Der Wert von 3D für unterirdische Infrastrukturen

„Die unterirdische Infrastruktur hinkt der oberirdischen Infrastruktur und dem Bau hinterher“, erklärt Mechiel van Manen. „In 2D (Autocad) passiert immer noch zu viel. Die 3D-Modellierung bietet jedoch enorme Vorteile. Ich werde sehen, ob die Vorteile, die 3D-Modelle für die oberirdische Infrastruktur haben, auch Vorteile für die unterirdische Infrastruktur bieten. Ähnliche Studien wurden bereits durchgeführt, aber sie konzentrieren sich hauptsächlich auf die gesamte Kette und nicht auf den Mehrwert für den Auftragnehmer.“ Hier unterscheidet sich seine Forschung. Schließlich wird Mechiel Van Manen 3D-Modelle bei Siers wirklich in der Praxis testen. „Ich denke, es ist wichtig, dass ein 3D-Modell so umfassend wie möglich unterstützt wird, vom Vorarbeiter bis zum Ingenieur, damit jeder seinen Mehrwert sieht.“

Testen
„Das Ziel ist nicht, alles in 3D zu machen. Wir müssen sehen, wo die Nuancen liegen. Wenn es einfach ist, halten wir es auch einfach. Wenn wir nur irgendwo Kabel verlegen und es keine Gebäude gibt, hat 3D möglicherweise keinen Mehrwert. Aber das muss getestet werden. In meiner Forschung werde ich 3D-Modelle in verschiedenen Projekten testen. Mit dieser Vielzahl von Projekten hoffe ich, mir ein möglichst gutes Bild von der Arbeit von Siers zu machen. Dann ist es auch möglich, am Ende bei Projekt X mit diesen Anforderungen zu sagen, ob 3D einen Mehrwert hat oder nicht.“

Umweltmodell
Mechiel van Manen hat einen Arbeitsablauf entwickelt, um 2D-Zeichnungen in 3D-Modelle umzuwandeln. Er tat dies, indem er ein Tool verwendete, um verschiedene Software zu verknüpfen. „Das 3D-Modell zeigt die KLIC-Daten und daneben sind die Testfelder modelliert. Dazu können Sie dann auch Planzeichnungen hinzufügen. In der Vorbereitung gibt Ihnen ein solches Umweltmodell viel mehr Einblick in den Untergrund; der Vorarbeiter und der Auftragnehmer erhalten in der Umsetzungsphase auch ein besseres Bild von der Lage anderer Kabel und Rohre.“

3D-Böschungsdesign
Wasserbehörden fragen zunehmend nach 3D-Lieferungen, so die Erfahrung von Siers Infraconsult. „Für ein Projekt zur Deichverstärkung, das eine Zusammenarbeit mehrerer Partner ist, haben wir die Kabel und Rohre in ein 3D-Modell gebracht“, fährt Mechiel van Manen fort. „Wir überfliegen das Gebiet, um eine Punktwolke zu messen. Das Ergebnis ist ein digitales Geländemodell (DTM). Die Revisionsdaten wurden in die Zeichnung für einen Deichentwurf aufgenommen. Die Lage der Kabel und Rohre konnte sofort in diesen Entwurf aufgenommen werden. Für eine der Varianten mussten Spundwände gebaut werden. Die Frage war, ob die vorhandenen Kabel und Rohre gefährdet wären. Die Visualisierung lieferte die Antwort in der Entwurfsphase. Und das sollte Ausfallkosten vermeiden.“

Universität Twente
Siers Infraconsult unterhält gute Beziehungen zur Universität Twente. Dr. Ir. Léon Olde Scholtenhuis, Assistenzprofessor an der Universität Twente, leitet Mechiel van Manen bei seinen Forschungen. Seit vielen Jahren erforscht er verschiedene Facetten der unterirdischen Infrastruktur, bei der Digitalisierung, Koordination und Sicherheit die Speerspitzen sind. Warum wird in der unterirdischen Infrastruktur so relativ wenig in 3D gearbeitet? Léon Olde Scholtenhuis: „Das hat hauptsächlich damit zu tun, dass der Projektkontext im Infrastrukturbereich viel komplexer ist. Es ist nicht einfach ein Gebäude oder eine Überführung, die fast unabhängig von der Umgebung modelliert und entworfen werden kann. Bei der Infrastruktur befinden sich viele Objekte im Boden, darunter Kabel und Rohre. Diese Objekte müssen alle erkannt und modelliert werden, um ein gutes integrales Design zu erstellen. Darüber hinaus gibt es nicht einen Eigentümer, sondern die Vermögenswerte bei Tiefbauprojekten gehören mehreren Parteien. Dies macht die Standardisierung und Koordination kompliziert. Die Infrastruktur ist viel fragmentierter.“

Olde Scholtenhuis weist darauf hin, dass dies auch den Mehrwert und die Notwendigkeit der 3D-Modellierung unterstreicht. „Es ist wahrscheinlich, dass die Branche innerhalb von fünf Jahren wichtige Schritte in diesem Bereich unternommen haben wird. Die Frage ist eher, wann und nicht ob wir in 3D arbeiten werden.“ Um dies zu erreichen, müssen die Mitarbeiter der GWW-/Infrastrukturbranche in Software und Standards investieren wollen. Dies bedeutet auch, dass Organisationen es wagen müssen, erste Schritte in der Ausbildung zu unternehmen. Mit der Energiewende wird in diesem Bereich jedoch immer mehr entwickelt. „Die Investition wird immer rentabler.“

zu Arg
Mechiel van Manens Forschung wird im Rahmen des ZoArG-Forschungsprogramms der Universität Twente durchgeführt. ZoArG steht für Sorgfältige Konstruktion und Reduzierung von Bauschäden. Das Programm konzentriert sich auf die Verbesserung der Planung, des Baus und der Verwaltung der flachen unterirdischen Infrastruktur.

Fazit
Das Fazit wird erst bald zu lesen sein, aber Mechiel van Manen gibt bereits einen Einblick: „Viele Verbesserungen sind möglich und das kann mit relativ geringem Aufwand erreicht werden. Wenn wir das Design in der Vorbereitungsphase dreidimensional betrachten, sparen wir Kosten bei der Umsetzung.“ Der nächste Schritt ist 4D: dreidimensional mit dem damit verbundenen Planungs- (Zeit-) Faktor. Die altmodische Stripplanung gehört dann der Vergangenheit an. Eine 4D-Visualisierung kann unter anderem simulieren, wie lange das Graben dauert. Zuvor wird Mechiel van Manen zunächst seinen Master of Science in Baumanagement und Ingenieurwesen an der Universität Twente in Enschede erhalten. Am Freitag, den 28. August, hofft er, seine Abschlussarbeit erfolgreich verteidigen zu können.