Building Information Modeling (BIM) als Basis für den Umgang mit digitalen Informationen zur Optimierung von Stoffkreisläufen im Bauwesen

Fördermittelgeber: DBU - Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Projektlaufzeit: 01/2017 bis 12/2018

Die Schließung von Stoffkreisläufen im Bausektor scheitert meist an Bauprodukten, die sich nicht oder nur mit großem Aufwand recyceln lassen. Dies liegt neben den im Bestand zumeist fehlenden Informationen zum Verbleib der jeweiligen Produkte am Ende der Nutzungszeit eines Bauwerks an einer zunehmenden Vielfalt der im Hochbausektor eingesetzten Bauprodukte. Viele Bauprodukte weisen definierte Eigenschaften auf, die sie je nach Einsatzgebiet und -zweck für Bauwerke prädestinieren, aber auch zu einer immer größer werdenden Heterogenität von Bauabfällen führen.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es neben der Optimierung des Recyclings auch die Reparaturfreundlichkeit im Schadens- oder Sanierungsfall zu erhöhen, um einen möglichst hohen Anteil an Materialien in den Rohstoffkreislauf zurückführen zu können. Des Weiteren sollen durch eine weitreichende und frühzeitige Aufnahme und Speicherung produkt- und stoffbezogener Informationen (z. B. in Bezug auf Gefahrstoffe) zu den eingebauten Materialien und ihrer Zuordnung zum Einbauort in digitalen Bauwerksdaten-Modellen bei der Wartung oder Instandsetzung während der Betriebsphase sowie beim Rückbau die Belange des Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutzes wesentlich besser als bisher berücksichtigt werden.

Zur Erreichung des o.g. Ziels ist die Analyse, Erfassung und Dokumentation relevanter Prozesse und stoff- bzw. produktbezogener Daten erforderlich. Hierzu werden zwei unterschiedliche Lebenszyklen aus Sicht der Baustoffe betrachtet, der Lebenszyklus des Baustoffes an sich (Bild 1) und der Lebenszyklus des Bauwerks (Bild 2). Der Lebenszyklus des Baustoffes gliedert sich in die Phasen „Herstellung, Verarbeitung, Rückbau und Aufbereitung bzw. Entsorgung“. Demgegenüber gliedert sich der Lebenszyklus des Bauwerks in die Phasen der „Entwicklung, Planung, Realisierung, Betrieb und Abbruch“. In diesem Forschungsprojekt wird das Augenmerk auf die im Hinblick für die Baustoffe wichtigen Phasen „Realisierung und Abbruch“ gelegt. Der Abbruch wird hierbei einerseits im Sinne des Gesamtrückbaus eines Bauwerkes als auch als Teilprozess im Rahmen einer Instandhaltungsmaßnahme verstanden.

Durch die Betrachtung beider Lebenszyklen aus Prozesssicht mit Fokus auf den Informationsflüssen sollen alle relevanten Informationen der wichtigsten Konstruktions- und Massenbaustoffe analysiert und dokumentiert werden. Im vorliegenden Forschungsprojekt werden konkret Stahl, Baumetalle, mineralische Baustoffe (Beton, Mauerwerk, Putz), Trockenbaustoffe, Klebstoffe, Teppiche und Innenfarben betrachtet. Durch das Überlagern der Prozesse aus den unterschiedlichen Phasen der beiden Lebenszyklen werden die entstehenden Anforderungen an ein notwendiges Datenprofil für Baustoffe herausgearbeitet.

Im Hinblick auf Herkunft der stoffbezogenen Daten wird unterschieden in Projekte, in denen die Daten der Bauprodukte während der Bauausführung erhoben werden können – und teils im Rahmen der baubegleitenden Qualitätssicherung erhoben werden müssen – sowie in Rück- bzw. Umbaumaßnahmen im Bestand, bei denen die Beurteilung der vorhandenen Stoffe oft durch Inaugenscheinnahme und Beprobungen stattfindet. In diesen Fällen kann für baustoffbezogene Daten zumeist nur auf vorhandene, allgemein zugängliche Datenbanken zurückgegriffen werden. Beide Prozessvarianten sollen im vorliegenden Projekt untersucht und dargestellt werden.

In diesem Zusammenhang wird dabei die Methode BIM betrachtet, indem eine Integration der analysierten Daten mit dem Gebäudedatenmodell verfolgt wird. Um eine zeit- und praxisnahe Umsetzung und Anwendung der Forschungsergebnisse zu erzielen, wird eine erweiterbare Software-Applikation „RecycBIM“ entwickelt. Die Software-Applikation wird durch die Praxispartner an realen Baustellen getestet und validiert.