BIM: Leitungsbau im digitalen Wandel

Bildquelle: Bohlen & Doyen Bau GmbH

Einführung und Überblick

Building Information Modeling (BIM) steht im Zentrum des digitalen Wandels in der Bauwirtschaft, insbesondere im Bereich des Leitungsbaus. Die Methode beruht auf der Erstellung und Nutzung virtueller, mehrdimensionaler Modelle – sogenannten digitalen Zwillingen – zu Planungs-, Ausführungs- und Betriebszwecken von Bauwerken. Insbesondere im Infrastruktursektor ermöglicht BIM eine effizientere, koordinierte und transparente Zusammenarbeit über sämtliche Projektphasen hinweg.

Neben der Um- und Neuplanung von Anlagenteilen ist mit der generierten Punktwolke ein Reverse-Engineering recht einfach und schnell möglich (Bildquelle: Bohlen & Doyen Bau GmbH)

Gemeinsame Arbeitsmethode und zentrale Datenbasis

Der BIM-Ansatz zeichnet sich durch ein kooperatives Arbeitsmodell aus, bei dem verschiedene Fachdisziplinen kontinuierlich an einem zentralen digitalen Modell zusammenarbeiten. Dieses Modell vereint sämtliche relevanten physischen und funktionalen Eigenschaften des Bauwerks. Ingenieure, Architekturbüros und ausführende Firmen erhalten dadurch Zugriff auf aktuellste Planungsstände – klassische Pläne oder Tabellen werden zunehmend abgelöst. Die zentrale Datenbasis verbindet einzelne Fachmodelle miteinander und schafft so die Grundlage für eine präzisere Planung und verbesserte Abstimmung.

Kollisionsprüfung und Projektsteuerung

Eines der leistungsstärksten Instrumente in BIM ist die Kollisionsprüfung: Unterschiedliche Fachmodelle wie Architektur, Statik oder Haustechnik werden digital zusammengeführt, potenzielle Konflikte – beispielsweise Überschneidungen von Leitungen mit dem Tragwerk – lassen sich so bereits in frühen Planungsphasen erkennen und beseitigen. Außerdem wird das Modell beispielsweise um zeitliche Abläufe (4D) und Kosteninformationen (5D) erweitert. Die so entstehende Verbindung von 3D-Modell, Terminplanung und Kostenkalkulation ermöglicht die Simulation und Optimierung von Bauabläufen sowie eine verbesserte Kostenprognose.

Ein fliegender Laserscanner wie hier der BLK2Fly des Herstellers Leica nimmt nicht nur Bauwerke aus der Luft auf, sondern wird auch innerhalb von Baugruben eingesetzt (Bildquelle: Bohlen & Doyen Bau GmbH)

Relevanz im Leitungsbau

Eine Analyse aus dem Jahr 2020 im Auftrag der relevanten Fachverbände (u. a. der Deutschen Gesellschaft für grabenloses Bauen e. V. und des Rohrleitungsbauverbandes e. V., in Zusammenarbeit mit der Bundesfachabteilung Leitungsbau im Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V.) verdeutlicht, dass sich der bisherige Einsatz von BIM weitgehend auf Planungs- und Genehmigungsprozesse konzentriert. Das vollständige Potenzial digitaler Bauwerksmodelle wird jedoch deutlich, wenn man deren phasenübergreifende und standardisierte Nutzung betrachtet: Durchgängig verfügbare Daten ermöglichen optimierte Abläufe im gesamten Leitungsbau und bieten neue Möglichkeiten jenseits traditioneller Prozesse.

Strukturierte Daten entlang der Wertschöpfungskette

Der Nutzen von BIM zeigt sich vor allem in der durchgehenden Weitergabe von Planungs- und Baudaten ohne Medienbrüche. Dadurch profitieren sämtliche Projektbeteiligte entlang der Wertschöpfungskette – von der Planung über die Ausschreibung und Ausführung bis hin zum Betrieb – von einer erhöhten Effizienz und einer verbesserten Qualität der Prozesse.

Punktwolken liefern viele grundlegende Informationen für die Planung. Nicht nur Abstände, Längen, Bögen und Größen der Rohre und Armaturen, sondern z. B. auch mögliche Verdrehungen der Flanschlochkränze (Bildquelle: Bohlen & Doyen Bau GmbH)

Integration moderner Vermessungsmethoden

Die Anwendung von Laserscanning-Technologien innerhalb von BIM-Modellen eröffnet zusätzliche, praxisnahe Vorteile: Hochauflösende Scans detektieren selbst kleinste Oberflächenschäden wie Haarrisse oder geringfügige Setzungen. Die georeferenzierten Punktwolken ermöglichen es, Veränderungen im Bauwerkszustand präzise zu dokumentieren und schnell auffindbar zu archivieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fotodokumentationen entfällt der Aufwand für die Nachbearbeitung, da alle relevanten Bereiche bereits im 3D-Modell hinterlegt und mit dem jeweiligen Aufnahmezeitpunkt verknüpft sind. Ein grafischer Vorher-Nachher-Vergleich wird so einfach und anschaulich.

Praxisbeispiel: 3D-Erfassung von Flurstücksgrenzen

In der Praxis werden etwa Flurstücksgrenzen, die auf Karten meist nur als Linien erscheinen, zunächst mittels Geländemodellierung in dreidimensionale Flächen umgewandelt. Diese Flächen lassen sich in das digitale Bauwerksmodell integrieren, wodurch sichtbar wird, ob geplante Leitungen betroffene Grundstücke kreuzen. Die generierten Daten werden als IFC-Dateien gespeichert – jedes Flurstück wird dabei wie ein eigenes Geschoss gehandhabt. So kann jedes einzelne Flurstück ein- oder ausgeblendet und eindeutig identifiziert werden; im nächsten Schritt lassen sich zusätzliche Informationen wie Natur- oder Wasserschutzgebiete automatisiert integrieren. Dies unterstützt eine zeitsparende und fehlervermeidende Planung.

Perspektiven für die Digitalisierung des Bauwesens

Das neue Bundesministerium für Digitales und Staatsmodernisierung (BMDS) könnte künftig im Bauwesen also bei der Entwicklung und Realisierung bundesweiter Digitalisierungsstrategien eine zentrale Rolle spielen. Es könnte die flächendeckende Nutzung von BIM fördern, Planungs- und Genehmigungsverfahren durch Online-Portale beschleunigen und zentrale digitale Datenplattformen, wie ein Gigabit-Grundbuch, schaffen. Zudem könnte es Forschungsprojekte zu neuen digitalen Bautechnologien initiieren und die Aus- und Weiterbildung von Fachkräften stärken. Mit der Neugründung des BMDS wird darüber hinaus der politische Rahmen geschaffen, um diese Modernisierung und die Digitalisierung des Bauwesens gezielt, koordiniert und nachhaltig voranzutreiben. So würde die Branche insgesamt effizienter und moderner gestaltet.