Virtuelles Campus-Modell der Jade Hochschule

Haben Sie schon einmal einen virtuellen Rundgang durch ein Museum gemacht? Oder an einer virtuellen Stadtführung teilgenommen? Bei solchen Anwendungen handelt es sich um dreidimensionale Modelle, die auch in wissenschaftlichen Forschungsprojekten eingesetzt werden.

ForschungsNotizen (FN): Ihr bildet den Oldenburger Campus der Jade Hochschule dreidimensional in einem virtuellen Modell ab. Warum?

Ben Gottkehaskamp (BG): Zunächst einmal zeigt das Modell grundsätzlich, wie 3D-Modellierungen funktionieren. Die virtuelle Modellierung ist inzwischen für viele Studiengänge und Berufe wichtig und wird an einigen unserer Fachbereiche gelehrt. In der Geoinformation zum Beispiel lernen die Studierenden anhand des Campus-Modells, Gebäude einwandfrei zu visualisieren oder fachlich korrekt zu verorten. Im Studiengang Bauinformationstechnologie wird vermittelt, wie sich verschiedene Softwareanwendungen in ein Modell als Plattform integrieren lassen. Am Fachbereich Architektur wurde das Campus-Modell kürzlich eingesetzt, um die BIM Methodik – eine transdisziplinäre Arbeitsmethode im Bauwesen – in einem virtuellen Planspiel zu vermitteln. Allein aus der Sicht der Lehre ist das Modell also sehr wertvoll.

FN: Inwiefern sind 3D-Modelle heute für die Forschung relevant?

BG: Es gibt viele wichtige Fragestellungen, die sich mithilfe von 3D-Modellen beantworten lassen. Die Jade Hochschule zum Beispiel ist zurzeit an einem großen Forschungsprojekt beteiligt, das klimafreundliche Maßnahmen im Bauwesen prüft. Das Projekt heißt „Wärmewende Nordwest“. Ziel ist, für bestehende Gebäude sinnvolle Sanierungskonzepte zu identifizieren, die den Wärmeverbrauch senken, Energie sparen und so zur Erreichung der Klimaziele beitragen.

Dafür wird ein digitalisierter Experimentalcampus auf dem Gelände unserer Hochschule entwickelt: Drei Gebäude werden mit einer umfassenden Sensorik ausgestattet und mehrere Jahre lang überwacht. Dabei werden viele Daten gesammelt, zum Beispiel, wie sich die Temperatur in den Wänden oder die Luftfeuchtigkeit abhängig von Witterung und Lüftung verhalten. Diese Daten können mit dem 3D-Modell verknüpft werden. Zusätzlich werden Wärmekonzepte als mögliche klimafreundliche Sanierungsmaßnahmen entwickelt und ebenfalls in unserem 3D-Modell abgebildet. Mithilfe dieser digitalen Daten soll ein intelligentes System entwickelt werden, welches die Aktivitäten steuert, die das Raumklima beeinflussen – also Lüften, Heizen, Verschatten, Beleuchten. Das System soll dabei die physikalischen Gegebenheiten eines Gebäudes berücksichtigen und dadurch universell einsetzbar sein. Unser Campus-Modell dient in dem Falle also der Entwicklung einer neuen intelligenten Anwendung.

ForschungsNotizen (FN): Welche Anwendungen sind noch denkbar?

Mithilfe des Modells lassen sich sehr vielfältige Probleme lösen. Seine offensichtlichsten Potenziale liegen sicherlich dort, wo BIM (Building Information Modeling) eingesetzt werden soll. Für das Bauwesen lässt sich zum Beispiel das Zusammenspiel einer komplexen technischen Ausstattung virtuell prüfen. Letzteres haben wir für den Aufbau des Digital Engineering Lab (DiEng) der Jade Hochschule gemacht.

Eine ganz andere Anwendung ist in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich „Technik und Gesundheit für Menschen“ der Jade Hochschule denkbar. Dort geht es um Studiengänge für das Gesundheitswesen. Es besteht die Überlegung, die Studierenden mithilfe einer virtuellen Abbildung des Menschen auszubilden. Wir können ein 3D-Modell des Menschen in unsere Plattform integrieren und es als Lehrmittel bereitstellen.

FN: Für welche Vorhaben und Kooperationen mit Externen eignet sich das Modell?

BG:  Sehr interessant finde ich die Entwicklung digitaler Planungstools mithilfe unseres Modells. Aktuell stellen wir zum Beispiel für den Fachinformationsdient Bauingenieurswesen, Architektur und Urbanistik digital (FID BAUdigital) eine Sammlung an Modellen und Daten bereit. Dieser Dienst hat unter anderem die Aufgabe, ein umfassendes Archiv für Forschungsdaten anzulegen. Mithilfe dieser Daten werden neue digitale Entwurfs-, Planungs- und Fertigungsmethoden im Bauwesen konzipiert. Unsere Daten dienen dazu, einen Prototypen für das Archiv des FID BAUdigital zu erstellen.

FN: Wohin soll sich der Einsatz des Campus-Modells entwickeln?

Derzeitig enthält unser Modell nur einfache geometrische Informationen. Auch andere Aspekte, wie zum Beispiel Texturen und grafische Darstellungen, bearbeiten wir noch. Im nächsten Schritt möchten wir in Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern Demonstratoren – also praktisch anwendbare Arbeitsmodelle – schaffen. Damit wollen wir KMUs bei der Digitalisierung helfen. Alle erdenklichen Prinzipien und Techniken lassen sich an einem Demonstrator abbilden und testen. Im Facility Management kann man zum Beispiel den Austausch von Daten unter mehreren Dienstleistern prüfen und Prozesse definieren. Oder man entwickelt automatisierte Kostenberechnungen mithilfe des Modells, indem man alle Parameter einspeist und Algorithmen für Kostenschätzungen ableitet.

Außerdem lässt sich der komplette Lebenszyklus von Gebäuden über so ein Modell abbilden und organisieren. Das umfasst dann sowohl die Planung als auch den Bau und den Betrieb eins Gebäudes. Die Plattform „Structionsite“ zeigt eine große Bandbreite dessen, was möglich ist.

Wir wollen unser Campus-Modell also aus immer wieder neuen Projekten heraus weiter entwickeln. Es ist nie fertig und je nach Anforderung erweiterbar und für die Problemlösung nutzbar. Das ist sein eigentlicher Mehrwert. Deshalb freuen wir uns am Institut sehr über neue Kooperationen und Ideen zu Anwendungen. Dabei kann es um den Aufbau von Wissen und Kompetenzen gehen oder um Modellierungen und wissenschaftliche Fragestellungen. Alle, die sich für BIM interessieren oder ein solches Modell für Forschung und Entwicklung benötigen, können sich an uns wenden.