8 Möglichkeiten, wie die Bauindustrie Technologie nutzt, um nachhaltiger zu arbeiten

Bauen und Nachhaltigkeit gingen nicht immer Hand in Hand, aber die Zeiten ändern sich. Im Jahr 2021 berichtete Autodesk, dass 82 Prozent der Architektur-, Ingenieur- und Bauunternehmen (AEC) mittlerweile über ein eigenes Nachhaltigkeitsteam verfügen und 74 Prozent der AEC-Unternehmen direkt in Technologie investieren, um die Nachhaltigkeit zu verbessern.

Darüber hinaus ist nachhaltiges Bauen zu einer Voraussetzung für Projektvorschläge geworden, da 87 Prozent der Baufirmen die Kundenbindung als treibende Kraft für ihren Nachhaltigkeitsfokus angeben. Nachhaltiges Denken und Planen steigert nachweislich die Produktivität und senkt den Verbrauch. Drei von vier Bauunternehmen berichten, dass Nachhaltigkeitsinitiativen zu einer besseren Ressourcennutzung geführt haben.

Auch wenn die Vorteile des nachhaltigen Bauens immens sind, kann die Umsetzung eine Herausforderung darstellen. AEC-Unternehmen suchen nach Technologien, die ihnen den Weg zur Nachhaltigkeit weisen. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele dafür, wie Technologie erfolgreiches nachhaltiges Bauen und Betreiben ermöglicht hat.

Nach einem Kampf um die Beibehaltung der Finanzierung konnte der Entwurf für die Benjamin Banneker Academic High School in Washington, D.C. nicht verfehlt werden. Das Team von Perkins Eastman unter der Leitung des Architekten Omar Calderón Santiago verfolgte einen ganzheitlichen Designansatz und berücksichtigte bei jedem Schritt ökologische, technologische, wirtschaftliche und soziale Faktoren. Nachhaltigkeitsziele konzentrierten sich explizit auf die Schnittstelle zwischen Energie und Wohlbefinden.

Das Team nutzte eine Kombination aus 3D-Modellierung in SketchUp und Energie- und Tageslichtanalyse im Sefaira-Plug-in von SketchUp und Climate Studio, um einen Netto-Null-Energiestatus für die Bildungseinrichtung zu erreichen. Diese Tools halfen dem Team, den Komfort der Bewohner durch eine sorgfältige Untersuchung von Tageslicht, thermischem Komfort, Akustik und Luftqualität zu gewährleisten, ohne Kompromisse beim durchdachten Design einzugehen. Früher hat sich Perkins Eastman bei der Energieanalyse auf externe Berater verlassen, aber jetzt kann das Team mit Sefaira von SketchUp seinen gesamten Entwurf in einem Programm behalten und sich auf die Optimierung der Leistung konzentrieren.

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Betonbauunternehmer Wayne Brothers kennt die Möglichkeiten von BIM (Building Information Modeling). Das Unternehmen begann 2012 damit, Tekla Structures zur Modellierung seiner Industrie- und Gewerbeprojekte zu nutzen, um die Arbeitsqualität zu verbessern und die Entwurfszeit zu verkürzen. Mithilfe einer detaillierten BIM-Modellierung beim East Coast Multi-Structure Brewery-Projekt in Sierra Nevada konnte das Team den Materialabfall für Bewehrungsstäbe deutlich reduzieren.

Die Struktur des Gärtanks, eine 12.000 Quadratmeter große Betonkonstruktion mit Hunderten von Einbettungen und Aussparungen, erforderte eine sorgfältige Planung, um Fehler und spätere Nacharbeiten und Verschwendung zu vermeiden. Tekla wurde für die Detaillierung der Bewehrungsstäbe und die Koordinierung der Arbeitsaktivitäten eingesetzt – es gab keine Zweifel. Durch die Verwendung des 3D-Modells konnte der Dreimonatsplan nicht nur um eine Woche verkürzt werden, sondern es kam auch zu keinen Abweichungen bei den Bewehrungsstäben aufgrund von Detaillierungs- oder Fertigungsfehlern. Bei Projekten dieser Art würde man mit 10 bis 15 Prozent Bewehrungsabfall rechnen; Dieser Anteil wurde jedoch auf weniger als 1 % bzw. nur zwei Tonnen von 300 Tonnen Stahl reduziert.

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Als Aldridge Electric damit beauftragt wurde, Millionen Fuß Kabel, Leitungen und Schächte für das neue Dekalb-Rechenzentrumsprojekt in Dekalb, Illinois, zu entwerfen, herzustellen und zu installieren, wussten sie, dass dies umfangreiche Planung und Ressourcen erfordern würde. Deshalb nutzte das Projektteam BIM-Modelle für Entwurfsprüfungen, Kollisionserkennung und Vorfertigungsmöglichkeiten im Büro und schaute sich Maschinensteuerungsgeräte im Feld an.

Trimble Earthworks-Systeme auf Baggern und Planierraupen fügen sich nahtlos in den vernetzten Arbeitsablauf des Unternehmens ein – 3D-Modelle werden an Trimble Business Center und dann an die Maschinen übertragen. Mit den Maschinensteuerungsgeräten werden die Arbeiten vor Ort mit einem hohen Maß an Genauigkeit erledigt. Die Besatzungen installierten Objekte mit einer Toleranz von einem halben Zoll. Dies führte letztendlich dazu, dass Baggerbetreiber effizienter arbeiteten und Nacharbeiten reduziert wurden, während gleichzeitig Emissionen und Kraftstoff reduziert wurden. Die korrekte Installation von Arbeiten beim ersten Mal mithilfe der Maschinensteuerung begrenzt die für die Aufgabe aufgewendeten Ressourcen und Zeit.

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Eine Studie der Hanyang-Universität in Korea aus dem Jahr 2021 ergab, dass industrialisiertes Bauen die CO2-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um 40 Prozent reduziert. Die Cooper Electrical Construction Company erkannte diesen und viele weitere Vorteile, als sie ihre Vorfertigungsbemühungen ausweitete, um den schnelllebigen Projektzeitplänen gerecht zu werden und sich von der Konkurrenz auf dem Markt abzuheben.

Der branchenführende Auftragnehmer für Elektrotechnik, Instrumentierung und Steuerung entschied sich für die Detaillierungssoftware SysQue von Trimble. Im Vergleich zu Autodesk Revit erstellte SysQue detailliertere Designmodelle unter Verwendung realer Komponenten. Die Modelle boten genügend Details, um sie sicher außerhalb des Geländes bauen und in großem Maßstab produzieren zu können. Durch den Einsatz von SysQue konnte das Unternehmen 60 Prozent der Außendienstarbeit im Zusammenhang mit der Herstellung von Leitungen und Kabeltrassen von der Baustelle in die externe Fertigungsanlage verlagern. Zusätzlich zu den Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen bei der externen Fertigung hat Cooper Electrical enorme Produktivitäts-, Sicherheits- und Qualitätsverbesserungen erzielt.

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Das britische multinationale Energie- und Dienstleistungsunternehmen Centrica versteht den Ruf nach digitaler Transformation im Energiesektor. In Zusammenarbeit mit dem Net Zero Technology Centre, dem Mixed-Reality-Spezialisten VISR Dynamics und Microsoft hat das Team Mixed Reality und seine Fähigkeit untersucht, Prozessoptimierung, Sicherheit, Produktivität und Effizienz voranzutreiben und den Übergang zu Netto-Null zu unterstützen.

Centrica hat den Einsatz von Mixed Reality übernommen, um die Mitarbeiter an vorderster Front in den Energiekraftwerken mit digitaler und über die Schulter gehender Unterstützung durch Energieingenieure zu verbinden. Centrica-Ingenieure sind in der Lage, Prozess- und Wartungsanweisungen basierend auf räumlichen Ankerpunkten rund um einen physischen Standort zu erstellen und hinzuzufügen. Um sicherzustellen, dass das Gerät für den Einsatz in einer ATEX-Level-2-Umgebung geeignet ist, entschied sich das VISR-Team für die Zusammenarbeit mit Trimble Field Technologies, um die Mixed-Reality-Funktionen in einem Hardhat-Formfaktor bereitzustellen.

Die Mixed-Reality-Technologie wird auch für Schulungen und Offshore-Rezertifizierungen eingesetzt. Bisher mussten Ingenieure zu Offshore-Standorten fliegen, wobei jede Reise über 10.000 £ kostete und unnötige Emissionen verursachte. Jetzt zeichnen Ingenieure ihre Arbeit über Mixed-Reality-Geräte auf, die dann vom zuständigen Zertifizierer aus der Ferne überprüft werden.

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Die Environmental Protection Agency (EPA) schätzt, dass 16 Prozent des gesamten Wasserverbrauchs in den Vereinigten Staaten verloren gehen, im oberen Bereich sogar bis zu 30 Prozent. Mit anderen Worten: Dieses gesammelte und aufbereitete Wasser gelangt nie zum Endverbraucher, was letztendlich zur Verschwendung von Ressourcen führt. Die GIS-Abteilung von Central Arkansas Water hat eine einzigartige Methode zur Minimierung von Wasserverlusten entwickelt. Dazu gehört ein schwarzer Labormischlings-Rettungshund namens Vessel.

Das Schiff ist in der Lage, jedes Oberflächenwasser im gesamten Central Arkansas Water District zu erschnüffeln, um festzustellen, ob es Chlor enthält. Im Gegensatz dazu muss ein menschliches Lecksuchteam das Wasser testen, um festzustellen, ob es sich um Regenwasser oder ein Leck im System des Versorgungsunternehmens handelt. Sobald ein chlorhaltiges Wasserleck lokalisiert ist, kann das System repariert und der Wasserverlust behoben werden. Zusätzlich zu den Bemühungen von Vessel benötigte der Energieversorger eine digitale Nachverfolgung und wandte sich an Cityworks, die bereits genutzte Asset-Management-Plattform. Die GIS-Abteilung hat in Cityworks eine benutzerdefinierte Feldkategorie erstellt, um die Effizienz und Genauigkeit des Hundeleckschutzprogramms zu verfolgen und zu melden.

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Sigmat, ein britischer Marktführer für Leichtstahlrahmen, weiß, welche Auswirkungen die 3D-Modellierung auf den Offsite-Bau hat. Mit den richtigen Werkzeugen, die Kollisionserkennung, verbesserte Details und realistische Visualisierung ermöglichen, erstellt das Team seine Projekte im Wesentlichen zweimal: einmal in der digitalen Umgebung und einmal vor Ort. Sigmat nutzt die Tekla-Software zur präzisen und effizienten Modellierung und geht davon aus, dass alles, was im Modell funktioniert, auch vor Ort funktioniert.

Sigmat ist sogar so weit gegangen, Sig-Dek, sein eigenes Terrassenprofilprodukt, in die Tekla BIM-Bibliothek einzubetten. Der Zugriff auf diese produktspezifischen Inhalte erhöht die Genauigkeit zusätzlich. Durch das Erreichen dieses Genauigkeitsgrads in virtuellen Entwurfs- und Konstruktionsprozessen (VDC) kann Sigmat bei der Offsite-Konstruktion keine Verschwendung verursachen. Darüber hinaus werden dank der automatischen Mengenermittlung immer die richtigen Materialmengen bestellt und es sind keine Nacharbeiten aufgrund von Detaillierungs- oder Fertigungsfehlern erforderlich.

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Ein Hochgeschwindigkeitsbahnprojekt mit 1.600 Königsmasten, 3.000 Masten und 300 Kilometern Aluminiumkabel, Oberleitungen und Glasfaserkabeln, die pünktlich fertiggestellt werden, ist nahezu unbekannt. Doch genau das ist beim Bauprojekt der Köln-Rhein-Main-Strecke in Deutschland passiert. THOST Projektmanagement wusste, dass ein Projekt dieser Größenordnung und Komplexität eine umfassende Terminplanung und Terminkontrolle erfordern würde.

Um die Vielzahl an Aktivitäten und zahlreichen Schnittstellen zwischen verschiedenen Gewerken zu verwalten, nutzte das Team Trimble Tilos, ein speziell für lineare Baustellen entwickeltes Planungssystem. Tilos hinterlegt umfangreiche Algorithmen, die Informationen über die Dauer der Prozesse, Geräte, Personal, relevante Kosten usw. enthalten. Informationen wie Mengen und Ressourcen mit den entsprechenden Leistungswerten können mit jedem Prozess korreliert und in Bibliotheken gespeichert werden.

Die Open-Data-Software zur linearen Planung ermöglichte es den Teams, Informationen auszutauschen und Aktualisierungen in Echtzeit vorzunehmen. Die Software war entscheidend für die pünktliche Lieferung des Projekts. Die pünktliche Lieferung bedeutete, dass für die Fertigstellung des Projekts weniger Ressourcen erforderlich waren und die Hochgeschwindigkeitsstrecke früher eröffnet werden konnte, wodurch der Straßenverkehr ersetzt und die CO2-Emissionen reduziert wurden.

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Das Potenzial der Technologie zur Verbesserung des nachhaltigen Bauens hat gerade erst den Durchbruch geschafft. Es gibt viele weitere Möglichkeiten, mithilfe innovativer Technologien verantwortungsvoll mit Ressourcen umzugehen und den CO2-Ausstoß in der Bauindustrie zu reduzieren. Der ultimative Leitfaden für nachhaltige Bautechnologie befasst sich eingehender damit, wie Technologie einen neuen Bereich der Nachhaltigkeit neu definieren kann. Schauen Sie es sich hier an.