist. Des Weiteren muss das Personal weitergebildet werden. Die
BIM7 GmbH hat sich Autodesk Revit anfangs durch zahlreiche YouTube-Tutorials und
BIM-Blogs autodidaktisch angeeignet. Nachdem die Grundlagen gefestigt waren und
es tiefer in die Materie ging, wurde auf Schulungen der Firma Autodesk zurückgegrif-
fen. Diese sind wiederum kostenintensiv, weshalb es sinnvoll war, sich vorher mit der
Benutzeroberfläche und den einfachsten Funktionen bekanntzumachen, um anschlie-
ßend einen fortgeschritteneren Kurs in Anspruch nehmen zu können.
Viele BIM-Softwarelösungen, so auch Autodesk Revit, bieten häufig sogenannte Kol-
lisionsprüfungen an, die aufzeigen, wo gegebenenfalls Durchbruche nötig sind. Diese
2 BIM – Building Information Modeling 22
kommen meist erst auf der Baustelle zum Vorschein. Folglich müssen zusätzliche Pla-
nungen vorgenommen werden, die erneut Kosten auslösen.
Auch ist eine parallele Mengenermittlung möglich, die durch Plug-Ins oder in externen
Programmen vorgenommen werden kann (Borrmann et al. 2015).
Aufgrund der Tatsache, dass BIM vor allem im Bereich der TGA nicht häufig eingesetzt
wird, ist die Nachfrage an eine breitgefächerte Auflage der benötigten Bauteilfamilien
gering, weshalb die bereits existierenden Familien nicht ausgereift sind (Volk et al.
2014). Beispielsweise fehlen oft ausführliche Beschreibungen, die für eine Ausschrei-
bung des Projekts benötigt werden.
Da die BIM7 GmbH ein noch sehr junges Unternehmen ist und ihre Kunden sowie ihre
Kollegen aus anderen Fachbereichen noch nicht viel Wert auf eine BIM-basierte Ar-
beitsweise legen, kommt der entscheidende Kommunikationsfaktor über das Gebäu-
demodell viel zu kurz. Zumal lediglich die BIM7 GmbH mit Revit arbeitet, wird dieses
Modell nicht weitergegeben oder -bearbeitet. Zusätzlich arbeiten die meisten Architek-
turbüros zurzeit noch mit CAD-Systemen, wodurch diese DWGs manuell in Revit ein-
gearbeitet werden müssen. Dieser Arbeitsschritt wäre in einem komplett BIM-basierten
Projektablauf nicht von Nöten, da die Architektur diese bereits in das Gebäudemodell
selbstständig einlesen würde.
3 Grundlagen der Bestandsaufnahme 23
Die Erstellung eines Gebäudedatenmodells eines Bestandsbauwerks verlangt nach
geometrisch korrekten Daten und zusätzlichen Informationen über den baugeschicht-
lichen Hintergrund sowie der Baubeschreibung, „mit der bauwerksrelevante Sachver-
halte in Gestalt von alphanummerischen Informationen dokumentiert werden“ (Borr-
mann et al. 2015). Diese Informationen sind unverzichtbar für das Planen und Bauen
im Bestand.
Im Vordergrund von BIM werden neue Anforderungen an die Bauaufnahmen gestellt.
Waren vorher die Resultate nur 2D-CAD-Zeichnungen, die in Grundrissen, Schnitten
und Ansichten dargestellt wurden, sind es jetzt „virtuelle dreidimensionale Bauwerks-
modelle mit volumenorientierter Objektmodellierung inklusive deren Semantik und Be-
ziehungen sowie ggf. beschreibender Eigenschaften“ (Borrmann et al. 2015).
Im Folgenden werden die Motive und die drei gängigsten Möglichkeiten einer Be-
standsaufnahme erläutert.
3.1 Gründe für eine Bestandsaufnahme
Durch die Steigerung der Einwohnerzahlen in den Städten wird Wohnen immer teurer.
Um diese Situation vor allem in den deutschen Großstädten, Ballungsräumen und Uni-
versitätsstädten zu entspannen, können laut einer Studie der Technischen Universität
Darmstadt und des Pestel-Instituts Hannover durch eine Dach-Aufstockung 1,5 Mio.
neue Wohnungen entstehen (Zentralverband Deutsches Baugewerbe). Eine weitere
Möglichkeit ist die Modernisierung von Altbauwohnungen auf den jetzigen Energie-
standard, denn auch hier gibt es Potential zum Ausschöpfen (Energieberatung).
Um solche Bauten anständig und effizient planen zu können, spielt eine ausführliche
Bestandsaufnahme die entscheidende Rolle im Planungsprozess. Die Auswertung
dieser Daten und die Erstellung von Grundrissen, Ansichten und Schnitten bzw. eines
virtuellen Modells bilden das Fundament der Planung.
3.2 Möglichkeiten der Bestandsaufnahme im CAD
Bei Bestandsaufnahmen ist nicht die Menge der Daten entscheidend, sondern die
Brauchbarkeit und Informationen der Daten. Die Aufnahme stellt das Fundament der
3 Grundlagen der Bestandsaufnahme
3 Grundlagen der Bestandsaufnahme 24
Planung dar und ist somit möglichst fehlerfrei zu dokumentieren und analysieren
(Bielefeld und Wirths 2010). Zudem darf nicht der Anspruch gestellt werden, dass alle
Informationen über das Gebäude mit einer einzigen Objektbegehung gesammelt wer-
den können. Vielmehr ist das Aufnehmen des Bestands ein Prozess, der sich mit der
Zeit vervollständig und auch gegebenenfalls mit Hypothesen, wie zum Beispiel über
die Beschaffenheit der Bausubstanz, zufriedengeben muss (Donath 2009).
Wichtige Bestandteile, die bei einer Bausubstanzaufnahme nicht fehlen dürfen, sind
(Donath 2009):
- Geometrische Informationen
- Alphanummerische Informationen
- Relationale Informationen
- Multimediale Informationen
- Baufachliche Einschätzungen
All das muss säuberlich und übersichtlich abgelegt und dokumentiert werden.
Dadurch, dass diese Inhalte verschiedenartig ausgewertet werden, kann es oft dazu
kommen, dass die Ordnung und Nachvollziehbarkeit darunter leiden. Folglich ist der
Trend zu dreidimensionalen Modellen, die den Ist-Zustand (as-built) darstellen und das
weitgefächerte Wissen gebündelt speichern, zu erkennen (Borrmann et al. 2015).
Im folgenden Kapitel werden die gängigsten Methoden zur Aufnahme von Bestands-
bauwerken erläutert.
3.2.1 Tachymeter
Tachymetrie bedeutet aus dem Griechischen übersetzt „schnelles Messen“. Der Ta-
chymeter kann neben dem Winkel zugleich auch die Distanz messen (Bielefeld und
Wirths 2010). Die Messgenauigkeit liegt bei ca. < 0,2 cm (Donath 2009), wobei sich
dieser Wert in den letzten acht Jahren um einiges verbessert hat.
Dieses geodätische Messverfahren dient laut dem Lexikon der Geowissenschaften
hauptsächlich der Plan- und Kartenherstellung. Borrmann et al. 2015 sind jedoch der
Meinung, dass „die Tachymetrie in der Bauwerksvermessung nach wie vor eine große
Bedeutung [besitzt]“. Vermutlich gehen die Meinungen hier auseinander, da zeitbe-
dingt mehrere Tachymeter entwickelt wurden, die unterschiedliche Gebrauchsberei-
che abdecken.
3 Grundlagen der Bestandsaufnahme 25
In der Tachymetrie werden nur Objektpunkte von einem Standpunkt aus anvisiert und
gegebenenfalls an einen angeschlossenen oder über Bluetooth verbundenen Laptop
gesendet, der diese Daten auswertet und in einem Koordinatensystem zusammenfügt
(Bielefeld und Wirths 2010). Diese sogenannten Reflektorprismen können direkt oder
exzentrisch angepeilt werden. Seit einigen Jahren sind jedoch bereits Tachymeter
Standard, die auch reflektorlos funktionieren. Hier ist der Laserstrahl sichtbar und auf
Ecken und Kanten muss Acht gegeben werden, da diese Teilreflektionen das Ergebnis
verfälschen könnten (Borrmann et al. 2015).
Abbildung 7: Tachymetrisches Aufmaß (Donath 2009)
Eine dreidimensionale Modellierung auf der Basis von tachymetrischen Daten ist
durchaus möglich, jedoch aufgrund der punktuellen Messung bei außergewöhnlicher
Architektur eher unvorteilhaft. Deswegen findet das tachymetrische Einzelpunktverfah-
ren in der Praxis meist in Kombination mit dem traditionellen Handaufmaß Anwendung
(Borrmann et al. 2015).
3.2.2 Photogrammetrie
Die Photogrammetrie ist ein Messverfahren, um hauptsächlich Bauaufnahmen im Au-
ßenbereich, von Bauwerken mit großen Innenräumen oder beispielsweise von denk-
malgeschützten Bauten mit hoher Detaildichte durch photographische Abbildungen zu
erhalten (Borrmann et al. 2015). Sie kann zum einen in die terrestrische, das heißt mit
Aufnahmestandorten auf der Erde, und zum anderen in die sogenannte Aerophoto-
grammetrie, also Luftbildmessung, unterteilt werden (Donath 2009).
3 Grundlagen der Bestandsaufnahme 26
Ein weiterer Zweig der terrestrischen Messung ist die Nahbereichsphotogrammetrie,
die auch als Architekturphotogrammetrie bekannt ist. Hier werden Aufnahmen aus ge-
ringer Entfernung verarbeitet (Donath 2009). Dadurch können einzigartige architekto-
nische Besonderheiten hervorgehoben und detailliert abgebildet werden (Baik 2017).
Genau genommen sind unter Luftbildmessungen Aufnahmen aus bemannten Luftfahr-
zeugen gemeint. Doch in den letzten Jahren gab es erhebliche Fortschritte in der Tech-
nik der „Unmanned Aerial Vehicles“, kurz UAV, wie beispielsweise Drohnen oder Klein-
luftschiffe, wie Zeppeline. Diese Methode hat den Vorteil, dass aufgrund ihrer Lage
unerreichbare Bereiche (z.B. Dachflächen) erfasst werden können (Borrmann et al.
2015).
Abbildung 8: Projektive Entzerrung: Ausgangsbild (links) und entzerrtes Ergebnis (rechts) (Donath 2009)
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei diesem Verfahren der größte Arbeits-
aufwand in der Bearbeitung und Zusammenführung der Bilder liegt, denn diese sind
infolge der Zentralprojektion verzerrt (siehe Abbildung 8). Aufgrund dieser hier nicht
erläuternden, aufwendigen Auswertung ist die Photogrammetrie in der Bauaufnahme-
praxis eher selten anzutreffen (Donath 2009).
3.2.3 3D-Laserscanning
Die neuste Methode zur Aufnahme von Bestandsbauwerke ist das Laserscanning. Hier
werden Flächen rasterförmig abgetastet und in Form von Abermillionen von Punkten
(Punktwolke) hinterlegt (Donath 2009). Jeder dieser Punkte besitzt seine eigenen 3D-
Koordinaten und gegebenenfalls auch seine eigene Farbeigenschaft (Wang et al.
2015).
Das Laserscanning ist vor allem im Industrie- und Anlagenbau kaum mehr wegzuden-
ken. Insbesondere in diesem komplexen und sehr strukturierten Anwendungsbereich
3 Grundlagen der Bestandsaufnahme 27
ist dieses Verfahren das effektivste und effizienteste gegenüber den zwei oben vorge-
stellten (Donath 2009). Die Messgenauigkeit wird auf zwei bis fünf Millimeter geschätzt
(Borrmann et al. 2015).
Jedoch schrecken noch einige vor diesem Aufnahmeverfahren zurück, da die Anschaf-
fung der Geräte und der adäquaten Softwares teuer und die Einarbeitung jener sehr
zeitaufwändig sind (Baik 2017). Auch ist die Datennachverarbeitung der entstandenen
Punktwolke anfangs zeitintensiv. Dies kann indes mit Softwares schnell und einfach
gelöst werden, die gleichzeitig die Semantik und Beziehungen herstellen können (Borr-
mann et al. 2015). Im Gegensatz zur Photogrammetrie ist das Laserscanning nicht in
Größe der zu bemaßenden Fläche oder in den Licht- und Wetterbedingungen begrenzt
(Wang et al. 2015).
4 Gebäudescanning und BIM 28
Aufgrund von Ressourcenknappheit, Umweltproblemen und den damit verbundenen
Herausforderungen in der Nachhaltigkeitsfrage finden Recycling und Ressourceneffi-
zienz immer mehr Anklang in den verschiedenen Bereichen des Baugewerbes (Volk
et al. 2014). Hier besteht das größte Potenzial Ressourcen einzusparen und nachhaltig
zu wirtschaften, da laut statistischem Bundesamt im Jahre 2014 52 % des gesamt-
deutschen Abfallaufkommens in dieser Branche vermerkt werden konnte (siehe Abbil-
dung 9) (Statistisches Bundesamt 2014).
Abbildung 9: Abfallaufkommen nach Abfallströmen in Deutschland (2014) (Statistisches Bundesamt 2014)
Vor allem in Industrieländern, in denen im Vergleich zu Schwellenländern wenige Neu-
bauten entstehen, spielen eine ausgeglichene Instandhaltung und ein materialentspre-
chender Rückbau bei Bestandsgebäuden eine zentrale Rolle. In diesen Ländern ver-
schob sich in den letzten Jahren der Trend vom Neubau in Richtung Renovierung,
Gebäudenachrüstung und Dekonstruktion. Um diese Entwicklung zu erleichtern und
effizienter umzusetzen, ist BIM das ideale Werkzeug. Aus den genannten Gründen
4 Gebäudescanning und BIM
4 Gebäudescanning und BIM 29
wird der Einsatz von einem durchgehenden Gebäudedatenmodell vor allem bei Be-
standsbauwerken weiter vorangetrieben (Volk et al. 2014).
4.1 Anwendungsbeispiel
Das Mehrfamilienhaus aus dem Jahre 1918 liegt in der Gemeinde Hohenbrunn, im
Landkreis München. Diese Gemeinde gliedert sich weiter in den Ortsteil Riemerling
auf. Das Objekt befindet sich am Gangsteig 76 (siehe Abbildung 10).
Abbildung 10: Lage des Mehrfamilienhauses (Google Maps)
Abbildung 11: Draufsicht auf das gesamte Grundstück (Punktwolke) (Faro)
4 Gebäudescanning und BIM 30
Das Grundstück beläuft sich auf ca. 2,7 Hektar. Hierauf befinden sich das Haupthaus
und ein kleinerer Anbau (siehe Abbildung 11). Zusätzlich gibt es noch ein Gartenhäus-
chen, das in diesem Projekt vernachlässigt wird.
Das Haupthaus ist zum Teil zweistöckig, zum Teil einstöckig und besitzt zudem noch
zwei separate Kellerabteile. Es kann in drei Teile gegliedert werden; den östlichen Teil
mit dem Eingang, der hauptsächlich genutzt wird. Hier befinden sich das Elternschlaf-
zimmer, die Küche, das Bad und der Essbereich. Über dem Hauseingang liegt das
große Kinderzimmer. Der mittlere und einstöckige Teil des Hauses ist der Wohnbe-
reich, mit angrenzender Waschküche. Im westlichen Teil findet sich noch ein Ruhe-
raum und darüber ein Schlafzimmer. An diese grenzen nördlich wieder ein Bad und
eine Küche (siehe Abbildung 12).
Abbildung 12: Draufsicht vom Haupthaus und Anbau (Faro)
Das Haupthaus besitzt insgesamt sechs Schlaf- bzw. Wohnzimmer, zwei Bäder und
zwei Küchen. Der kleine Anbau ist dagegen durch ein Durchgangszimmer getrennt in
zwei Parteien aufgeteilt: eine Einzimmerwohnung mit Wohnküche und kleinem Bad,
und eine Wohnung mit großem Wohnbereich, angrenzender Küche mit einem Essbe-
reich und einem Schlafzimmer. Letztere besitzt nebenan auch noch ein Bad und eine
Abstellkammer.
4 Gebäudescanning und BIM 31
4.2 Der Laserscanner
Für das Laserscanning wurde der Focus3D X 130 der Firma Faro verwendet. Dieser
eignet sich wegen seiner Reichweite von bis zu 130 Metern sehr gut für das Scanning
im Außen- und Innenbereich. Seine Distanzgenauigkeit wird auf ca. ± 2mm geschätzt.
Durch sein spezielles Gehäuse ist er gegen Außenbedingungen wie Staub, Regen und
Schmutz ideal für den mobilen Einsatz geschützt. Die Bedienung erfolgt über einen
kleinen Touchscreen an der Seite (siehe Abbildung 14) (Faro).
Der Laserstrahl wird über einen horizontal drehenden Spiegel (Kippachse) abgelenkt.
Ferner dreht sich der Scanner um die eigene Achse, die sogenannte Stehachse, womit
Vertikal- als auch Horizontalprofile abgesichert sind (siehe Abbildung 13) (Schulz und
Igensand 2004). Seine Messrate beträgt bis zu 976.000 Punkte pro Sekunde (Faro).
Abbildung 13: Messverfahren des Laserscanners (Braunes)
Beim vorliegenden Streckenmessverfahren handelt es sich um ein Phasenvergleichs-
messverfahren. Hierbei werden Lichtwellen mit differenter Wellenlänge ausgestrahlt
(Frohriep und Zimmermann 2008). Die reflektierten Wellen werden verarbeitet und mit-
einander verglichen. Aus der Phasenverschiebung lässt sich folglich der zurückgelegte
Weg ermitteln (siehe Abbildung 13) (Laserscanning Europe GmbH).
Dieses Verfahren eignet sich hervorragend für Scannings im Außenbereich, da es un-
empfindlich auf kurzzeitige Messunterbrechungen, wie beispielsweise vorbeilaufende
Menschen oder bewegte Blätter, reagiert (Ajlani 2008). Vor allem bei limitierten Reich-
weiten und komplexen Geometrien kristallisiert sich dieses Verfahren heraus. Es weist
trotz einer hohen Messgeschwindigkeit eine hohe Genauigkeit auf (Laserscanning Eu-
rope GmbH).
4 Gebäudescanning und BIM 32
Abbildung 14: Faro Focus3D X 130 (Faro)
4.3 Vorgehen beim Scanning
Im Gegensatz zur Tachymetrie wird bei der Laserabtastung das Objekt durch ein will-
kürliches Raster mit einer Schar von Punkten aufgenommen (siehe Abbildung 15)
(Frohriep und Zimmermann 2008). Jedoch müssen bei einem Scan mindestens drei
Referenzpunkte aus dem vorherigen Scan zu sehen seien, damit aus den einzelnen
Aufnahmen eine geschlossene Punktwolke und somit eine lückenlose Zuordnung ge-
währleistet werden kann.
Die neuste Software-Generation ermöglicht bereits das Arbeiten ohne Referenzen.
Anhand der Baugeometrie werden die einzelnen Scans zusammengesetzt, wobei Flä-
chen und markante Punkte in jeder einzelnen Aufnahme analysiert und miteinander
abgeglichen werden (Dold und Brenner 2007).
Dieses vereinfachte Verfahren kann bei Kleinprojekten mit bis zu ca. 30 Aufnahmen
angewandt werden (Dold und Brenner 2007). Im vorliegenden Projekt wurden ca. 90
generiert, so dass die oben genannte Methode nicht verwendet werden konnte. Aus
diesem Grund kamen Hilfsmittel zum Einsatz.
Abbildung 15: Vergleich der Punktaufnahme bei der Tachymetrie und beim Laserscanning (Frohriep und Zimmer-
mann 2008)
4 Gebäudescanning und BIM 33
Als solche wurden zum einen statisch aufgeladene Zielmarken (siehe Abbildung 16)
verwendet, die sich dadurch mühelos an Wand-, Fenster- oder Schrankflächen anbrin-
gen lassen können. Ebenfalls existieren magnetische Targets, die auf eisenhaltigen
Oberflächen haften bleiben, jedoch hier nicht gebraucht wurden.
Zum anderen wurden Referenzkugeln mit einem Durchmesser von 14 Zentimetern
(siehe Abbildung 17) benutzt. Diese sind auf einem magnetischen Stiel geschraubt,
wodurch das Befestigen deutlich flexibler und angenehmer wird. Darüber hinaus sind
sie mit einem besonderen Kunststoff überzogen, um das Reflexionsverhalten zu opti-
mieren.
Um die Referenzpunkte zu markieren, wurde je ein Vermarkungsaufkleber (siehe Ab-
bildung 18) platziert. Dies hat den Vorteil, dass auch noch nach längeren Zeitabstän-
den die Zielpunktorte erkannt werden und problemlos mit den Aufnahmen fortgefahren
werden kann.
Abbildung 16: Zielmarken/ Targets (Laserscanning Europe GmbH)
Abbildung 17: Referenzkugel (Laserscanning Europe GmbH)
4 Gebäudescanning und BIM 34
Abbildung 18: 3D-Messpunkt-Vermarkungsaufkleber (Laserscanning Europe GmbH)
Aufgrund der Tatsache, dass sich die BIM7 GmbH nicht mit dem Laserscanning be-
schäftigt und somit auch nicht die Gerätschaften sowie das Know-How dafür besitzt,
wurde die Cavicon GmbH mit diesem Teil des Projekts beauftragt.
Die Aufnahmen wurden mithilfe vom Herrn José Carlos Vicente Plaza, dem Geschäfts-
führer von Cavicon, aufgenommen. Das Konstruktionsbüro wurde im Jahr 2009 ge-
gründet und beschäftigt sich vor allem mit Bestandsdokumentationen und 3D-La-
serscannings des Industrie- und Anlagenbaus (Vicente). Erstmals wurde hier an einem
Mehrfamilienhaus gearbeitet (siehe Abbildung 19).
Abbildung 19: erster Laserscan im Außenbereich
4 Gebäudescanning und BIM 35
Um zu vermeiden, dass zu viele Aufnahmen gemacht werden müssen, ist stets auf
eine logische Platzierung des Laserscanners sowie der Referenzpunkte zu achten.
Beispielsweise muss auf geschlossene und geöffnete Türen geachtet werden. So
wurde einmal eine Aufnahme mit geschlossener und einmal mit geöffneter Tür ge-
macht, um die Verknüpfungen der Scans zu gewährleisten (siehe Abbildung 20). Die
Platzierung der Zielpunkte nahm im Vergleich zur Messung mehr Zeit in Anspruch.
Abbildung 20: Bauaufnahme bei geschlossener (links) und geöffneter Türe (rechts) (Faro)
Zudem wurden immer vier statt der mindestens benötigten drei Referenzkugeln wie-
derholt, um eine ausreichende Standortausrichtung zu sichern und die Gefahr, dass
ein Zielzeichen verdeckt sein könnte, zu minimieren.
Am besten sind die Zielpunkte an Raumübergängen wie Türrahmen bzw. Fenstern
(Verknüpfung zum Außenbereich) zu platzieren. Um sicherzugehen, wurden in verwin-
kelter Umgebung mehr Aufnahmen gemacht.
In Abbildung 21 ist eine beispielhafte Positionierung der Referenzkugeln im westlichen
Kellerraum zu sehen. Hier wurde eine Kugel am magnetischen Türrahmen befestigt.
Die beiden äußeren Kugeln am Bildrand stehen je in einem Türbereich und die beiden
Kugeln in der Raummitte sind aus jedem Winkel zu sehen.
4 Gebäudescanning und BIM 36
Abbildung 21: Referenzkugel Aufbau im westlichen Keller
Die Anzahl der Scanstandorte kann der Abbildung 22 entnommen werden. Aufgrund
der Größe und der verwinkelten Raumanordnung im Haupthaus befinden sich hier die
meisten.
Abbildung 22: Übersicht über die Scanorte (Faro)
4 Gebäudescanning und BIM 37
Da eine Messung auf ca. acht Minuten ausgerichtet war (je Aufnahme 28 Millionen
Punkte), musste bei einer Akkulaufzeit von 4,5 Stunden und insgesamt 86 Aufnahmen
letztlich dreimal aufgeladen werden.
Die Zwischenzeit wurde für die Registrierung der Aufnahmen genutzt. Bei einigen
Scans wurden die Referenzpunkte zum Teil nicht erkannt oder waren verdeckt, wes-
wegen solche Aufnahmen zusätzlich manuell in Scene von Faro bearbeitet werden
mussten.
Die endgültige Punktwolke wurde anschließend bereinigt, das heißt unbrauchbare Da-
ten, wie zum Beispiel die Einfahrt des Hauses oder der Garten, wurden entfernt. Folg-
lich reduzierte sich die Datenmenge von 136 auf 106 GB, was die Arbeiten am Laptop
aufgrund der geringeren Prozessorleistung vereinfachte.
4.4 Weitere Beispiele
Laut Ehm und Hesse 2014 hat sich das 3D-Laserscanning bereits im Bereich der Be-
standsvermessung etabliert. Dieses Verfahren wird oft bei historischen und/ oder
denkmalgeschützten Bauten verwendet, wodurch der Begriff des „Historic Building In-
formation Modeling“ (kurz: HBIM) entstand (Baik 2017).
4.4.1 Cloud to BIM to FEM
Beispielsweise wurde die Burg Masegra in Sünders, im Süden Italiens, für eine Res-
tauration aufgenommen, denn historisch bedingt lagen keine aktuellen Pläne vor. Die
Burg wurde mehrfach zerstört und wiederaufgebaut, jedoch existierte keine präzise
Chronologie über die gemachten Umbauten.
Die entstandene Punktwolke wurde ebenfalls in Revit bearbeitet und zusätzlich sta-
tisch berechnet (Barazzetti et al. 2015). Hier wurde beispielsweise das Rissbild der
Außenwände in einer Simulation mit dem in der Realität verglichen (siehe Abbildung
23), denn Oberflächendiskrepanzen können durch spezielle Softwares erkannt wer-
den.
4 Gebäudescanning und BIM 38
Abbildung 23: Vergleich der Rissbildungen in einer Simulation (links) und in der Realität (rechts) (Barazzetti et al.
2015)
4.4.2 Cloud to BIM to GIS
Anlässlich der Restauration und der Erhaltung des historischen Nasif Hauses, in der
wichtigsten Hafenstadt Saudi-Arabiens, Dschidda, wurde eine 3D-Umsetzung mittels
GIS angeordnet, die ein semantisches Modell erzeugt und dieses anschließend in sei-
ner geographischen Umgebung darstellt (siehe Abbildung 24). Wie in Abbildung 25 zu
sehen ist, entstand das Modell ebenfalls aus einer Punktwolke.
Abbildung 24: Zusammenführung des 3D-Modells und den GIS-Daten (Baik et al. 2015)
Um sich ein genaues Bild über das Gebäude machen zu können, sind semantische
und nicht-architektonische Informationen, wie Materialeigenschaften, der historische
Kontext oder die Chronologie der Reparaturen, die am Objekt bereits gemacht wurden,
wichtig.
4 Gebäudescanning und BIM 39
Das Haus entstand zwischen 1872 und 1881 und galt ab 1925 als Residenz des Kö-
nigs Abdul-Aziz (Archnet). Vorher lebte der Sheikh Omar Afandi Nasif mit seiner Fa-
milie in diesem Haus. Nach dem Umbau zu einer privaten Bibliothek wird es heute als
Museum und Kulturhaus genutzt (Baik et al. 2015).
Abbildung 25: 3D-Model und Punktwolke des Nasif Hauses (Baik et al. 2015)
4.4.3 Cloud to BIM-CAFM
Auch in Deutschland wird das Scan-to-BIM-Verfahren immer häufiger angewendet, je-
doch gehört BIM, wie bereits erwähnt, noch nicht zur gängigen Arbeitsweise (Ehm und
Hesse 2014; Stufenplan Digitales Planen und Bauen 2015).
Eine der führenden Unternehmen in Europa im Bereich Building Information Modeling,
die auch mit Hilfe von Laserscannern Bestandsgebäude aufnehmen, sind die Schild-
wächter Ingenieure mit Sitz in Hochspeyer bei Kaiserslautern. Neben dem Erstellen
von virtuellen Gebäudemodellen bieten sie auch eine Integration mit GIS-Daten an.
Ein besonderer Arbeitsbereich ist die Verbindung von BIM mit CAFM (Schildwächter
Ingenieure). Beim Computer-Aided Facility Management werden relevante Prozess-
daten, beispielsweise im Bereich des Flächen- oder Anlagenmanagements, in einer
Datenbank gespeichert (Krause).
Neustes Projekt in diesem Bereich war der Gebäudebestand des Unternehmens John
Deere (siehe Abbildung 26). Hier wurde das aus der Punktwolke gewonnene Gebäu-
dedatenmodell mit den Daten aus einem CAFM-Programm verbunden. Somit kann
4 Gebäudescanning und BIM 40
das Modell auch zu administrativen Zwecken, wie zum Beispiel für Massen-/Flä-
chenermittlungen oder den Einbau von neuen Maschinen genutzt werden (Schild-
wächter Ingenieure).
Abbildung 26: John Deere Bestandsgebäude (Schildwächter Ingenieure)
4.5 Nachteile
Bei der Einführung von neuen Technologien ist der abschreckendste Faktor die hierfür
aufzubringenden finanziellen Mittel. Der Durchschnittspreis für einen solchen La-
serscanner liegt bei ca. 57.000 Euro. Der preisliche Rahmen, der sich nach der jewei-
ligen Ausstattung orientiert, liegt zwischen 35.000 und 100.000 Euro. Hinzu kommen
Kosten für Wartungen und die benötigten Hilfsmittel. Insgesamt liegt der Wert des
Equipments bei ca. 3.500 Euro.
Bei den eingesetzten Softwares handelt es sich um Scene und PointSense, beide von
Faro, sowie Revit von Autodesk. Zusammengefasst liegt der Kostenfaktor bei ge-
schätzt 14.000 Euro.
Aufnahmen im Außenbereich können nicht bei jedem Wetter erfasst werden. Zwar ist
das Gerät an sich wetterfest, jedoch verfälschen sich die Aufnahmen, beispielsweise
durch Regen, genauer gesagt durch Regentropfen.
Durch einen Laserscan wird jedes noch so kleine Detail, das vom Standpunkt des
Scanners aus zu sehen ist, erfasst. Diese Tatsache mag auf den ersten Blick ein Vor-
teil sein, jedoch löst sie einige Komplikationen hinsichtlich der Privatsphäre und des
Datenschutzes auf. Es müssen Genehmigungen vor jedem Scan eingeholt werden,
4 Gebäudescanning und BIM 41
die erlauben von privaten oder eventuell gar unter Verschluss gehaltenen Objekten
(zum Beispiel in der Autoindustrie von bislang nicht veröffentlichten Autofabrikaten)
Aufnahmen zu machen.
Zudem werden die Aufnahmen durch metallisch glänzende Oberflächen, wie sie bei
Eisenrohren zu finden sind, verfälscht. Durch die Reflexionen werden die Punkte stark
gestreut. Die Lösung ist hierbei das Auftragen spezieller Sprays, was jedoch sehr auf-
wändig ist.
Ein weiterer Punkt ist die Einarbeitung zum einen in die Applikation des Scanners und
zum anderen in die Softwares. Die Zeit und der Aufwand zur Ausbildung des Personals
ist demzufolge auch zu berücksichtigen.
Die Modellierung des Gebäudedatenmodells ist sehr zeitintensiv und komplex. Zu-
nächst müssen die Aufnahmen zu einer geschlossenen Punktwolke verknüpft werden.
Dann wird diese in Revit eingepflegt und wie eine Schablone nachmodelliert. Auf die
genaue Vorgehensweise wird in Kapitel 5 eingegangen.
4.6 Vorteile
Ein großer Vorteil liegt in der berührungslosen Erfassung des Gebäudes (Schulz und
Igensand 2004). Es werden keine Reflektoren oder ähnliches benötigt. Für eine effizi-
entere Zusammenführung der Aufnahmen wurden hier jedoch Hilfsmittel (Referenzku-
geln und Targets) herangezogen.
Sowohl die Genauigkeit der Scans, die hier ± 2 mm beträgt, als auch die zeitsparende
Anwendung spricht für den Einsatz von Laserscannern (Faro). Je nach Einstellung der
Einfärbung (schwarz/ weiß oder farbig) und Qualitätsstufe kann eine Messung zwi-
schen fünf Minuten und eineinhalb Stunden dauern. Jedoch ist letzteres lediglich bei
der höchsten Qualitätsstufe angesiedelt und wird daher praktisch nicht angewendet.
Aus der entstandenen Punktwolke lässt sich überdies mithilfe von speziellen Tools auf
simpelster Weise ein Gebäudedatenmodell erstellen, das später vielseitig und flexibel
verwendet werden kann. Die gesammelten Daten sind verknüpfbar mit anderen Daten
und Prozessen. Wie an den oben genannten Beispielen gezeigt, können auch Umge-
bungsdaten (GIS-Daten) und Daten zur Gebäudeinstandhaltung in dem BIM-Modell
eingefügt oder statische Berechnung vorgenommen werden.
4 Gebäudescanning und BIM 42
Die oben aufgezählten Kosten des Scannings belaufen sich zwar inklusive der Soft-
wares auf ca. mindestens 60.000 Euro, jedoch handelt es sich hierbei langfristig gese-
hen um eine empfehlenswerte Investition.
Beispielsweise finden bei einem Umbau eines Bestandsgebäudes mehrere Baube-
sichtigungen seitens der Architekten, der Statiker, der TGA-Planer und weiteren Pla-
nungsbeteiligten statt, bevor ein Entwurf und die folgenden Bauarbeiten erfolgen kön-
nen. All diese Arbeitsstunden können durch eine Laserscanaufnahme und die Model-
lierung eines Gebäudedatenmodells ersetzt werden.
Das konstruierte Modell und die beinhalteten semantischen Informationen werden an
alle Planungsbeteiligten weitergegeben, womit eine identische Gebäudedatengrund-
lage geschaffen wird. So steigt nicht nur die Wirtschaftlichkeit des Projekts, auch mög-
liche Fehlerquellen, die durch eine differente bzw. lückenhafte Informationsgrundlage
der Beteiligten entstehen, werden reduziert.
5 Modellierung in Revit 43
Da die BIM7 GmbH ausschließlich mit Autodesk Revit arbeitet, liegt die Tatsache nahe,
dass auch das Mehrfamilienhaus damit modelliert wird. Um die Punktwolke in Revit
bearbeiten zu können, wurde zusätzlich das Plug-In PointSense for Revit von Faro
installiert.
Im folgenden Kapitel wird zunächst auf das Programm Autodesk Revit und anschlie-
ßend auf das Plug-In eingegangen. Im Anschluss daran wird das Vorgehen bei der
Modellierung des Gebäudedatenmodells und letztlich die aufgetretenen Komplikatio-
nen und deren Lösung veranschaulicht.
5.1 Autodesk Revit
Laut Autodesk selbst „[ist] Revit eine Entwurfs- und Dokumentationsplattform für den
Entwurf, die Zeichnungen und die Pläne, die beim Building Information Modeling (BIM)
benötigt werden“.
Alle Daten stammen aus einem virtuellen Gebäudemodell. Das heißt beispielsweise,
dass sich alle Schnitte, Ansichten und Pläne an den Grundriss anpassen, wenn Ände-
rungen an diesem vorgenommen werden.
Diese sogenannte „parametrische Modellierung“ garantiert die Konsistenz der Daten
und ist eine der zwei durchschlagenden Prinzipien von Revit. Das zweite sind die Ele-
mentbeziehungen, die Voraussetzung für die Koordination und Änderungsverwaltung
schaffen. Das Resultat ist ein Programm, das intuitiv und ohne redundante Daten funk-
tioniert und arbeitet (Autodesk 2016).
5.1.1 Objektstruktur
In Revit steht die Objektstruktur im Vordergrund. Diese unterscheidet zwischen drei
verschiedenen Arten von Elementen, die in Abbildung 27 veranschaulicht werden (Au-
todesk 2016):
- Modellelemente sind die virtuelle Darstellung der Gebäudeobjekte. Sie werden
wiederrum in Bauteile unterteilt, die auf der Baustelle (Basisbauteile, wie Wände
und Decken) oder im Werk (Modellbauteile, wie Fenster und Möbel) gefertigt
werden.
5 Modellierung in Revit
5 Modellierung in Revit 44
- Bezugselemente unterstützen die Veranschaulichung der Beziehungen in ei-
nem Projekt. Beispiele hierfür sind Raster und Ebenen.
- Ansichtsspezifische Elemente sind, wie der Name schon sagt, Beschriftungs-
elemente oder Details, die nur in Ansichten zu sehen sind, in denen sie platziert
wurden.
Abbildung 27: Übersicht der Elementbeziehungen in Revit (Autodesk 2016)
Elemente können weiterhin in die grobe Einteilung der Kategorien eingeordnet werden.
Diese besitzen wiederrum sogenannte Familien, die bestimmte Eigenschaften aufwei-
sen. Familien können der bereits vorhandenen Revit-Datenbank entnommen, aus ei-
ner Familienbibliothek geladen oder neu erstellt werden.
Beispielsweise ist die Kategorie „Wohnen“ in die Familien „Bücherschrank“, „Heizkör-
per“ und „Sessel“ aufgeteilt. Diese haben zwar je einen anderen Verwendungszweck
und bestehen aus unterschiedlichen Materialien, haben jedoch eine ähnliche Applika-
tion.
Die Attribute, die alle Elemente einer Familie gemeinsam haben, werden Typeigen-
schaften genannt. Abbildung 28 zeigt das entsprechende Revit-Fenster. Jede Familie
(hier: Familie „Basiswand“) beinhaltet unterschiedliche Typen, die untergeordnet die-
selben Parameter, jedoch unterschiedliche Werte aufweisen. Beispiele für Typen sind
hier „Stahlbeton“, „Mauerwerk“ oder „Glasbaustein“. Exemplare sind folglich „einzelne
5 Modellierung in Revit 45
Elemente, die in das Projekt eingefügt werden und dort eine spezifische Position ein-
nehmen“ (Autodesk 2016).
Abbildung 28: Typeigenschaften der Familie Wand (Beispiel: Mauerwerkswand der Stärke 11,5 cm)
5.1.2 Revit-Server
Die Auslegung auf BIM wird auch bei der Speicherung der Projekte deutlich. Hier be-
steht die Möglichkeit, Projekte auf dem sogenannten Revit-Server zu hinterlegen. Die-
ser ermöglicht eine serverbasierte Arbeitsteilung, bei dem die Koordination und Syn-
chronisation eines Gebäudedatenmodells sichergestellt wird (Autodesk 2016). Alle
Planungsbeteiligten arbeiten durchgängig an einem Modell und sind über ein Wide
Area Network (WAN) verbunden, wodurch standortunabhängiges Arbeiten möglich ist
(Autodesk 2016).
Es wird immer an einer lokalen Kopie der Datei gearbeitet, die dann mit der Hauptdatei
auf dem Zentralserver synchronisiert wird (Autodesk 2016). Auch die BIM7 GmbH nutzt
diesen Revit-Server.
5 Modellierung in Revit 46
5.1.3 Benutzeroberfläche
Abbildung 29: obere Benutzeroberfläche
Um Autodesk Revit zu starten, muss entweder ein Projekt oder eine Familie geöffnet
werden. Die oberen Registerkarten der Multifunktionsleiste ordnen Entwurfswerk-
zeuge nach verschiedenen Aufgaben (siehe Abbildung 29). Je nach ausgewähltem
Element erscheinen kontextspezifische Registerkarten mit speziellen Werkzeugen
(Autodesk 2016). Im Beispiel des Wandelements, das sich in der Registerkarte „Archi-
tektur“ befindet, erscheint der zusätzliche Reiter „Ändern | Platzieren Wand“.
Abbildung 30: Schnellzugriff-Werkzeugkasten
Die in Abbildung 30 gezeigte Leiste stellt den Schnell-Werkzeugkasten dar. Dieser
fasst die meist benötigten Werkzeuge übersichtlich zusammen. So ist ein effizientes
Modellieren möglich (Autodesk 2016). Die Werkseinstellung sieht Vorgänge wie „Pro-
jekt öffnen“, „Bemaßung“ und „Fenster wechseln“ als bedeutsam. Sie sind jedoch nicht
festgeschrieben und können jeder Zeit beliebig gelöscht oder ersetzt werden.
Der Projektbrowser sowie das Eigenschaftsfenster befinden sich im Arbeitsbereich.
Über Erstes können beispielsweise Ansichten, Pläne oder Bauteillisten aufgerufen
werden (siehe Abbildung 31). Wohingegen über das Eigenschaftsfenster Typen aus-
gewählt und deren Parameterwerte verändert werden können (siehe Abbildung 31).
5 Modellierung in Revit 47
Abbildung 31: Projektbrowser (links) und Eigenschaftsfenster (Beispiel: Tür)
Neben diesem Schnellzugriff-Werkzeugkasten bestehen Steuerelemente für Ansich-
ten. Diese verändern die Anzeige hinsichtlich Maßstab oder Bildstil. Oben links leitet
ein großes „R“ den Zeichner in den Menübrowser, in dem alle Dateibefehle zusam-
mengefasst sind (Autodesk 2016).
Autodesk Revit wird von unterschiedlichen Gewerken genutzt, die je eine andere Auf-
gabe in der Planung besitzen. Um diesen individuellen und komplexen Ansprüchen zu
genügen, gibt es die Möglichkeit sogenannte Add-Ins bzw. Add-Ons zu installieren.
Diese haben den Vorteil, dass auf bekannter Benutzeroberfläche gearbeitet wird oder
dass Verknüpfungen zu anderen Programmen hergestellt werden können. Im Folgen-
den werden die verwendeten Programme PointSense for Revit und liNear Building
vorgestellt.
5 Modellierung in Revit 48
5.1.4 PointSense for Revit
Abbildung 32: Multifunktionsleiste des Add-Ins PointSense
Der zusätzliche Reiter in Abbildung 32 ist das Add-In PointSense for Revit. Weil ein
Laserscanner von Faro bei der Bestandsaufnahme verwendet wurde, lag es nahe, ein
Tool derselben Firma zu nutzen. Es erleichtert das Modellieren mit Punktwolken expli-
zit in Autodesk Revit. Eine kostenlose Lizenz wurde seitens Faro für dieses Projekt
freigegeben.
Add-In ist gleichbedeutend mit der Erweiterung eines Programms um mehrere Funkti-
onen. Das heißt es ist in dem Programm verankert und es wird auf bekannter Benut-
zeroberfläche gearbeitet (siehe Abbildung 32) (Müller 2016).
Autodesk Revit besitzt zwar selbst auch die Fähigkeit mit Punktwolken umzugehen,
jedoch ist diese darauf reduziert, dass die Punktwolke lediglich angezeigt und zuge-
schnitten wird und ein Punkt- und Ebenenfang ausschließlich auf aktiver Arbeitsebene
möglich ist (Faro).
Das Tool vereinfacht das Arbeiten mit 3D-Laserscans, indem es einen intuitiven Ar-
beitsfluss zulässt durch Möglichkeiten, wie zum Beispiel (Faro 2017):
- Automatisches Angleichen und Ausrichten von Wänden
- Erstellen von 3D Konstruktionshilfen direkt in der Punktwolke durch echten 3D-
Punktfang
- Einfache und intuitive Navigation in fotoähnlicher Scanansicht
Eine Besonderheit bei PointSense ist das Wändeausrichten. Dies ermöglicht durchge-
hende Wandachsen und rechtwinklige Grundrisse und damit ein intuitives Arbeiten.
Diese Funktion konnte hier nicht im vollem Umfang genutzt werden, da kaum recht-
winkligen Grundrisse vorhanden sind.
Hauptsächlich wurden die in Abbildung 33 gezeigten Funktionen „Punktwolke vorbe-
reiten“, „Wände angleichen“ und das Ein- bzw. Ausblenden der Punktwolke verwendet.
Diese werden anhand des Mehrfamilienhauses in Kapitel 5.2 näher beschrieben.
5 Modellierung in Revit 49
Abbildung 33: Werkzeuge der PointSense for Revit-Multifunktionsleiste
5.1.5 liNear
Das TGA Berechnungsprogramm liNear besitzt neben einer Vielzahl von Modulen, zu-
dem ein Add-On, das der Software ermöglicht sich mit Revit zu verknüpfen. So kann
ohne Konvertierungsaufwand auf die gebäudetechnischen Informationen des Gebäu-
dedatenmodells gegriffen werden, die für eine Heiz-/ Kühllastberechnung benötigt wer-
den (liNear GmbH).
Die Software gliedert sich in mehrere Programmfamilien, wie beispielsweise „Analyse“
(Netzberechnung), „Quote“ (Ausschreibung und Vergabe) oder „Building“ (gebäude-
technische Nachweise und Auslegungen). Auf das hier verwendete Teilprogramm li-
Near Building wird näher in Kapitel 6 eingegangen.
Abbildung 34: liNear GmbH Logo (liNear GmbH)
5.2 Vorgehen der Modellierung
Aus den einzelnen Schritte, die in Abbildung 35 zu sehen sind, wird im Folgenden mit
Hilfe von Beispielen und Bildern näher eingegangen. Das Erstellen von „as-built“ Bau-
teilen ist in diesem Anwendungsbeispiel nicht notwendig, da keine architektonisch au-
ßergewöhnlichen Bauteile vorhanden sind.
Abbildung 35: Vorgehen bei der Punktwolkenmodellierung (Braunes)
5 Modellierung in Revit 50
5.2.1 Vorbereitung der Punktwolke
Die aufgenommenen Daten wurden in das Programm Scene von Faro eingelesen und
bearbeitet. Das heißt Aufnahmen, in denen die Referenzpunkte nicht erkannt und so-
mit nicht mit den anderen Scans verknüpft werden konnten, mussten manuell in Be-
ziehung gesetzt werden. Dies ist nötig, da es hin und wieder vorkommt, dass entweder
Referenzpunkte verdeckt oder nur teilweise zu sehen sind oder dass Gegenstände,
wie zum Beispiel Spielbälle, fälschlicherweise als jene erkannt werden.
Die Kugeln bzw. Marken werden selbständig ausgewählt. Falls diese tatsächlich nicht
sichtbar sind, werden Beziehungen über Flächen hergestellt. Sind in Ansichten Fuß-
boden oder Zimmerwand identisch, werden diese beispielsweise hierüber verknüpft.
Die Punktwolke mit der letztlich in Revit gearbeitet wird, beinhaltet nur das Haupthaus
und den Anbau. Die Einfahrt und der komplette Garten wurden soweit wie möglich
entfernt, um die Dateigröße auf ein Minimum zu reduzieren.
Der erste Schritt ist das Einfügen der Punktwolke in Autodesk Revit 2016. Da die Daten
vom Herrn Vicente bearbeitet wurden und sich sein Büro in Großhadern befindet, wur-
den die Daten auf einen FTP-Server geladen.
Weil dieses Programm nur Punktwolken mit bestimmten Dateiformaten einlesen kann,
musste das ursprüngliche Dateiformat „*.lsproj“ zunächst in eine „*.e57“-Datei umge-
wandelt werden. Dieser Typ kann in der Regel als Punktwolke eingelesen werden. Da
dies jedoch wider Erwarten nicht funktionierte, wurde das Dateiformat Recap ausge-
wählt und die aufgenommenen Daten wurden auf das entsprechende Format konver-
tiert. Hierbei steht „*.rcp“ für eine Punktwolkenprojektdatei in der mehrere Punktwol-
kendateien (*.rcs) enthalten sein können.
Während sich Herr Vicente mit der Datenbereinigung und -konvertierung beschäftigte,
wurde die Lizenz für das Plug-In PointSense for Revit von Faro eingeholt.
Die vorbereitete Punktwolke wurde zugleich in Autodesk Revit eingelesen. Aufgrund
der Dateiengröße wurde statt dem Einfügen der Punktwolke nur eine Verknüpfung zu
einem Revit-Projekt erstellt, in der die Punktwolke hinzugefügt wurde.
Es wurde eine Positionierung „nach gemeinsamen Koordinaten“ gewählt. Dabei ist der
Norden der Punktwolke gleich dem geografischen Norden des Revit-Modells.
5 Modellierung in Revit 51
5.2.2 Ebenen und Wände
Die eingefügte Punktwolke muss zunächst in Geschosse eingeteilt werden. Dies er-
folgt durch Ebenen, die als Referenz für ebenbasierte Elemente, wie Dächer, dienen
(Autodesk 2016).
Um das Modell übersichtlich zu halten, wurden das Haupthaus und der Anbau getrennt
betrachtet. Die Ebenenbeschriftungen enthalten anfangs entweder das Kürzel „HH“
oder „AB“. Der Anbau besitzt nur zwei, wohingegen die Anzahl im Haupthaus nicht so
einfach zu definieren ist. Insgesamt konnten acht Ebenen erstellt werden. Mit Hilfe des
Punktfangs konnte die Platzierung exakt bestimmt werden (siehe Abbildung 36).
Abbildung 36: Erstellung von Ebenen mittels Punktfang (Beispiel: Anbau)
Bei der Vorbereitung einer Punktwolke muss zunächst ein Grundriss geöffnet werden.
Allgemein werden die Punktwolkendaten umgerechnet, sodass das Wand-Fitting be-
schleunigt werden kann. Revit erzeugt hierzu einen zweiten Grundriss, der diese Da-
ten in einem Graustufenbild anzeigt (siehe Abbildung 37).
5 Modellierung in Revit 52
Abbildung 37: Punktwolken- (oben) und vorbereiteter Grundriss (unten)
Durch die Funktion „Wände angleichen“ wird die Wandstärke erkannt und es werden
mehrere neue Wandtypen in unterschiedlichen Baustoffen mit entsprechender Dicke
vorgeschlagen. Dadurch ist die Modellierung der Gebäudehülle nicht so zeitintensiv.
Es müssen lediglich zwei Punkte innerhalb der zu modellierenden Wand ausgewählt
werden, vereinfacht meist von Ecke zu Ecke. Es können jedoch auch beliebige Punkte
innerhalb der Wand gewählt werden.
Im Abbildungsbeispiel liegt die erkannte Wandstärke bei 0,16 Metern. Hier werden als
sogenannte beste Typen „Mauerwerk 17,5“, „Gipskarton 12,5“ oder „Stahlbeton 20,0“
vorgeschlagen. Jedoch besteht auch die Möglichkeit den ausgewählten Typen in der
exakt erkannten Wandstärke einzufügen (siehe Abbildung 38).
5 Modellierung in Revit 53
Abbildung 38: Auswahlfenster der Funktion "Wände angleichen"
5.2.3 Türen, Fenster und Treppen
Dank der vorgefertigten Familien, die bereits in Revit geladen sind, können Türen und
Fenster schnell und einfach hinzugefügt werden. Aus einem breitgefächerten Katalog
aus verschiedenen Kategorien kann gewählt werden (siehe Abbildung 39).
Abbildung 39: Multifunktionsleiste der Architektur
Vereinfacht wurde bei den Fenstern zwischen ein- und zweiflügeligen bzw. Fenstertü-
ren unterschieden. Dachfenster finden sich lediglich im Anbau. Das Material des Rah-
mens, der Anteil der Verglasung oder des Rahmens wurden vernachlässigt. Der U-
Wert, der durch diese Faktoren beeinflusst wird, wurde erst in liNear Building ange-
passt. Dies wird später in Kapitel 6 beschrieben.
Aus dem Katalog lassen sich auch Treppen entnehmen. Diese besitzen jedoch nur
selten den exakt benötigten Treppenaufbau. Daher besteht in Revit zudem die Mög-
lichkeit, Treppen selbst zu erstellen. Hierzu müssen Lauf, Begrenzung und Steigung
modelliert werden.
5 Modellierung in Revit 54
Um die Treppen exakt zu konstruieren, wurden die Konturen im Schnitt mittels Hilfsli-
nien nachgefahren (siehe Abbildung 40). Anschließend wurde die Punktwolke ausge-
blendet und in der Draufsicht gearbeitet, da Treppen nur in dieser konstruiert werden
können. In Abbildung 41 bilden die grünen Linien die Begrenzung und die schwarzen
die Steigung ab. Der Lauf wird durch eine Pfeilrichtung angegeben, die hier nicht zu-
sehen ist.
Abbildung 40: Schnitt der Treppe (links) mit Hilfslinien (rechts)
Abbildung 41: Draufsicht der Treppenkonstruktion
5.2.4 Dächer
Das Dach des Haupthauses setzt sich aus drei verschiedenen Arten (Flach-, Sattel-
und Schleppdach) zusammen. Das Satteldach sowie das Schleppdach wurden wie in
Abbildung 43 mittels Extrusion erstellt. Hier wird zunächst das Profil in einer Ansicht
skizziert (siehe Abbildung 42: rote Linie) und folglich auf die benötigte Länge gezogen.
5 Modellierung in Revit 55
Abbildung 42: Profil des Schleppdachs (Beispiel: Ostflügel)
Abbildung 43: Extrusion des Daches (Beispiel: Westflügel)
Ein flaches Satteldach, das in drei Teile aufgeteilt wurde, findet sich beim Anbau. Die
Segmentierung ergibt sich aus den differenten Breiten der Dachflächen (siehe Abbil-
dung 44). Wie in Abbildung 45 zu sehen ist, mussten die unterschiedlichen Neigungen
im Schnitt mittels Modelllinien und Winkelmessung ermittelt werden. Anschließend
5 Modellierung in Revit 56
wurde das Dach mit der Funktion „Dach über Grundfläche“ konstruiert, da die Neigun-
gen bereits bekannt waren.
Abbildung 44: Aufteilung des Dachs (Beispiel: Anbau)
Abbildung 45: Dachneigungen (Beispiel: Anbau)
5.2.5 Räume und Zonen
Ein Raum ist laut Autodesk 2016 „eine Unterteilung des Rauminhalts innerhalb eines
Gebäudemodells anhand von Wänden, Geschossdecken, Dächern und Decken“.
5 Modellierung in Revit 57
Räume können lediglich in Draufsichten hinzugefügt werden, jedoch sind sie in Schnit-
ten sichtbar. Durch den Parameter Raumbegrenzung werden sie bestimmt. Dieser hilft
den Umfang, die Fläche und das Volumen in Architekturräumen zu berechnen. Die
Beschriftung kann beliebig nach Raumnutzung bzw. -lage gewählt werden (siehe Ab-
bildung 46) (Autodesk 2016).
Abbildung 46: Übersicht der Räume (Beispiel: EG Haupthaus)
Neben Architekturräumen gibt es zusätzlich die Differenzierung zu MEP-Räumen. Sie
werden lediglich für Disziplinen in der Gebäudetechnik genutzt. Die Informationen, die
von diesen Räumen gespeichert werden, dienen der Berechnung einer überschlägigen
Heiz-/ Kühllast (Autodesk 2016). Diese Daten werden zusätzlich in liNear Building
übertragen, genauer wird dies in Kapitel 6 erläutert.
MEP-Räume, die derselben bzw. ähnlichen Nutzung dienen und somit eine identische
Soll-Innenraumtemperatur besitzen, werden zu einer Zone zusammengefasst (Auto-
desk 2016). Beispielsweise sollen Schlaf- und Wohnräume eine Zimmertemperatur
von 20°C und Bäder von 24°C aufweisen (DIN EN 12831 Beiblatt 1). Auf die dazuge-
hörigen Normen wird ebenfalls in Kapitel 6 eingegangen.
5 Modellierung in Revit 58
5.3 Problemstellungen und Lösungen
Die Modellierung in Autodesk Revit 2016 barg Schwierigkeiten unterschiedlichster Art.
Diese und deren Lösung bzw. Lösungsansätze werden im Folgenden genauer erläu-
tert.
5.3.1 Einfügen der Punktwolke
Schon beim Einfügen der Punktwolkendatei mussten auf zwei Faktoren geachtet wer-
den. Zum einen auf das Dateiformat und zum anderen auf die Ausrichtung dieser
Punktwolke. Zwar werden neben den Recap-Formaten, auch eine weitere Möglichkei-
ten, sogenannte „unbehandelte Formate“ wie *.e57, *.3dd, etc. vorgeschlagen, jedoch
konnten diese nicht in Revit eingelesen werden. Der Grund hierfür ist nicht bekannt.
5.3.2 Baugeschichtliche Informationen
Das grundlegende Problem, das sich fortlaufend durch den Prozess des Modellierens
zieht, ist das Alter des Hauses und die vielen Umbauten, die nicht exakt datiert werden
konnten.
Das Erstellen der Ebenen ist eine der wichtigsten Grundlagen beim Modellieren in Re-
vit. Denn auf ihnen basieren alle Grundrisse, Schnitte und Pläne. Jedes noch so kleine
Bauteil bezieht sich auf eine Ebene.
Die vielen Umbauten und Anbauten, die über die Zeit am Haupthaus durchgeführt wur-
den, wurden erst durch das Laserscanning sichtbar. Die unterschiedlichen Fußboden-
oberkanten beweisen dies. Folglich mussten hier bis zu acht Ebenen erstellt werden,
was die Übersichtlichkeit des Modells einschränkte.
5.3.3 Geometrie des Hauses
Wie im Grundriss zu sehen, hat das Haupthaus eine gebogene Form. Durch diese
Rundung und deren geringen Radius ließen sich die Wände an einigen Stellen (siehe
Abbildung 47) nicht mühelos bzw. automatisch verbinden. Hier stieß Autodesk Revit
an seine Grenzen.
5 Modellierung in Revit 59
Abbildung 47: gebogener Grundriss im Haupthaus (Ausschnitt: Wohnzimmer)
Auch bei der Verbindung der Dächer tauchte ein Problem auf. Die in Abbildung 48
gezeigte Dachöffnung entsteht dadurch, dass die beiden Dächer miteinander verbun-
den werden. In der Realität ist diese Öffnung selbstverständlich geziegelt.
Abbildung 48: Dachöffnung ausgelöst durch die Verbindung beider Dächer
Bei der Modellierung des Anbaus bestand die einzige Schwierigkeit in der asymmetri-
schen und daher nicht trivial zu bestimmenden Dachgeometrie. Daher mussten die
Dachneigungen, wie oben beschrieben, zunächst herausgemessen werden.
6 Energetische Berechnung 60
Building Information Modeling besitzt unter anderem den Vorteil, dass das Modell mit-
hilfe von unterschiedlichen Tools beliebig einsetzbar ist. Beispielsweise werden die
aus dem Revit-Modell gewonnen Daten der MEP-Räume für eine Heizlastberechnung
in liNear Building verwendet. Diese wird im Folgenden beschrieben.
6.1 Benutzeroberfläche von liNear Building
Die Software liNear ist eine Planungssoftware für die Gebäudetechnik und den Anla-
genbau. Aufgrund der vielen Zusatzmodule, die in Abbildung 49 gezeigt werden, eignet
sich dieses Programm hervorragend für die gebäudetechnischen Nachweise und Aus-
legungen (liNear GmbH). Jegliche Berechnungen sind nach den DIN-Normen, wie bei-
spielsweise die hier vorgestellte Heizlastberechnung nach DIN EN 12831, durchge-
führt.
Abbildung 49: Modulübersicht in liNear Building
6 Energetische Berechnung
6 Energetische Berechnung 61
Das in der Abbildung 50 hervorgehobene Icon stellt eine Verbindung zum CAD-Pro-
gramm her und übernimmt alle für die ausgewählten Berechnungen und Simulationen
benötigten Informationen aus dem Gebäudedatenmodell.
Abbildung 50: Benutzeroberfläche von liNear Building
Die Werkzeuge, die rechts davon zu finden sind, sind für spezielle Funktionen im CAD-
Programm zuständig, beispielsweise kann ein Element, das in liNear Building gewählt
wurde, in der Zeichnung angezeigt werden.
6.2 Heizlastberechnung
Mit den semantischen Informationen, die im Revit-Modell hinter jedem Bauteil stecken,
wird die Heizlastberechnung durchgeführt. Doch um diese auszuführen, müssen zu-
nächst einige Vorbereitungen getroffen werden.
Zu Beginn müssen im Gebäudemodell MEP-Räume erstellt werden, die je nach Soll-
Innentemperatur zu einer Zone zusammengefasst werden. Dies wurde in Kapitel 5.2.5
bereits ausführlich beschrieben Die Norm-Innentemperaturen nach DIN EN 12831
können der Tabelle 1 entnommen werden. In diesem Beispiel ergeben sich fünf Zonen:
- Zu Wohn- und Schlafräume wurden ebenfalls (Wohn-)Küchen dazugezählt
- Bäder, die zum Teil ein zusätzliches WC enthalten
- Beheizte Nebenräume, wie Flure, Treppen und Abstellräume; hierzu gehört
auch die Waschküche
- WCs
- unbeheizte Nebenräume, wie Eingangsbereiche und Kellerräume
6 Energetische Berechnung 62
Tabelle 1: Norm-Innentemperaturen nach (DIN EN 12831 Beiblatt 1)
Nach der Verknüpfung mit dem Modell wird die Gebäudestruktur erkannt und werden
die Räume nach Grundrissen geordnet. Die vorliegende Nummerierung ist identisch
mit der der Architekturräumen (siehe Abbildung 51). Daten, wie die U-Werte, der Bau-
teilaufbau, die Raumflächen und die Temperaturen der angrenzenden Räume, werden
übernommen und verarbeitet. Schließlich berechnet liNear Building Heating die Trans-
missionswärme- und Lüftungswärmeverluste jeden einzelnen Raumes. Die Ergeb-
nisse können anschließend in den Formblättern gemäß der Norm ausgegeben werden
(liNear GmbH).
Abbildung 51: Gebäudestruktur in liNear Building
7 Zusammenfassung und Fazit 63
Das Resultat dieser Bachelorarbeit ist ein virtuelles Gebäudedatenmodell des Mehrfa-
milienhauses in Riemerling, das basierend auf einer Punktwolke durch ein 3D-La-
serscanning entstanden ist. Auf Grundlage dieses Modells wurde eine energetische
Bewertung durchgeführt.
Dieses Projekt wurde vor dem Hintergrund des Building Information Modelings anhand
des Ingenieurbüros BIM7 GmbH und des Konstruktionsbüros Cavicon GmbH unter-
sucht und durchgeführt. Vereinfacht und grob betrachtet kann diese Wertschöpfungs-
kette in drei Schritte eingeteilt werden.
Der erste Schritt ist das Erfassen der geometrischen Dimensionen und die auf diesen
Daten basierte Bauwerksmodellierung. Daran folgenden das Vervollständigen des vir-
tuellen Gebäudedatenmodells durch semantische Bauteilinformationen. Anschließend
muss die Aktualität des Modells durch eine lückenlose und zuverlässige Datenpflege
sichergestellt werden. Dies beinhaltet ebenfalls die durch zusätzliche Tools berechne-
ten Daten, wie statische oder energetische Analysen, zu dokumentieren.
Die Verwendung der Bauaufmaßmethode des terrestrischen 3D-Laserscanning im
Kontext von as-built BIM beschleunigt diesen Prozess ungemein und bringt neben dem
Vorteil der wirklichkeitsnahen und detaillierten Aufnahmen, ebenfalls die Kompatibilität
mit BIM, genauer der Gebäudedatenmodellierung.
Aufgrund der Tatsache, dass alle Projektbeteiligten an einem permanent aktuellen,
virtuellen Modell arbeiten, wird eine gemeinsame Datenbasis gewährleistet. Die Nut-
zung identischer Daten sichert eine effiziente Qualitätsplanung der nachfolgenden
Bauausführung und der Gebäudeverwaltung.
An diesem Projekt arbeiteten insgesamt nur drei Personen aus den Bereichen der
Bauvermessung, der CAD-Zeichnung und der TGA. Diese überschaubare Anzahl an
Projektbeteiligten erleichterte die Kommunikation erheblich.
Nicht zuletzt steigert die Einführung von BIM neben der Wirtschaftlichkeit auch die
Produktivität. Jedoch muss beachtet werden, dass die Einarbeitung in diese neue Ar-
beitsweise und das Sammeln von Erfahrungswerten zunächst Zeit und Geduld in An-
spruch nimmt. Auch aufgrund der Steigerung der Anzahl der Projektbeteiligten bei
7 Zusammenfassung und Fazit
7 Zusammenfassung und Fazit 64
Großprojekten, die zudem aus unterschiedlichsten Gewerken stammen, wird das Ar-
beiten entlang der Bauwertschöpfungskette weniger vereinfacht, jedoch aber über-
schaubarer. Doch sind die anfänglichen Hürden genommen, werden die ersten Erfolge
nicht lange ausbleiben.
Am Beispiel der BIM7 GmbH wird jedoch sehr deutlich, dass die Einführung der Ar-
beitsmethode Building Information Modeling nicht nur die Anwendung BIM-kompatibler
Programme, wie Autodesk Revit und liNear, bedeutet, sondern der entscheidende
Faktor die Kommunikation über das virtuelle und semantische Bauwerksmodell ist. Lo-
gischerweise ist diese Problematik nicht einseitig. Kooperierende Gewerke nutzen
diese Arbeitsmethode derzeit nicht, wodurch sich keine integrale Planung entwickeln
kann.
In Großbritannien, beispielsweise, kam der entscheidende Impuls von oben, denn hier
wurde durch eine Gesetzesänderung Building Information Modeling eingeführt. Eine
Lösung für eine flächendeckende Implementierung von Building Information Modeling
in Deutschland bietet lediglich der Stufenplan des BMVI und die Gesellschaft „planen
bauen 4.0“. Folglich muss BIM durch eine gesetzliche Vorschrift gefördert werden.
Literaturverzeichnis 65
Aengenvoort, Klaus: BIM im Betrieb – Wer die Daten hat, der hat die Hoheit! Mit BIM
in neue Dimensionen. Online verfügbar unter http://www.etask.de/building-in-
formation-modeling-bim.aspx, zuletzt geprüft am 12.01.2017.
Ajlani, Ayman (2008): Dreidimensionale Erfassung der beiden Hallen der Fahrzeugs-
werk FWW GmBH in Neubrandenburg mit einem 3DLaserscannersystem
HDS6000.
Albrecht, Matthias (2015): Grundlagen des 'Building Information Modeling' (BIM). Ar-
ten, Ziele und Vorteile des BIM. München: GRIN Verlag GmbH. Online verfüg-
bar unter http://www.grin.com/de/e-book/289039/grundlagen-des-building-in-
formation-modeling-bim-arten-ziele-und.
Archnet: Bayt Nassif. Online verfügbar unter https://archnet.org/sites/3794, zuletzt ge-
prüft am 27.05.2017.
Autodesk: AutoCAD-Produkte. Das richtige CAD-Programm für Ihre Anforderungen
finden. Online verfügbar unter https://www.autodesk.de/products/all-autocad,
zuletzt geprüft am 02.05.2017.
Autodesk (2010a): Geschichte. Online verfügbar unter http://www.auto-
desk.de/adsk/servlet/index?siteID=403786&id=16037997, zuletzt aktualisiert
am 15.01.2017, zuletzt geprüft am 17.01.2017.
Autodesk (2010b): Mehr über Autodesk. Online verfügbar unter http://www.auto-
desk.de/adsk/servlet/index?siteID=403786&id=16037647, zuletzt aktualisiert
am 15.01.2017, zuletzt geprüft am 17.01.2017.
Autodesk (2013): Unternehmen. Online verfügbar unter http://www.auto-
desk.de/adsk/servlet/index?siteID=403786&id=474685, zuletzt aktualisiert am
14.01.2017, zuletzt geprüft am 17.01.2017.
Autodesk (2016): Autodesk Revit 2016. Hilfe. Online verfügbar unter http://help.auto-
desk.com/view/RVT/2016/DEU/, zuletzt geprüft am 03.06.2017.
Literaturverzeichnis
Literaturverzeichnis 66
Baik, A.; Yaagoubi, R.; Boehm, J. (2015): Integration of Jeddah Historical BIM and 3D
GIS for Documentation and Restoration of Historical Monument (XL-5/W7). In:
Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., S. 29–34.
Baik, Ahmad (2017): From point cloud to Jeddah Heritage BIM Nasif Historical House.
case study (4). In: Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, S.
1–18.
Barazzetti, Luigi; Banfi, Fabrizio; Brumana, Raffaella; Gusmeroli, Gaia; Previtali,
Mattia; Schiantarelli, Giuseppe (2015): Cloud-to-BIM-to-FEM. Structural simu-
lation with accurate historic BIM from laser scans (57). In: Simulation Modelling
Practice and Theory, S. 71–87.
Bielefeld, Bert; Wirths, Mathias (2010): Entwicklung und Durchführung von Bauprojek-
ten im Bestand. Analyse - Planung - Ausführung ; mit 22 Tabellen. 1. Aufl. Wies-
baden: Vieweg + Teubner (Praxis).
BIM 3D,4D, 5D, 6D & 7D (2015). Online verfügbar unter http://www.bim-
panzee.com/bim-3d-4d--5d--6d---7d.html, zuletzt aktualisiert am 20.08.2015,
zuletzt geprüft am 12.01.2017.
BIM hoch 7 GmbH - Generalplaner nach dem BIM Standard (2016). Online verfügbar
unter http://www.bimhoch7.de/, zuletzt aktualisiert am 15.05.2016, zuletzt ge-
prüft am 10.06.2017.
BIM im Bauwesen – Planungsprozess im Wandel (2015). Online verfügbar unter
http://www.cadclick.com/index.php?pageid=895&newsdetail=1, zuletzt geprüft
am 09.06.2017.
BMBF (2016): Industrie 4.0 - BMBF. Online verfügbar unter
https://www.bmbf.de/de/zukunftsprojekt-industrie-4-0-848.html, zuletzt aktuali-
siert am 28.12.2016, zuletzt geprüft am 11.06.2017.
Borrmann, André; König, Markus; Koch, Christian; Beetz, Jakob (Hg.) (2015): Building
Information Modeling. Technologische Grundlagen und industrielle Praxis.
Wiesbaden: Springer Vieweg (VDI-Buch).
Braunes, Jörg: From Point Cloud to BIM. Analyse und Modellierung aus Laserscans in
Revit.
Literaturverzeichnis 67
Dold, Christoph; Brenner, Claus (2007): Verfahren zur Registrierung von 3D Punktwol-
ken, 2007.
Donath, Dirk (2009): Bauaufnahme und Planung im Bestand. Grundlagen — Verfahren
— Darstellung — Beispiele. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fach-
verlage GmbH Wiesbaden.
Ehm, Markus; Hesse, Christian (2014): 3D-Laserscanning zur Erfassung von Gebäu-
den. Building Information Modeling (BIM).
Energieberatung: Aus alt mach neu. Statistik zum Gebäudebestand.
Faro: Laserscanner FARO Focus. Innovation und Effizienz in der 3D-Dokumentation.
Online verfügbar unter http://www.faro.com/de-de/produkte/3d-vermessung/la-
serscanner-faro-focus-3d/ueberblick#main, zuletzt geprüft am 21.03.2017.
Faro: SCENE WebShare Cloud. Online verfügbar unter https://cavi-
con.websharecloud.com/?v=ps&t=p:default,c:projectselec-
tor,m:t&ps=ps1&ps1=, zuletzt geprüft am 15.06.2017.
Faro: Webinar Produktvorstellung PointSense for Revit 16.5 - YouTube. Online ver-
fügbar unter https://www.youtube.com/watch?v=DNADrSgsyUg, zuletzt geprüft
am 06.06.2017.
Faro (2017): PointSense for Revit. Effektive Auswertung von 3D-Laserscanner Daten
in Revit.
Forbes: Autodesk on the Forbes World’s Most Innovative Companies List. Online ver-
fügbar unter http://www.forbes.com/companies/autodesk/, zuletzt geprüft am
17.01.2017.
Frick, Thomas: Von Industrie 1.0 bis 4.0. Industrie im Wandel der Zeit. Online verfüg-
bar unter http://industrie-wegweiser.de/von-industrie-1-0-bis-4-0-industrie-im-
wandel-der-zeit/, zuletzt geprüft am 11.06.2017.
Frohriep, Mareen; Zimmermann, Frank (2008): Vergleich zweier Panorama La-
serscanner an einem historischen Objekt.
Google Maps. Online verfügbar unter https://www.google.de/se-
arch?q=google+maps&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefox-b-
ab&gfe_rd=cr&ei=KOU7Wb3-MtPb8AfE24DACA, zuletzt geprüft am
10.06.2017.
Literaturverzeichnis 68
DIN EN 12831 Beiblatt 1, 2006: Heizsysteme in Gebäuden – Verfahren zur Berech-
nung der Norm-Heizlast – Nationaler Anhang NA.
IBDM GmbH: Über die IBDM GmbH. Online verfügbar unter http://www.ibdm.de, zu-
letzt geprüft am 12.01.2017.
Krause, Ulf-Günter: Ist BIM das neue CAFM oder CAFM das neue BIM? Online ver-
fügbar unter https://ulfkrause.wordpress.com/2016/01/25/ist-bim-das-neue-
cafm-oder-cafm-das-neue-bim/, zuletzt geprüft am 10.06.2017.
Krygiel, Eddy; Nies, Brad (2008): Green BIM. Successful sustainable design with build-
ing information modeling. Indianapolis, IN: Wiley Pub (Sybex serious skills).
Laserscanning Europe GmbH: Funktionsweise eines Laserscanners. Online verfügbar
unter http://www.laserscanning-europe.com/de/glossar/funktionsweise-eines-
laserscanners, zuletzt geprüft am 30.05.2017.
Laserscanning Europe GmbH: Laserscanning Zubehör. Online verfügbar unter
http://shop.laserscanning-europe.com/Laserscanning-Zielmarken, zuletzt ge-
prüft am 10.06.2017.
Leben im Alter: Wohnformen als Ausdruck individueller Selbstständigkeit (2015). On-
line verfügbar unter http://www.zeit.de/angebote/senioren-ratgeber/leben-im-al-
ter/individuelle-wohnformen, zuletzt aktualisiert am 23.03.2017, zuletzt geprüft
am 23.03.2017.
liNear GmbH: Building Heating: liNear - Gesellschaft für konstruktives Design mbH.
Online verfügbar unter https://www.linear.eu/de/software/programmfami-
lien/building/module-und-addons/building-heating/, zuletzt geprüft am
14.06.2017.
liNear GmbH: Software für Gebäudetechnik: liNear - Gesellschaft für konstruktives De-
sign mbH. Online verfügbar unter https://www.linear.eu/de/home/, zuletzt ge-
prüft am 14.06.2017.
Müller, Henry (2016): Internetgrundlagen - Add-On, Add-In und Plug-In. Online verfüg-
bar unter http://www.der-pc-anwender.de/internetgrundlagen/add-ons-
plugins.htm, zuletzt aktualisiert am 13.02.2016, zuletzt geprüft am 05.06.2017.
Literaturverzeichnis 69
Oebbeke, Alfons (2014): Neue EU Richtlinie könnte BIM auch in Deutschland zum
Durchbruch verhelfen. Alfons Oebbeke. Online verfügbar unter http://www.bau-
links.de/bausoftware/2014/0024.php4, zuletzt aktualisiert am 31.01.2014, zu-
letzt geprüft am 29.12.2016.
planen bauen 4.0: DIE INITIATIVE - planen-bauen 4.0. Online verfügbar unter
http://planen-bauen40.de/die-initiative-faq/, zuletzt geprüft am 11.06.2017.
Schildwächter Ingenieure: Projekt. John Deere, Sabo und Kemper. Online verfügbar
unter http://schildwaechter-ingenieure.de/john-deere-sabo-und-kemper, zuletzt
geprüft am 10.06.2017.
Schulz, Thorsten; Igensand, Hilmar (2004): Laserscanning – Genauigkeitsbetrachtun-
gen und Anwendungen.
Softtech GmbH (2017): Was ist BIM? Building Information Modeling. Online verfügbar
unter https://www.softtech.de/service/was-ist-bim, zuletzt aktualisiert am
02.01.2017, zuletzt geprüft am 02.01.2017.
Statistisches Bundesamt (2014): Abfallbilanz. Abfallaufkommen /-verbleib, Abfallkenn-
zahlen, Abfallaufkommen nach Wirtschaftszweigen.
Stufenplan Digitales Planen und Bauen. Einführung moderner, IT-gestützter Prozesse
und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von Bauwerken (2015), zuletzt
geprüft am 27.12.2016.
Tachymetrie - Lexikon der Geowissenschaften (2017). Online verfügbar unter
http://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/tachymetrie/16231, zuletzt
aktualisiert am 21.05.2017, zuletzt geprüft am 21.05.2017.
Thomas Liebich, Carl-Stephan Schweer, Siegfried Wernik (2011): Die Auswirkungen
von Building Information Modeling (BIM) auf die Leistungsbilder und Vergü-
tungsstruktur für Architekten und Ingenieure sowie auf die Vertragsgestaltung.
Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung, zuletzt geprüft am
12.10.2017.
Verena Mikeleit (2012): Zukunft in 5 Dimensionen: Jobs im Bausoftware-Sektor.
Bausoftware-Unternehmen bieten aktuell gute Karrierechancen. Kein Wunder,
denn die weltweite Bauindustrie befindet sich momentan im Wandel zum mo-
dellorientierten Planen und Bauen. Online verfügbar unter http://momentum-
Literaturverzeichnis 70
magazin.de/de/zukunft-in-5-dimensionen-jobs-im-bausoftware-sektor/, zuletzt
geprüft am 27.12.2016.
Vicente, Carlos: Cavicon GmbH. Online verfügbar unter http://www.cavicon.de/de/, zu-
letzt geprüft am 24.03.2017.
Volk, Rebekka; Stengel, Julian; Schultmann, Frank (2014): Building Information Mod-
eling (BIM) for existing buildings — Literature review and future needs (38). In:
Automation in Construction, S. 109–127.
Wang, Chao; Cho, Yong K.; Kim, Changwan (2015): Automatic BIM component ex-
traction from point clouds of existing buildings for sustainability applications (56).
In: Automation in Construction, S. 1–13.
Zentralverband Deutsches Baugewerbe: Durch Dach-Aufstockung können 1,5 Mio.
neue Wohnungen enstehen. Zentralverband Deutsches Baugewerbe. Online
verfügbar unter https://www.zdb.de/zdb-cms.nsf/id/kw-11-15-mio-neue-woh-
nungen-durch-dach-aufstockung-de, zuletzt geprüft am 18.05.2017.
Anhang A 71
Anhang A
Gerenderten 3D-Ansichten
Anhang A 72
Anhang B 73
Auf der beigefügten Festplatte befindet sich folgender Inhalt:
• Der schriftliche Teil der Arbeit als Word- und PDF-Dokument
• Das Autodesk Revit-Modell
• Die Punktwolke als *.rcp- und *.lsproj-Datei
• Die gerenderten 3D-Ansichten
Anhang B
Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Bachelor-Thesis selbstständig angefertigt
habe. Es wurden nur die in der Arbeit ausdrücklich benannten Quellen und Hilfsmittel
benutzt. Wörtlich oder sinngemäß übernommenes Gedankengut habe ich als solches
kenntlich gemacht.
Ich versichere außerdem, dass die vorliegende Arbeit noch nicht einem anderen Prü-
fungsverfahren zugrunde gelegen hat.
München, 20. Juni 2017
Thu Nguyen
Thu Nguyen
Eidesstattliche Erklärung