Wie hilft KI bei der digitalen Gebäudemodellierung aus Punktwolken und welche großen KI-Trends verfolgt das Bauwesen aktuell noch? – Antworten aus dem DBZ-Podcast mit bimeto und ALLPLAN.
Simon Stemmler, Co-Founder von bimeto, und Stefan Kaufmann, Product Management BIM Strategy and New Technologies bei ALLPLAN, waren kürzlich zu Gast bei „DBZ, der Podcast“. Die beiden Technologieexperten geben im Gespräch spannende Einblicke in das Thema „Planung mit Punktwolken und KI“ und darüber hinaus. Einige der wichtigsten Fragen und Antworten haben wir hier für Sie zusammengefasst.
Was sind gerade die größten Trends im Bereich KI?
Stefan Kaufmann: Ein bedeutender Trend im Bereich der Künstlichen Intelligenz ist die Verarbeitung und Analyse von Punktwolken. Mit KI können Sensoren besser genutzt werden, um komplexe Aufgaben zu erledigen. Die Herausforderung besteht darin, aus den simplen Sensordaten wertvolle Informationen zu extrahieren. Schaut man in eine Punktwolkendatei, sieht man zunächst nur eine Sammlung von Koordinaten der Messpunkte. Die Interpretation dieser Daten erfordert entweder menschliche Expertise oder den Einsatz von KI-Systemen. KI-Algorithmen sind bereits in der Lage Objekte innerhalb dieser Daten zu identifizieren und zu klassifizieren.
Ein weiterer bedeutender Trend im Bereich der Künstlichen Intelligenz ist die Automatisierung der Generierung von Inhalten. Diese Entwicklung lässt sich in zwei Hauptbereiche unterteilen: Assistenzsysteme und Vollautomatisierungen. Assistenten unterstützen zum Beispiel die Generierung von Visualisierungen, Verträgen oder Programm-Code. Es gibt aber auch KI-Experten, die gerade versuchen, die Kernkompetenz der Planerinnen und Planer, das Gebäude zu entwickeln, voll zu automatisieren. Ich rate hier immer, die Ergebnisse genau anzuschauen. Das ist noch lange nicht so weit – aber es ist auch nicht ausgeschlossen, dass es in ferner Zukunft möglich sein wird.
bimeto hilft nicht nur Architekt:innen und Ingenieur:innen. Inwiefern ist die Lösung auch für das Handwerk interessant?
Simon Stemmler: Der große Vorteil von Punktwolken ist, dass ich wirklich alle Maße, die für ein Bauvorhaben wichtig sind, mit einem Scan aufnehme: Fensteröffnungen, Türöffnungen, Bodenflächen etc. Das heißt, dass ein Handwerker, wenn er diesen Scan hat, nicht mehr auf die Baustelle fahren muss, um sein Maß aufzuziehen, weil er alle Geometriedaten auf seinem Rechner hat. Eines unserer Produkte erstellt Raumbücher, die auf Punktwolken basieren, mit allen Wand- und Bodenflächen. Ein Bodenleger könnte, ohne auf der Baustelle gewesen zu sein, abschätzen, wie viel Bodenbelag er benötigt, ein Maler die benötigte Menge an Farbe.
Wenn ein Bauträger einmal einen Scan beauftragt hat, kann er anschließend alle Handwerker:innen mit wertvollen Informationen füttern, ohne dass jemand auf die Baustelle fahren muss. Dadurch werden Kosten und Zeit reduziert. Es werden auch keine Maße mehr beim Aufmaß vergessen, was oft passiert. Man kann immer wieder auf die Punktwolke zurückkommen.
Lassen sich die Kosten für die KI-Werkzeuge von bimeto auf die Auftraggeber:innen umlagern?
Simon Stemmler: Wir rechnen immer quadratmeterweise ab. Die Preise sind dadurch komplett transparent und können problemlos umgelagert werden – auch etwa über eine Kostenteilung bei den verschiedenen Gewerken, die von bimeto profitieren. Das spart nicht nur Zeit und Ressourcen, sondern eröffnet auch völlig neue Möglichkeiten. Zum Beispiel kann ich Einbaumöbel passgenau vorfertigen oder habe weniger Verblendungsarbeit auf der Baustelle, weil ich Blenden schon in der Werkstatt herstellen kann.
Wie wird mithilfe von KI-Tools aus einem Entwurf eine konkrete Planung?
Simon Stemmler: Die meisten Bauprojekte in Deutschland finden heute im Bestand statt. Wir sind dem Planungsprozess vorgeschaltet, weil wir die Ist-Zustands-Erfassung machen. Das heißt, wir bekommen 3D-Wolken von den Gebäuden und leiten aus diesen saubere Planungsgrundlagen ab. Dabei schauen wir mit unserer KI jeden einzelnen Punkt in der Punktwolke an und geben ihm eine Zugehörigkeit, also ob er beispielsweise zu einer Wand oder einer Decke gehört. Über diese Segmentierung können wir dann eine geometrische Rückmodellierung starten. Die so entstehenden Modelle sind in Zukunft die Grundlage bei jedem Umbau, jeder Erweiterung oder Sanierung.
Stefan Kaufmann: Bis zu einem vollautomatisierten Planungsprozess ist es noch ein langer Weg. Wir haben momentan noch keine (KI-) Modelle, die das Wissen, wie ein Gebäude gebaut werden muss, damit es nützlich und dauerhaft und dabei auch kostengünstig und nachhaltig ist, umfassen. Was wir aber schon haben, sind teilautomatisierte Prozesse, die uns dabei unterstützen, besser und schneller zu planen. Dazu gehört zum Beispiel, dass ich als Planer schneller an relevantes Wissen bekomme: Welche Anforderungen habe ich im Projekt, welche Normen und Richtlinien sind für mich dort gültig? Das hat jetzt erst einmal nichts mit der Generierung von Architektur zu tun, sondern mit einem grundsätzlich schnelleren Verständnis davon, welche Rahmenbedingungen mein Entwurf erfüllen muss.
Wie kann KI uns dabei helfen, unsere selbstgesteckten Klimaziele im Bau zu erreichen, insbesondere beim Bauen im Bestand?
Stefan Kaufmann: Da gibt es aktuell eine große Bandbreite an Forschungsprojekten. Was momentan entsteht, sind automatisierte Bewertungsverfahren für Bestandsgebäude, zum Beispiel auf der Basis von Plänen oder auch Punktwolken. Schnell eine Ökobilanz erstellen zu können ist vor dem Hintergrund des in die Jahre gekommenen Immobilienbestandes enorm wichtig. Was sicher auch spannend wird, ist das Thema effizienter Umbau und serielles Sanieren. Da ist die Punktwolke heute schon viel im Einsatz, weil ich bei der Fassadensanierung oft modulare Bauelemente habe, die man möglichst weit vorfertigen möchte.
Woran auch schon seit einiger Zeit geforscht wird, ist das Structural Health Monitoring. Kann ich eine Brücke vielleicht länger nutzen, als ursprünglich vorgesehen? Das ist natürlich ein großes Nachhaltigkeitsthema, denn wenn ich eine Brücke zehn oder 20 Jahre länger nutzen kann, verbessert sich ihre Ökobilanz deutlich. Das gilt auch für Gebäude. Hier ist der Blick von außen über Punktwolken und Bildgebung wichtig, aber wir versuchen auch, zerstörungsfrei in die Bauteile reinzuschauen.
Am Georg-Nemetschek-Institut der TU München gibt es aktuell zwei Forschungsprojekte, die sich mit diesem Thema befassen. Bei dem einen geht es um die Bewertung der Qualität des Betons von tragenden Bauteilen, bei dem anderen geht es darum, in das Bauteil hineinzuschauen und etwa den Korrosionsgrad der Bewehrung oder Kiesnester zu erkennen. Dann sind wir noch mit einem Startup im Gespräch – Gscan. Sie nutzen die kosmische Strahlung, um 3D Modelle zu erstellen. Kosmische Strahlung enthält Myonen, die auch mehrere Kilometer dicken Fels durchdringen. Wie bei der Computertomografie können wir herausfinden, wie es in einem Bauteil aussieht.
Die gesamte Podcast-Folge mit vielen weiteren spannenden Einblicken in das Thema KI gibt es hier.
