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Laut dem National BIM Standard Project Committee in den USA ist "BIM eine digitale Darstellung der physischen und funktionalen Merkmale einer Anlage. Es ist eine Ressource für gemeinsam genutztes Wissen über die Informationen einer Struktur, die eine zuverlässige Grundlage für zu treffende Entscheidungen bildet. BIM ist mit anderen Worten definiert als existent von der frühesten Planung bis zum Abriss". Diese Definition und die BIM-Praktiken sind für das Verständnis und die Umsetzung des Scan To BIM-Ansatzes von entscheidender Bedeutung.
Scan To BIM ist ein Verfahren zur Vermessung eines Bauwerks, wie es mithilfe von Lasergrammatik oder Photogrammetrie errichtet wurde, wobei die Informationen über die gescannte Umgebung erfasst werden. Das Vermessungsgerät digitalisiert die 3D-Informationen und -Daten in Form von Millionen von Punkten, die, wenn sie zusammengesetzt werden, Punktwolken zeichnen. Die Punktwolken werden verarbeitet, ausgewertet und analysiert, um als Grundlage für den BIM-Ansatz (Building Information Modeling) zu dienen, bei dem aus der Erfassung der Realität und den Punktwolken ein digitales 3D-Modell erstellt wird. Zusätzlich zur Modellierung des bestehenden physischen Raums können 3D-Modelle hinzugefügt werden, um Änderungen am Gebäude, wie es gebaut wurde, zu antizipieren und zu simulieren.
Der Scan To BIM-Workflow
Die Verwendung von 3D-Laserscannern
3D-Scanner sind fortschrittliche Technologien, die die Vermessungsphase vor Ort verbessern, erleichtern und beschleunigen sollen. So entstand der Begriff 3D-Vermessung, da die herkömmlichen Methoden zur Messung von Informationen zu ungenau und sowohl vor Ort als auch vor dem Computer arbeitsintensiv waren. Scanner projizieren einen Laser in alle Richtungen um ihre Achse, während sie sich um sich selbst drehen, um alle um sie herum vorhandenen Umgebungsinformationen aufnehmen zu können. Er berücksichtigt die gesamte mehr oder weniger komplexe Struktur seiner Umgebung, um sie in Form von Punktwolken liefern zu können, die für die 3D-Modellierung und den BIM-Ansatz verwertbar sind.
Bei der 3D-Vermessung digitalisieren die Scanner die "wie gebaut"-Informationen, die dann an Scansoftware wie ReCAP geliefert werden, um die Scans zu einer vollständigen Punktwolke zusammenzufügen. Diese Phase des Zusammenfügens wird als Registrierung bezeichnet(klicken Sie hier, um den Artikel über das Zusammenfügen von Scans zu lesen).
Point cloud to BIM
Die Punktwolke ist ein Informationsverbreitungssystem, das einen physischen Raum kartografiert und den modellierbaren digitalen Zwilling eines Objekts oder einer Umgebung darstellt, die der 3D-Laserscanner erfasst hat. Er macht das laufende Projekt sichtbar, noch bevor es durch die 3D-Modellierung präzisiert werden kann. Das spart Zeit, Effizienz und Geschwindigkeit, erleichtert die Koordination und Durchführung des Projekts und verringert die Fehlerquote, die ein Vermesser oder Architekt bei der Vermessung vor Ort wahrnehmen kann. Punktwolken dienen als solide Grundlage für die Erstellung von 3D-BIM-Modellen und digitalen Modellen. Nach der Zusammenstellung können die Punktwolken mithilfe von Software oder Plattformen wie ATIS.cloud verarbeitet, genutzt und analysiert werden, sodass die Nutzer die Informationen aus der 3D-Vermessung anzeigen, die 3D-Daten verarbeiten und sie mithilfe fortschrittlicher Werkzeuge für die Arbeit an der Punktwolke freigeben können. Dieser Schritt ist entscheidend für die Beschleunigung der 3D-Modellierung, da die Messungen, Anmerkungen und Projektinformationen auf einer sicheren Online-Plattform referenziert und zentralisiert werden.
Anschließend werden die Punktwolken (oder ein Teil der Punktwolken, die modelliert werden müssen) in Planungsprogramme (CAD-Programme wie ArchiCAD, AutoCAD, Revit) exportiert, um mithilfe der Informationen aus der Punktwolke ein 3D-Modell zu erstellen. BIM ist heute in den meisten fortgeschrittenen Ländern eine standardisierte Planungsmethode, die den Normen für Bau, Design und Renovierung entspricht und die in einigen Fällen von den AEC-Unternehmen vorgeschrieben oder dringend empfohlen wird. Alle Schritte von Scan To BIM fördern die Zusammenarbeit zwischen den Projektbeteiligten, und jeder kann Informationen im BIM-Modell ändern, aktualisieren und extrahieren.
Schließlich ist ein BIM-Modell eine Zusammenstellung von geometrischen Objekten aus einer Datenbank, die im Zuge der Erstellung eines 3D-Modells erstellt wird. Daher muss es möglich sein, den Detaillierungsgrad der Komponenten der Struktur zu definieren, um ein gemeinsames Bezugssystem zwischen den am Bau Beteiligten zu schaffen. Diese Detailstufen (Level Of Details LOD) sind auf einer Skala von 100 bis 500 enthalten, je nachdem, wie genau die Struktur eines 3D-Modells ist. LOD 100 ist ein Detailgrad, der das Objekt, wie es gebaut wird, wenig oder gar nicht darstellt (ein Würfel, um ein Haus darzustellen, oder die Dachneigung kann nicht modelliert werden. LOD 500 ist dagegen ein präziser Detailgrad, bei dem das Vorhandensein aller Schrauben an einem Rohrsystem oder von Stahl in Stahlbeton modelliert wird.
Die Herausforderungen von Scan To BIM
Probleme, die Scan To BIM lösen kann
Daten aus einer Struktur oder Umgebung zu sammeln ist sehr kompliziert und erfordert viel Zeit, Genauigkeit und Organisation. Sich in eine Umgebung zu begeben, ist nicht immer eine leichte Aufgabe. So ist der Zugang zum Standort manchmal mühsam, die Vermessung der Struktur ist ein langwieriger Prozess und das Vorhandensein natürlicher oder künstlicher Hindernisse kann die Informationssammlung verlangsamen oder sogar verhindern. All diese Bedingungen sind zu berücksichtigen und stellen Probleme dar, die sich auf die Zeit, das Budget und die personellen oder technologischen Ressourcen auswirken. Die Scan To BIM-Technologie ist eine neue Arbeitsmethode, die über die 3D-Aufnahmephase ein Maximum an äußerst präzisen Informationen schnell erfasst und die Datensammlung in Form von Punktwolken ausgibt, die auf einem Computer angezeigt werden können.
Die Dokumentation des Gebäudes, wie es gebaut wurde, ist oft veraltet oder fragmentiert oder beides. Darüber hinaus wird sie durch die Verarbeitung und Nutzung von Daten in Punktwolken oder 3D-Modellen regelmäßig aktualisiert. Scan To BIM erleichtert es, Änderungen und Simulationen zu verfolgen, um ein kohärentes und aussagekräftiges BIM-Modell zu erstellen. Diese Aktualisierungen und Änderungen sind für alle Nutzer des BIM-Modells, die als Team an einem Projekt zusammenarbeiten, sichtbar und interpretierbar.
Die Vorteile von Scan To BIM
Der bemerkenswerteste Vorteil ist die Tatsache, dass Fehler bei der Modellierung und Planung von Projekten reduziert werden. Diese potenziellen Fehler werden durch eine optimale und genaue Sammlung von Informationen und Umgebungsdaten vermieden, aber auch durch die Überlagerung des 3D-Modells und der Punktwolke, um das Qualitätsniveau der Modellierung zu erhöhen.
Zweitens liefert Scan To BIM eine für AEC unerlässliche Arbeitsqualität, da jeder Schritt der Modellierung und jeder Fortschritt bei der Fertigstellung eines Projekts den Beteiligten mitgeteilt wird. Baustelleninspektoren reduzieren ihre Reisetätigkeit, ohne dabei an Einblick und Verständnis für das Projekt zu verlieren. Der Zugang zu Baustellen oder Renovierungsprojekten ist einfacher, da weniger Arbeitskräfte benötigt werden und die Messungen erleichtert werden, insbesondere wenn die Umgebung Hindernisse aufweist, die die Informationsbeschaffung behindern und die Sichtbarkeit der Strukturkomponenten erschweren.
Schließlich können die Verwalter von Immobilienvermögen die Durchführung von Umbauarbeiten leichter antizipieren. 3D-Scans und die Verarbeitung von Punktwolken ermöglichen es, die gesamte Struktur eines Gebäudes sowie die elektrischen und mechanischen Systeme, aus denen es besteht, zu visualisieren. Dadurch wird es einfacher, Isolierungsarbeiten zu planen, um ihren CO2-Fußabdruck zu verringern, und die Einrichtung von Möbeln entsprechend der elektrischen und mechanischen Systeme zu organisieren und zu simulieren.
Scan To BIM wird dank der technologischen Entwicklungen in Bezug auf Punktwolken zu einer leichter zugänglichen Standardisierung für AEC-Unternehmen. Der Scan To BIM-Ansatz ist auch ein wichtiger Faktor für den Fortschritt des BIM-Prozesses, der seine Verwendung in Bauprojekten erhöht. Kostensenkung, Zeitersparnis, einfacherer Zugriff auf Baustellendaten und bessere Zusammenarbeit der Beteiligten sind nicht zu unterschätzende Vorteile, die Scan To BIM mit sich bringt und die entscheidende Vorteile bieten, um sich auf einem wettbewerbsintensiven Markt zu behaupten.
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