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19 Februar 2018IDM

Smartphone und Powerwall: Virtual Reality auf der Baustelle

Sich durch eine Wohnung bewegen, obwohl sie noch gar nicht existiert? Mit den neuen Möglichkeiten, die die Virtual Reality (VR) bietet, ist auch das kein Problem. Das Fraunhofer Institut im NOI Techpark in Bozen Süd stellt den Unternehmen entsprechende Tools zur Verfügung.

Ein Spaziergang durch eine virtuelle Wohnung: Was sich anhört wie ein Gimmick, ist in Wirklichkeit eine handfeste Hilfe für Planer und Bauherren – und die Zukunft des Bauens. Mit Hilfe der VR kann man eine Wohnung oder ein Haus auf sich wirken lassen, bevor das Bauwerk steht, die Flächeneinteilung wird greifbar, der Bauherr kann sich eine konkrete Vorstellung davon machen und Unstimmigkeiten werden ausgeräumt, bevor es zu spät ist. Entdeckt man beim virtuellen Rundgang Fehler oder Dinge, die dem Bauherren nicht ins Konzept passen, können diese ausgemerzt werden, bevor Korrekturen nur noch mit großem Aufwand und hohen Kosten möglich sind.

Der virtuelle Rundgang ist nur eine Anwendung der virtuellen Realität im Bauwesen, ein Bereich, in dem der Bozner Ableger von Fraunhofer, des weltweit größten Instituts für angewandte Forschung, im NOI Techpark forscht. Die dabei entwickelten Tools werden Unternehmen, vor allem kleinen und mittleren, zur Verfügung gestellt, und zwar jenen, die Interesse haben, mit dem Institut gemeinsam an innovativen Projekten im Bausektor zu arbeiten. Die Palette reicht von der Powerwall, einem Riesenbildschirm, auf dem sich das Bauprojekt eins zu eins abbilden lässt, bis zu Apps fürs Smartphone, mit denen sich der Baufortschritt verfolgen lässt.

Das Team

Im Fraunhofer Institut in Bozen ist es das PEC-Team, das sich um diese und andere Projekte kümmert. Das Kürzel steht für „Process Engineering in Construction“, für einen Bereich also, der alle Technologien umfasst, mit denen sich Organisation und Prozesse optimieren und dadurch auch Produktivität und Qualität am Bau steigern lassen. „Wir arbeiten an der Optimierung der Prozesse bei Neubauten, aber auch bei bereits bestehenden Gebäuden“, erklärt dazu die Ingenieurin Alice Schweigkofler. Ziel sei, die Digitalisierung im Baugewerbe zu steigern, was konkret heißt: gearbeitet wird an Virtual- und Augmented-Reality-Lösungen am Bau.

Virtual Reality

Das herausragende Projekt in Sachen VR ist derzeit die von Fraunhofer entwickelte Powerwall, die diesen Namen nicht umsonst trägt. Es handelt sich um einen großen Bildschirm, der mit 3D-Brillen kombiniert eine detailgetreue Ansicht des gesamten Bauwerks ermöglicht. Powerwall und Brille sind in der VR das Gegenstück zu dem, was man klassischerweise als VR-Brille kennt, die die Experten als Head Mounted Display (HMD) bezeichnen.

Die im NOI Techpark aufgestellte Powerwall ist nicht nur ein Hardware-Meisterstück, sie beeindruckt vor allem durch ihr Innenleben. Für die Powerwall hat das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart die Software „VRfx“ entwickelt. „Diese Software kann man in unterschiedlichen Bereichen einsetzen“, erklärt Schweigkofler, „wir verwenden sie für die virtuelle Planung von Gebäuden“. Sie ermöglicht den anfangs genannten virtuellen Spaziergang durch Wohnungen, die erst auf dem Papier bestehen.

Um eine lebensechte 3D-Abbildung des Bauwerks erarbeiten zu können, sind vier Phasen notwendig. In einer ersten werden alle bestehenden Planungsdokumente gesammelt, in einer zweiten wird das Gebäude modelliert, in einer dritten werden die Texturen (also etwa die Farben aller unterschiedlichen Materialien) eingefügt, dazu Licht und Schatten. Phase vier besteht aus der Echtzeit-Visualisierung dank VRfx, die eine enorme Rechenleistung verlangt. Dank Powerwall und 3D-Brillen kann man am Ende des Prozesses Räume wahrnehmen und das Gebäude „erwandern“, und zwar im Maßstab 1:1.

Augmented Reality

Die Powerwall ist allerdings nicht die einzige Innovation, die Fraunhofer Italia für den Bausektor bereithält. Vielmehr wird derzeit eine Augmented-Reality-Anwendung mit dem Namen „AR4Construction“ entwickelt, die auf einem Smartphone laufen wird. Ausgestattet mit speziellen Bewegungssensoren kann man sich auf dem Smartphone-Bildschirm durch das Gebäude bewegen und Strukturelemente – also etwa Säulen oder tragende Wände – darstellen, auch wenn diese in natura noch nicht bestehen. „So gelangen die richtigen Informationen zur richtigen Zeit an die richtigen Leute“, sagt Schweigkofler. Und auch so lassen sich Prozesse optimieren und Fehlerquellen ausmerzen.

Anwendungen

Anwendungsmöglichkeiten für die AR- und VR-Technologie gibt es im Bausektor viele und eine davon war auch bereits für den NOI Techpark im Einsatz. Weil dieser die wichtigste Investition des Landes Südtirol in die Innovation und damit für die Bevölkerung von besonderer Bedeutung ist, wurde der NOI Techpark den Bürgern bereits vor Fertigstellung mit Hilfe von VRfx vor Augen geführt. So konnten sich Boznerinnen und Bozner (und nicht nur) schon in der Bauphase ein Bild vom fertigen NOI Techpark machen. „Und wir von Fraunhofer konnten uns damals bereits einen Überblick über unsere künftige Arbeitsumgebung verschaffen“, so Schweigkofler.

Neben einem optischen Eindruck, den sich Außenstehende von einem Projekt machen können, bringt die VR- und AR-Technologie am Bau aber noch sehr viel handfestere Vorteile. Teure Feldversuche können eingeschränkt werden, in der Ausbildung kann auf digitale Helferlein gesetzt werden, Abläufe werden optimiert. Und auch das ungelernte Auge, das Schwierigkeiten hat, einen Plan zu lesen und sich darauf aufbauend ein Bild zu machen, wird mit Hilfe von AR und VR unterstützt. Anstelle abstrakter 2D-Darstellungen können Planer oder Immobilienmakler einem Bauherrn bzw. potentiellen Käufer also dreidimensionale Rundgänge anbieten.

Für Unternehmen gibt’s zudem einen weiteren Vorteil. Fraunhofer stellt ihnen seine Entwicklungen im Innovationsnetzwerk zur Verfügung, Gewinnabsichten verfolgt das Institut nämlich keine. Es trägt mit seinen Projekten lediglich die eigenen Kosten.