Untersuchung zur Erstellung von openBIM-konformen Umgebungsmodellen und Bestandsmodellen in BricsCAD BIM
Diplomarbeit von Roman Gurtner (2025)
Building Information Modeling (BIM) ist eine Arbeitsmethodik, die in den vergangenen Jahren eine signifikante Zunahme an Bedeutung erfahren hat und maßgeblich zur Digitalisierung im Bauwesen beiträgt. Der Begriff bezeichnet zum einen den Prozess der Erstellung, Änderung und Verwaltung eines digitalen Bauwerksmodells mithilfe spezieller Software. Zum anderen wird er verwendet, um die Anwendung dieses digitalen Modells während des gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks zu beschreiben. BIM bezieht sich mittlerweile nicht mehr ausschließlich auf die Gebäudemodellierung. Speziell in Deutschland wird durch die Initiative des Bundesministeriums für Verkehr und Digitale Infrastruktur (BMVI) der Einsatz von BIM vor allem im Infrastrukturbau vorangetrieben. Das bedeutet, dass zukünftig Projekte im Straßen-, Schienen- und Wasserstraßenbau sowie bei zugehörigen Brücken-, Tunnel- und Ingenieurbauwerken BIM-konform geplant werden.
Für diese Planungen werden Grundlagendaten aus unterschiedlichen Quellen benötigt, wie
z.B. Airborne-Laserscanning-Daten zur Darstellung eines großflächigen Geländeverlaufs, detaillierte Geländeaufnahmen von Geodäten oder auch Grundstücks- und Eigentümerdaten. Diese Daten müssen einerseits verwaltet und organisiert werden, andererseits müssen die vorliegenden Daten möglicherweise in ein geeignetes, einheitliches geodätisches Referenzsystem übertragen werden. Aus diesen Grundlagendaten können geometrisch und semantisch aussagekräftige Umgebungsmodelle für die Bauwerks- und Infrastrukturplanung erstellt werden. Da jedes Bauprojekt die Zusammenarbeit von Fachkräften aus zahlreichen Fachbereichen erfordert, ist eine interoperable Zusammenarbeit von entscheidender Bedeutung. Diese wird durch openBIM-Modelle realisiert. Das zentrale Schema für openBIM, entwickelt und gefördert von buildingSMART, ist das Industry Foundation Classes (IFC)-Format. Als offener, herstellerneutraler Standard ermöglicht IFC den modellbasierten Austausch sowie die gemeinsame Nutzung von Bauwerksdaten im Rahmen der BIM Methodik.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung von openBIM-konformen Umgebungsmodellen und Bestandsmodellen in BricsCAD BIM. Zum Zeitpunkt der Untersuchung lag die aktuelle Version V24 vor. Es wurde versucht, ein Umgebungsmodell aus möglichst kostenfreien Grundlagendaten zu erstellen. Dazu wurden verschiedene Geodaten sowie eine aus einer tachymetrischen Geländeaufnahme generierte LandXML-Datei verwendet. Als Ergänzung wurden noch eine unregelmäßige Wand sowie eine Stromleitung modelliert. Hauptaugenmerk lag dabei auf die Georeferenzierung sowie die semantische und topologische Korrektheit. Für diese Erstellung standen in BricsCAD BIM V24 ausreichend Funktionen zur Verfügung. BricsCAD BIM V24 kann mit großen Koordinatenwerten arbeiten, sodass die Modellierung georeferenziert im amtlichen oder festgelegten Koordinatensystem durchgeführt werden kann. Funktionen zum Festlegen eines Projektbasispunktes oder einem übergeordneten Koordinatensystem wurde erst mit der Version V25 eingeführt.
Zusätzlich wurde versucht, ein Umgebungsmodell mit einem integrierten 3D-Stadtmodell zu erzeugen. Dazu wurden ebenfalls verschiedene Grundlagendaten verwendet. Die gängigste Variante für die Speicherung und den Austausch von 3D-Stadtmodellen ist das Format City-GML. In BricsCAD BIM steht jedoch keine Funktion zum Import von City-GML-Daten zur Verfügung. Trotzdem konnte mithilfe eines Workarounds ein aussagekräftiges Umgebungsmodell erstellt werden.
In Bezug auf die Gebäudemodellierung wurden zunächst die Mindestanforderungen an eine BIM-Software für die Gebäudemodellierung untersucht. BricsCAD BIM V24 erfüllt grundsätzlich alle Mindestanforderungen. Für weitere Untersuchungen wurde ein Einfamilienhaus basierend auf einem 3D-Laserscan modelliert.
Insbesondere wurden die Möglichkeiten verschiedener Wandaufbauten, geschossübergreifender Bauteile sowie die standardkonforme Ableitung von Grundrissen und Schnittdarstellungen untersucht.
Unterschiedliche Wandaufbauten lassen sich in BricsCAD BIM V24 problemlos realisieren. Geschossübergreifende Bauteile sind jedoch nicht möglich. Solche Bauteile müssen entweder einem Geschoss zugeordnet oder an der Geschossgrenze aufgetrennt werden.
Eine Ableitung von standardkonformen Grundrissen und Schnittdarstellungen ist in BricsCAD BIM V24 über den typisierten Plan realisierbar. Die Konfiguration ist zwar aufwendig, bei regelmäßigen Ableitungen jedoch sinnvoll.
Nach Abschluss der Modellierung wurde von jedem Modell eine IFC-Datei exportiert, um die openBIM-Konformität zu überprüfen. Diese Dateien wurden anschließend in verschiedene BIM-Softwarelösungen importiert. Die Ergebnisse fielen dabei sehr unterschiedlich aus. Sie reichten von nahezu verlustfreien Importen bis hin zu Fällen, in denen kein Importergebnis erzielt werden konnte. Semantik und Topologie wurden größtenteils übernommen.
Diese Problematik kann jedoch nicht ausschließlich einer einzelnen Software zugeschrieben werden, sondern stellt eine generelle Herausforderung für alle Softwareentwickler dar.
Die jeweiligen Softwarehersteller interpretieren das IFC-Schema unterschiedlich, wodurch ein verlustfreier Datenaustausch nur schwer realisierbar ist.
Dieser Sachverhalt wird künftig eine zentrale Herausforderung im Zusammenhang mit der openBIM-Thematik darstellen.
Es kann jedenfalls festgehalten werden, dass BricsCAD BIM die Erstellung von openBIM-konformen Umgebungsmodellen und Bestandsmodellen unterstützt.
