Köln: 04.–07.06.2023 #immcologne

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Digitales Bauen vereint Effizienz und Nachhaltigkeit

Innovative Lösungen für mehr Wohnraum

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Die Baubranche steht vor vielen Herausforderungen: Natürliche Ressourcen verknappen sich, Auflagen werden strenger und Städte platzen aus allen Nähten. Prognosen zufolge muss bis 2035 zusätzlicher Wohnraum für 2,6 Milliarden Menschen entstehen. Gleichzeitig werden die Folgen des Klimawandels zunehmend spürbar. Neue Lösungen sind gefragt, die Nachhaltigkeit und Wachstum vereinen. Ein Hoffnungsträger: digitales Bauen. Innovative Technologien können dabei helfen, in Zukunft effizienter und ressourcenschonender zu bauen. Erfahren Sie mehr über den aktuellen Stand der Forschung!

Computerbasiertes Bauen

Die Baubranche: Zukunft mit Hindernissen

Bis 2019 verzeichnete das deutschen Baugewerbe laut Statista ein kontinuierliches Umsatzwachstum. Auch der Pandemie konnte die Branche trotzen. Dennoch fallen die Prognosen des Hauptverbands der deutschen Bauindustrie eher verhalten aus. Grund dafür ist vor allem die Materialknappheit. Es fehlt an Holz, Beton, Metall, Stahl, Mineralöl … – Steigende Rohstoffpreise sind die Folge. Eine weitere Herausforderung ist der Klimawandel, denn die Bauindustrie ist ressourcen- und energieintensiv. Laut Non-Profit-Organisation World Green Building Council entstehen gut 40 Prozent der globalen CO2-Emissionen beim Bau –, vor allem bei der Herstellung von Beton, bei der Kalkstein verbrannt wird. Damit die Energiewende gelingt, muss auch die Baubranche nachhaltiger werden. Doch wie lässt sich der Bauboom der letzten Jahre fortsetzen und gleichzeitig die Umwelt schonen?

Genau hier setzt digitales Bauen an. Mithilfe von Künstlicher Intelligenz und Robotern im Bauwesen ließe sich die Zukunft der Branche nachhaltiger gestalten –. Und zwar vom ersten Entwurf bis zum schlüsselfertigen Gebäude.

Digitales Bauen fängt bei der Planung an

Digitales Bauen durch intelligente Software

Digitales Bauen durch intelligente Software

Machine Learning: Immer einen Schritt voraus

Algorithmen werden mithilfe von Datenbanken trainiert. Um ihre Performance noch weiter zu steigern, kommt maschinelles Lernen zum Einsatz. Dank Machine Learning sind Algorithmen in der Lage, Daten zu analysieren und ihr Wissen eigenständig anzureichern. So können sie noch fundiertere Entscheidungen und Vorhersagen treffen – Eigenschaften, die auch in der Baubranche von großem Nutzen sein können.

Genau das wird derzeit an der Universität Stuttgart erforscht. Die Idee: In einem digitalen Lösungsraum sollen Modelle simuliert werden, die ganz unterschiedliche Einflussfaktoren und ihre gegenseitige Abhängigkeit berücksichtigen. Modellbasierte Algorithmen, die Machine Learning einsetzen, können dafür sekundenschnell verschiedenste Szenarien durchspielen. So lässt sich beispielsweise die ideale Form eines Hochhauses bezogen auf die Windlast oder der optimale Energiebedarf eines Gebäudes berechnen.

Fleißige Roboter im Bauwesen

Was wäre, wenn wir alternative Rohstoffe oder Prozesse hätten, um ressourcenschonend zu bauen? Tatsächlich gibt es schon eine Reihe von innovativen Materialien und Verfahren. Möbel aus Hanffasern oder Bambus als Baumaterial sind nur einige der Beispiele. Mittlerweile werden sogar Ersatzteile für Haushaltsgeräte und Möbel mittels 3D-Druck produziert. Und beim modularen Bauen entstehen Gebäude aus einzelnen Modulen, was unter anderem den Bauprozess beschleunigt, weniger Abfall produziert und Reparaturen vereinfacht.

Roboter können auf Basis computergenerierter Modelle alternative Baustoffe und Module herstellen. Dieser Prozess nennt sich Digital Fabrication. In einem Forschungsprojekt der Universität Stuttgart und der Universität Freiburg etwa wurde der livMatS Pavillon gebaut, der aus robotisch gewickelten Flachsfaserelementen besteht. Flachs ist eine regionale Pflanze, die zu 100 % biologisch abbaubar ist, die Luftfeuchtigkeit sowie Temperatur reguliert und Schmutz abweist. Mittels „coreless winding“ – einer Art Wickeltechnik – stellen die Roboter aus den Fasern sehr leichte und dennoch stabile Baukomponenten her. Ein weiteres Beispiel liefert das DFAB House der ETH Zürich, ein Forschungsgebäude, das sowohl digital entworfen als auch mithilfe von flexibel einsetzbaren Robotern und 3D-Druckern gebaut wurde.

3D-Drucker können beim digitalen Bauen unterstützen. Bild: Andrea G auf Unsplash

Digital Fabrication: 3D-Drucker können Ersatzteile und sogar ganze Bauteile produzieren. (Bild: Andrea G auf Unsplash)

Ressourcenschonendes Bauen und Wohnen

Materialknappheit, Klimawandel und Bevölkerungswachstum setzen auch die Bauindustrie zunehmend unter Druck. Digitales Bauen hat das Potenzial, die Branche zu verändern und den Herausforderungen effektiv zu begegnen. Von KI-gestützten Algorithmen zur präzisen Modellentwicklung bis hin zu Digital Fabrication mit Robotern: Zahlreiche Projekte zeigen, wie die Baubranche der Zukunft aussehen kann. Und das gilt auch für die Einrichtung. Immer mehr Unternehmen widmen sich der nachhaltigen Möbelproduktion, zum Beispiel mit modularen Systemen, alternativen Werkstoffen und digitalen Technologien. So entsteht Wohnraum von morgen, der rundum nachhaltig ist.

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