Harte Nüsse knacken

Bauen auf Bits und Bytes

24. September 2019 Grundlagen für eine umfassende Modernisierung des Bauschaffens

Mehr Menschen auf immer weniger Raum, enorme Energiebedarfe, großes Müllaufkommen - das Leben hoch entwickelter Industrienationen stellt uns vor große Herausforderungen. Der 2018 bewilligte Exzellenzcluster „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur“ zielt auf eine umfassende Modernisierung des Bauschaffens.

Der 2018 bewilligte Exzellenzcluster

"Bis 2050 müssen wir städtische Bauwerke für mehr als 2,6 Milliarden Menschen realisieren", erklärt Achim Menges von der Universität Stuttgart. „Gleichzeitig entsteht durch die Bauwirtschaft, die zudem ein riesiger Energie- und Ressourcenfresser ist, schon jetzt die Hälfte des Müllaufkommens auf der Erde. Das ist eine der größten ‚global challenges‘ überhaupt.“ Schon heute sei eine hoch entwickelte Industrienation wie Deutschland nicht in der Lage, den Bedarf an Wohnraum und neuen Bauwerken zu befriedigen, so Menges. „Durch die steigenden Immobilienpreise in den Innenstädten wird das Problem sehr greifbar.“ Innovative Konzepte für das 21. Jahrhundert wären gefragt. „Aber wenn Sie heute über eine Baustelle gehen, dann wird da tatsächlich immer noch gearbeitet wie vor 100 Jahren.“

Die Bauindustrie ist die am wenigsten digitalisierte Branche

Der neue Cluster „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur“, dessen Sprecher Menges ist, will diese globale Herausforderung mit den Mitteln der Digitalisierung angehen. Hier sehen die Stuttgarter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erhöhten Nachholbedarf, denn: „Die Bauindustrie ist die am wenigsten digitalisierte Branche.“ Auf dieser Basis will der Cluster nichts weniger als ein Umdenken im Bereich architektonischer und baukonstruktiver Konzepte. Es soll in der Forschung nicht länger nur darum gehen, Bauprozesse anteilig zu digitalisieren, sondern neue Entwicklungen im Bereich des Planens und Bauens grundlegend, ganzheitlich – und von Anfang bis Ende – auf das Fundament von Bits und Bytes zu stellen. Die vollständig „digitale Baustelle“ ist das Ziel: für Zweckbauten wie Sportstadien oder Rathäuser genauso wie für mehrgeschossige Wohnanlagen oder größere Gebäude in den verwaisten Lücken des Großstadtbestands.

Methoden und Verfahren – und ein alles verbindendes „Co-Design“ – fehlen hierfür momentan noch gänzlich. Aber die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Stuttgart können auf die Erkenntnisse von zwei DFG-geförderten Sonderforschungsbereichen zu „Adaptiven Hüllen und Strukturen für die gebaute Umwelt von morgen“ und zu „Entwurfs- und Konstruktionsprinzipien in Biologie und Architektur. Analyse, Simulation und Umsetzung“ zurückgreifen. Neben Bauingenieurwesen, Architektur und Informatik, Ingenieurgeodäsie, Produktions- und Systemtechnik sowie Robotik sind im Cluster auch die Geistes- und Sozialwissenschaften von zentraler Bedeutung, namentlich die Architekturgeschichte. „Es ist ja nicht das erste Mal, dass man versucht hat, das Bauwesen auch durch damals neuartige Prozesse zu industrialisieren“, sagt Menges. „Auch aus den Problemen, die das ökonomisch, ökologisch oder sozial etwa in den 1960er-Jahren mit sich brachte, wollen wir lernen.“ Es gibt eben auch viele nicht technische Barrieren für Innovation. Und nicht alle davon sind unbegründet.

Ökologie und Ökonomie, Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung, Typisierung und Individualisierung, Intelligenz und Effizienz: Das sind zentrale Begriffe jener 2018 im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder bewilligten Cluster, bei denen die Ingenieurwissenschaften eine Ingenieurwissenschaften Schlüsselrolle spielen. Von der „virtuellen Hörklinik“ im Cluster „Hören für alle“ über die autonomen Maschinen von „livMatS“ und das maschinelle Lernen von „Science of Intelligence“ oder „PhenoRob“ bis hin zur „digitalen Baustelle“ des Stuttgarter Clusters zum „Integrativen computerbasierten Planen und Bauen für die Architektur“ – bei all diesen Projekten steht auch der Aspekt der Digitalisierung von zuvor eher analog gedachten und ausgeführten Abläufen im Zentrum.