Berlin - Sich in einem Gebäude umsehen, das noch gar nicht gebaut ist, sondern nur als Plan existiert – virtuelle Realität macht es möglich. Dabei geht es nicht um die optisch perfekten Welten, die seit einigen Jahren in Filmen und Computerspielen zu bewundern sind. Virtuelle Realität im Bauwesen ist anders, vermittelt aber dennoch einen dreidimensionalen Eindruck von Räumen, Gebäuden und der Umgebung. In vielen Bauphasen kann die virtuelle Realität sinnvoll und effizienzsteigernd eingesetzt werden, dank der Entwicklung der Informationstechnologie in den vergangenen Jahren.

Um sich den Technikraum eines neuen Bahntunnels in der Schweiz anzusehen, braucht man nicht in das Alpenland zu reisen. Die Berliner Firma Visoplan hat ein 3-D-Modell des Raums geschaffen, in dem man sich mit einer Virtual-Reality-Brille und Controllern alles genau ansehen kann: Man kann die Schaltschränke öffnen, Hinweisschilder lesen und Menüs zu einzelnen Anzeigeelementen prüfen. Über sie lassen sich Dokumente aufrufen, die mit ihnen verknüpft sind. Die virtuelle Realität (VR) vermittelt hier nicht nur einen dreidimensionalen Eindruck, sondern ist auch mit wichtigen Informationen verbunden.

Virtual Reality kann Bürgern Bauprojekte leichter sichtbar machen

Bei vielen Bauprojekten ist eine Bürgerbeteiligung vorgesehen. Wie VR-Technologien dafür eingesetzt werden können, analysierte das Projekt VisB+ vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart und der Universität Hohenheim. Projektleiter Günter Wenzel vom Fraunhofer-Institut spricht von Anwendungen, bei denen die Betrachter so in den aktuellen Planungsstand eintauchen, als wären sie bereits gebaut. Auf Knopfdruck können auch verschiedene Varianten etwa einer Brücke oder der Standorte von Windrädern gezeigt werden. „Wir erkunden aber nicht nur das technisch Machbare, sondern auch, mit welchem Aufwand welcher Effekt erzielt werden kann“, erklärt Wenzel.

Bei der Bürgerbeteiligung sollen Laien einen Eindruck von geplanten Bauprojekten bekommen. Doch auch für Fachleute bietet eine VR-Visualisierung Vorteile, etwa bei der Vorbereitung von Schweißarbeiten. Beim Projekt „DigitalTWIN“ lotet die Seele-Unternehmensgruppe in Gersthofen bei Augsburg aus, wie VR bei komplexen Konstruktionen helfen kann zu prüfen, ob vorgesehene Stellen für Schweißnähte überhaupt zugänglich sind. Spezialisiert ist Seele auf Sonderkonstruktionen und Fassaden vor allem aus Stahl und Glas.

„Klassischerweise schätzt man die Zugänglichkeit am 3-D-Modell ab oder baut ein Holzmodell, an dem die Zugänglichkeit für schwierige Schweißarbeiten geprüft wird“, berichtet Fabian Schmid von Seele. Er leitet das Projekt „DigitalTWIN“, für das sich ein Konsortium aus Industrie und Forschung zusammengefunden hat. Im Projekt entwickelten die Partner eine Anwendung, bei der ein Mitarbeiter mit VR-Brille und Handcontrollern an einer virtuellen Version des Bauteils die Schweißnähte anbringt. Sollten sich beim Schweißen in der virtuellen Realität Probleme ergeben, beispielsweise weil einige Stellen für das Schweißgerät nicht erreichbar sind, kann die Konstruktion noch einmal geändert werden.

Wenn ein Bauwerk fertig ist, kann dessen virtuelle Version – der digitale Zwilling – für die Schulung von Technikern genutzt werden. Um die Instandhaltung der Technik im eingangs erwähnten Schweizer Bahntunnel kümmern sich rund 300 Techniker. Sie alle können sich mehrfach virtuell bewegen und ihre Checklisten durchgehen, bevor sie ihren Arbeitsplatz tief im Berg betreten. „In der virtuellen Welt kann der Boden transparent gemacht werden, so dass man genau sieht, wo welche Kabel und Leitungen verlegt sind“, sagt Visoplan-Geschäftsführer Boris Goldshteyn.

Ein digitaler Zwilling bietet auch eine gute Grundlage für das Betreiben des Gebäudes, wenn alle Elemente der technischen Gebäudeausrüstung verzeichnet sind. Bei Einkaufszentren oder größeren Mietshäusern kann die virtuelle 3-D-Welt auch für potenzielle Mieter eingesetzt werden – zur Ansicht schon vor Vollendung des Baus.

Sämtliche Bauphasen können in einem digitalen Modell abgebildet werden

Bleibt die Frage nach dem Aufwand für die Erstellung eines virtuellen Bauwerks. Bei Hollywoodfilmen ist er teilweise riesig, damit künstliche Welten so realistisch wie möglich erscheinen. Das wäre in der Baubranche nicht wirtschaftlich. An dieser Stelle hilft, dass auch die Bauplanung immer stärker digitalisiert wird. Building Information Modeling (auf Deutsch: Bauwerksdatenmodellierung, kurz BIM) heißt das Verfahren, bei dem sämtliche Bauphasen in einem digitalen Modell abgebildet werden. 

Foto: Visoplan
Alle Projektbeteiligten sollen so vernetzt sein und informiert werden, dass sie auf dem gleichen Stand sind. 

Dies ist auch bei der Plattform von Visoplan der Fall. „Wenn alle Projektbeteiligten beim BIM gut mitarbeiten, dann sind sämtliche Daten immer auf dem neuesten Stand“, betont Geschäftsführer Goldshteyn. Oft verzögerten sich Projekte, weil eine E-Mail verlorengehe oder Änderungen nicht an alle relevanten Personen weitergegeben würden. Zugleich sei BIM eine Projektdokumentation, bei der auch frühere Planungsstände jederzeit abgerufen werden könnten. „Eine Verzögerung wie beim Bau des Flughafens BER hätte es mit BIM nicht gegeben“, ist Goldshteyn überzeugt.

Wenn BIM-Daten existieren, ist die VR-Visualisierung nur ein paar Klicks entfernt. Doch welche Methode dafür am geeignetsten ist, darüber gehen die Meinungen auseinander. Matthias Rädle von der Hochschule Mannheim arbeitet beispielsweise gerne mit der Cave, gibt aber auch zu, dass die Wartung und Instandhaltung des Geräts jährlich im sechsstelligen Euro-Bereich liege – von den hohen Anschaffungskosten ganz zu schweigen. Bei Cave geht es um einen von mehreren Nutzern begehbaren Raum, in dem die Bilder der 3-D-Welt mit Projektoren auf die Wände, den Boden und die Decke geworfen werden. So entsteht der Eindruck, dass man sich im Maßstab 1:1 in den geplanten Gebäuden befindet.

Weil VR-Brillen wesentlich günstiger sind, sind sie für Goldshteyn das Mittel der Wahl, auch in Zukunft. Günter Wenzel vom Fraunhofer IAO hingegen hält die Cave nach wie vor für ein wichtiges Instrument in der VR-Visualisierung. Nur sie biete die Möglichkeit, dass sich mehrere Personen gleichzeitig in eine virtuelle Welt begeben und dabei von Angesicht zu Angesicht kommunizieren können. Er berichtet von einem Projekt, bei dem sich Fachärzte des Klinikums Sindelfingen-Böblingen gemeinsam einen künftigen Operationssaal angesehen und dann im Gespräch Verbesserungsvorschläge für die Planer entwickelt hätten. „Für manche Abstimmungen braucht man nicht nur Worte, sondern auch Mimik, Gestik und die ganze Palette der menschlichen Kommunikation“, sagt Wenzel.