Wie wird Augmented Reality im BIM-Bauwesen eingesetzt?

Der Einsatz von Augmented Reality (AR) hat sich bereits in verschiedenen Bereichen etabliert: wie z.B.: Unterhaltung, Tourismus, Medizin und Chirurgie, Bauwesen (AEC) usw. Wenn Sie im Baugewerbe tätig sind oder sich mit BIM, beschäftigen, empfehlen wir Ihnen alle Vorteile von Augmented Reality kennenzulernen.

Richtig eingesetzt kann die AR Sie in der Planung, in der Zusammenarbeit mit Ihrem Team, bei der Verbesserung der Sicherheit auf der Baustelle und in einer Reihe weiterer Aktivitäten unterstützen, die wir in diesem Artikel vertiefen. Aus diesem Grund stehen Ihnen Augmented Reality-Software zur Verfügung, die enorme Vorteile bringen und den gesamten Prozess der Planung, Ausführung, Wartung und Verwaltung eines Projekts erleichtern können.

Was ist AR in der Bauindustrie

Augmented Reality ist eine Technologie, die der realen Umgebung virtuelle Informationen oder Modelle hinzufügt.

Stellen Sie sich vor, dass Sie ein beliebiges Objekt mit Ihrem Smartphone einrahmen und auf dem Display eine Reihe von Informationen dazu anzeigen, die automatisch aktiviert werden: Videos, Bilder, 3D-Modelle, Datenblätter usw.

Dieses Prinzip wird als Overlay bezeichnet und erzeugt eine neue Kommunikationsebene, welche die Datenmenge für ein bestimmtes Objekt implementiert.

Angewandt auf die Bauindustrie ermöglicht die Augmented Reality, virtuelle Architekturprojekte mit der physischen Realität einer Baustelle zu kombinieren, oder ein Objekt oder Gebäude virtuell in einen realen Kontext einzufügen, um seine Auswirkungen auf die Umgebung zu simulieren.

Diese einzigartige Technologie erhöht die Genauigkeit und Effizienz, indem sie Fehler im Zusammenhang mit der Verwaltung von Zeit, Kosten und Ressourcen im Allgemeinen reduziert.

Es gibt mehrere Anwendungen, die Augmented Reality in der Baubranche zu bieten hat. Sehen wir um welche es sich handelt.

Augmented Reality und BIM-Konstruktionen: Wie es eingesetzt wird

Augmented Reality ist eine neue Technologie, die computergenerierte Objekte mithilfe von Anwendungen oder Softwares, Headsets, VR-Brille und anderen intelligenten Geräten, virtuell in die reale physische Umgebung transportiert.

Augmented Reality und BIM

Für Architekten und Ingenieure kann es besonders vorteilhaft sein, die Augmented Reality im BIM-Prozess zu integrieren, insbesondere um:

• das Projekt den Kunden zu präsentieren – es ist möglich das Projektmodell in all seinen Details anzuzeigen, damit alle Teambeteiligten ein besseres Verständnis des Projekts erlangen können; AR kann auch verwendet werden, um 3D-Modelle zu zeigen und sogar virtuelle Rundgänge anzubieten, um den Kunden eine effektive Vorstellung des Gebäudes zu geben, bevor es realisiert wird;
• mit anderen Fachleuten zusammenzuarbeiten – es vereinfacht die Online-Zusammenarbeit, indem Teams, 3D-Bilder und -Videos mit Teammitgliedern teilen können, die nicht vor Ort sind. Dank Augmented Reality können die Beteiligten, Bilder oder Videos detaillierter anzeigen und Fehler oder Probleme erkennen, auch wenn man sichnicht vor Ort befindet;
• das Projekt zu planen – es bietet die Möglichkeit, das Projekt des Gebäudes sorgfältig und realistisch zu visualisieren und zu verstehen. Augmented Reality im Bauwesen kann bereits in der Vorentwurfsphase eingesetzt werden, indem das Endprodukt (z.B. das bereits realisierte Gebäude) auf einem sehr detaillierten Niveau dargestellt wird und auch Informationen über die Auswirkungen des Bauwerks auf die Umwelt und das soziale Gefüge, in das es eingefügt wird, bereitgestellt werden. Planer und Unternehmen können Auftraggebern, funktionale und realistische Modelle anzeigen, wobei alle Entscheidungen fundierter getroffen und Missverständnisse während des Baus vermieden werden können;
• Genau zu messen – Augmented-Reality-Geräte (VR-Brillen, Smart-Glasses usw.) verfügen über Funktionen, mit denen die physischen Elemente eines Raums (wie Tiefe, Höhe und Breite) gemessen werden können. Durch die Integration von BIM mit Augmented Reality können Unternehmen und Fachleute 3D-Modelle verwenden, um Abmessungen von Projektelementen genau zu bestimmen und alle Lösungen, realistisch darzustellen;
• Entscheidungen auf der Baustelle zu überprüfen – es bietet die Möglichkeit, das Projekt direkt vor Ort zu visualisieren, bevor die Materialien bestellt werden und die Arbeiten beginnen. Die Überprüfung vor Ort ermöglicht es, eventuelle Unstimmigkeiten im Projekt hervorzuheben und die Ressourcenverschwendung und Lieferverzögerungen zu vermeiden, indem das BIM-Modell schnell an neue Anforderungen angepasst wird;
• Sicherheit und Inspektion – es verbessert die Sicherheit am Arbeitsplatz dank spezifischer AR-Geräte (wie VR-Brillen oder mobile Geräte), welche Tags oder Etiketten scannen, die in bestimmten Bereichen oder Objekten angebracht sind; Diese Etiketten können Informationskarten oder sogar 3D-Modelle anzeigen, um Informationen über die Sicherheit oder mögliche Risiken für die Arbeitnehmer zu vermitteln;
• Unterirdische Infrastrukturen und- Renovierungsarbeiten – bei Abriss- oder Aushubarbeiten besteht immer die Gefahr, unbeabsichtigt auf eine Gasleitung, Abflussrohre, unterirdische Versorgungsleitungen usw. zu stoßen. Eine falsche Bewegung eines Baggers kann zu Schäden, Ausfällen oder sogar Explosionen führen; Der Einsatz von AR ermöglicht es den Benutzern, die genaue Position von Kabeln und Rohrleitungen, welche mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, virtuell anzuzeigen und mögliche Probleme zu vermeiden;
• Schulung – Arbeitnehmer können auf intuitive, praktische und effektive Weise direkte Anweisungen zur Verwendung neuer Maschinen oder komplexer Geräte erhalten, wodurch die Schulungskosten und Ausfallzeiten der Bediener reduziert werden. Auf diese Weise können die Arbeiter die Geräte in Aktion sehen, bevor sie diese verwenden. Darüber hinaus können gefährliche Materialien oder Situationen angezeigt werden, ohne die Teammitglieder einem echten Risiko auszusetzen;
• Kosten sparen – erhöht die Arbeitsproduktivität, senkt die Kosten und verbessert die Sicherheit während des gesamten Lebenszyklus der Arbeit.

AR versus VR

Ein ähnliches Tool wie Augmented Reality ist Virtual Reality (VR).
Obwohl sie oft mit ihrer Fähigkeit verwechselt werden, eine Art „Brücke“ zwischen der physischen und der digitalen Welt zu schaffen, gibt es viele Elemente, die den Unterschied ausmachen.

Augmented Reality erweitert die reale Welt durch die Überlagerung digitaler Inhalte. Das heißt, dass die Augmented Reality von unserer Realität ausgeht und etwas hinzufügt. Es wird nicht an einen anderen Ort „teleportiert“, sondern es werden lediglich Inhalte und Informationen zu einem Ort oder Objekt hinzugefügt.

Bei Virtual Reality hingegen, wird eine digitale Umgebung erstellt, welche die reale Welt vollständig ersetzt. Mit VR bezeichnet man die Technologie, die in der Lage ist, dank spezieller Geräte wie VR-Brillen und Controller, uns in eine andere Realität als die, in der wir leben, zu versetzen.

Virtual Reality in BIM

Alles, was wir sehen, ist computergeneriert und umhüllt uns in eine 360-Grad-Immersionserfahrung, in der man mit den umgebenden Objekten interagiert, indem man diese bewegt oder verändern kann.

Mittels VR können wir das Universum erkunden, ein Auto fahren, das noch nicht auf den Markt gekommen ist, ein noch nicht realisiertes Haus besichtigen, Sicherheitsübungen durchführen, eine neue Maschine bedienen, uns ins alte Ägypten katapultieren lassen usw.

Zusammenfassend kann man sagen, dass Virtual Reality, uns in eine vollständig computergenerierte digitale Realität eintauchen lässt, in der alle Arten von Erfahrungen erlebt werden können.

Wenn Sie daran interessiert sind, die Virtual Reality zur Unterstützung der Planung und der Präsentation Ihrer Projekte beim Auftraggeber einzusetzen, empfehlen wir Ihnen:

• diesen ausführlichen Artikel zu lesen;
• eine Virtual Reality (VR)-Software für Architekten und Planer zu verwenden, um ein 3D zu erstellen und immersive virtuelle Touren durchzuführen.

Wie wird Augmented Reality im BIM-Bau eingesetzt?

Wenn Augmented Reality mit Building Information Modeling verschmilzt, wird die Baustelle zu einem intelligenten Raum, in dem das digitale Design mit einer beispiellosen Präzision in der realen Welt Gestalt annimmt. Diese Synergie ermöglicht es Fachleuten, das BIM-Modell direkt im Maßstab 1:1 auf der Baustelle zu visualisieren, wodurch die Planung zu einem immersiven und interaktiven Erlebnis wird. Zum Beispiel kann ein Bauleiter das Layout der Sanitär- oder Elektroinstallationen auf den noch rohen Boden überlagern, um sicherzustellen, dass die Verlegung ohne Störungen oder Fehler erfolgt.

In der Ausführungsphase helfen die Funktionen des AR-Tracking, das geplante Modell mit dem tatsächlichen Fortschritt der Arbeiten zu vergleichen und in Echtzeit auf eventuelle Abweichungen hinzuweisen. Dies führt zu schnelleren Inspektionen, sofortigen Korrekturen und einer deutlichen Senkung der Nachbearbeitungskosten. Darüber hinaus können die Mitarbeiter über AR-Brillen oder mobile Geräte auf kontextualisierte technische Informationen zugreifen – wie technische Datenblätter, Verlege-Anleitungen oder Sicherheitschecklisten – einfach indem sie einen Teil des Gebäudes scannen. Auf diese Weise ist die digitale Dokumentation nicht mehr etwas, das gesucht werden muss, sondern visuell in den operativen Kontext integriert.

AR findet auch eine besonders effektive Anwendung in der multidisziplinären Koordinierung. Während der Phasen der Clash Detection oder Projektüberprüfung kann das Team die gebaute Umgebung erkunden, bevor sie gebaut wird, und die Interferenzen zwischen Strukturen, Anlagen und Oberflächen direkt im physischen Raum beobachten. Dieser Ansatz eliminiert die Notwendigkeit, komplexe Modelle auf einem flachen Bildschirm zu interpretieren und erhöht das Verständnis auch für diejenigen, die weniger mit BIM-Software vertraut sind.

Schließlich erstrecken sich die Vorteile weit über den Bau hinaus. Im Hinblick auf Management und Wartung wird Augmented Reality zu einem leistungsstarken Facility-Management-Tool: Techniker können Leitungen, Verkabelungen oder versteckte Geräte ohne Abbrucharbeiten lokalisieren, indem sie sie einfach über AR basierend auf dem föderierten BIM-Modell visualisieren. Diese Fähigkeit reduziert nicht nur die Interventionszeiten, sondern minimiert menschliche Fehler und erhöht die Sicherheit in komplexen oder hochdichten Anlagenumgebungen.

Hauptwerkzeuge und -Geräte für die Integration von BIM und Augmented Reality

Die Integration von Augmented Reality (AR) und BIM bietet fortschrittliche Werkzeuge, die die Visualisierung, Zusammenarbeit und betriebliche Effizienz verbessern. Zu den innovativsten Lösungen in diesem Bereich gehören Software, die den Benutzer in ein BIM-Metaversum eintauchen lässt.​

Augmented Reality im Dienste von BIM

Diese Werkzeuge sind in der Regel Plattformen, die es ermöglichen, BIM-Modelle in Augmented Reality direkt auf der Baustelle zu visualisieren, indem mobile Geräte wie Tablets und Smartphones verwendet werden. Diese Lösungen ermöglichen es den Mitarbeitern, digitale Modelle mit der realen Umgebung zu überlagern, was das Verständnis des Projekts und die Überprüfung der laufenden Arbeiten erleichtert.​

Zu den Hauptfunktionen gehören:​

• immersives Visualisieren: Die BIM-Modelle können im Maßstab 1:1 erkundet werden, was eine genaue Wahrnehmung der Dimensionen und Proportionen bietet;
• intuitive Interaktion: Die Benutzer können mit den Elementen des Modells interagieren, auf detaillierte Informationen zugreifen und zwischen den verschiedenen Komponenten des Projekts navigieren;​
• präzise Ausrichtung: Dank fortschrittlicher Technologien passen sich die digitalen Modelle genau an die physische Umgebung an und gewährleisten eine treue Übereinstimmung zwischen Projekt und Realität;​
• Zugänglichkeit: Die Verwendung mobiler Geräte macht die AR-Technologie zugänglicher, da die Notwendigkeit für teure dedizierte Hardware entfällt.​

Die Einführung solcher Werkzeuge verbessert die Kommunikation zwischen den verschiedenen Stakeholdern, reduziert Fehler während des Bauprozesses und optimiert die Entscheidungsfindung. Darüber hinaus eröffnet die Integration mit anderen Technologien, wie dem Internet der Dinge (IoT), neue Möglichkeiten für die Echtzeitüberwachung der Baustellenbedingungen und das effiziente Management von Ressourcen.

Fallstudie: Augmented Reality und openBIM® zur Unterstützung von Baustellen- und Wartungsaktivitäten

Eine konkrete Anwendung der Integration von BIM und Augmented Reality wurde im Rahmen des Forschungsprojekts PRESMA entwickelt, das darauf abzielt, den Einsatz immersiver Technologien zur Verbesserung der Bau-, Inspektions- und Facility Management-Aktivitäten zu erproben.

Das Projekt PRESMA ist eine Initiative für industrielle Forschung und experimentelle Entwicklung, die von ACCA software in Zusammenarbeit mit dem Department für Strukturen der Ingenieurwissenschaften und Architektur (DIST) der Universität Neapel, dem Department für Architektur, Bauingenieurwesen und gebautes Umfeld des Politecnico di Milano, dem Department für Architektur und Territorium (dArTe) der Mediterranen Universität von Reggio Calabria und dem Department für Architektur (DIDA) der Universität Florenz durchgeführt wird.

Die Erprobung sah den Einsatz verschiedener Augmented Reality-Geräte vor, die mit der Plattform usBIM und insbesondere mit den Dienstleistungen für die Wartung (usBIM.maint) und dem Internet der Dinge (usBIM.iot) integriert sind.

Ziel war es, das BIM-Modell mit dem realen Gebäude zu überlagern, sodass die Betreiber die Informationen des Modells direkt auf der Baustelle oder während der Wartungsaktivitäten visualisieren und abfragen konnten.

Zu den wichtigsten Anwendungsfällen, die analysiert wurden, gehören:

• Manipulation des BIM-Modells in Augmented Reality (Drehung, Skalierung, Verschiebung und immersive Navigation);
• Ausrichtung des digitalen Modells am realen Gebäude durch Erkennung von Wänden, Bezugspunkten oder QR-Codes;
• Überprüfung der Übereinstimmung zwischen Projektstatus und Ist-Zustand;
• Verwaltung der Sichtbarkeit von Elementen zur Hervorhebung von Anlagen, die normalerweise von Wänden und Böden verdeckt sind;
• Konsultation der IFC-Eigenschaften direkt an den im Gebäude vorhandenen Objekten;
• Zugriff auf Wartungsinformationen, einschließlich offener Tickets, geplanter Eingriffe und Historie der Aktivitäten;
• Integration mit IoT-Systemen zur Echtzeitvisualisierung von Daten von Sensoren und zur Kontrolle der Verbrauchseinrichtungen;
• Einfügen von Anmerkungen und Meldung von Anomalien direkt im Modell.

Einer der bedeutendsten Aspekte der Erprobung betraf die Techniken der räumlichen Registrierung des BIM-Modells im Vergleich zur realen Umgebung. Es wurden verschiedene Ausrichtungsmodi getestet, die auf der Erkennung von Oberflächen, der Auswahl homologer Punkte und der Verwendung von QR-Codes basierten, wobei eine präzise Überlagerung zwischen virtuellem Modell und realem Gebäude erzielt wurde.

Die Forschung bewertete zudem den Einsatz von Augmented Reality zur Durchführung von Messungen direkt vor Ort. Mit dem fortschrittlichen Headset Microsoft HoloLens 2 war es möglich, Abmessungen und Platzbedarf ohne traditionelle Messinstrumente zu erfassen, wobei eine Genauigkeit von weniger als einem Zentimeter in den experimentellen Tests erreicht wurde, was besonders interessant für schwer zugängliche Elemente ist.

Die Tests zeigten, dass die Kombination aus openBIM, Augmented Reality und Cloud-Plattformen ein effektives Hilfsmittel zur Unterstützung von Überprüfungsaktivitäten auf der Baustelle, der Koordinierung zwischen Projektbeteiligten, der Wartung von Gebäuden und der operativen Verwaltung von Anlagen darstellt. Die Möglichkeit, auf die Informationen des Modells direkt im physischen Kontext zuzugreifen, ermöglicht es, interpretative Fehler zu reduzieren, die Inspektionsvorgänge zu beschleunigen und den Entscheidungsprozess während des gesamten Lebenszyklus des Projekts zu verbessern.

FAQ zur Nutzung von AR im BIM

Was ist Augmented Reality in der Bauindustrie?

Augmented Reality (AR) ist eine Technologie, die digitale Informationen (wie 3D-Modelle, technische Datenblätter, Bilder, Videos) mit der realen Umgebung überlagert. In der Bauindustrie ermöglicht sie die Kombination von virtuellen Projekten mit dem physischen Kontext einer Baustelle, um Präzision, Effizienz zu verbessern und Fehler zu reduzieren.

Was sind die Anwendungen von Augmented Reality im Bauwesen?

Die Anwendungen umfassen: Präsentation von Projekten, Fernzusammenarbeit, detaillierte Planung, präzise Messungen, Überprüfung auf der Baustelle, Verbesserung der Sicherheit, Management von unterirdischen Bauarbeiten, Schulung des Personals und Senkung der Gesamtkosten.

Was ist der Unterschied zwischen Augmented Reality und Virtual Reality?

Augmented Reality bereichert die reale Welt mit überlagerten digitalen Inhalten. Virtual Reality hingegen schafft eine vollständig digitale Umgebung, die die reale Welt ersetzt und immersive 360°-Erlebnisse bietet.

Wie wird Augmented Reality mit BIM verwendet?

Augmented Reality, integriert mit BIM, ermöglicht die Visualisierung digitaler Modelle im Maßstab 1:1 auf der Baustelle, verbessert die Kontrolle, Planung, Inspektion und Wartung. Sie ermöglicht die Erkennung von Interferenzen, den Zugriff auf kontextuelle Informationen und die Reduzierung von Nachbearbeitungen und Kosten.

Welche Werkzeuge sind erforderlich, um AR und BIM zusammen zu verwenden?

Es sind Plattformen und AR-Software verfügbar, die mit BIM kompatibel sind und über Smartphones, Tablets oder Headsets genutzt werden können. Sie bieten immersive Visualisierung, Interaktion mit den Modellen, präzise Ausrichtung an der physischen Umgebung und vereinfachten Zugang zu technischen Informationen.