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Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT zeigt ein System zur Visualisierung von Bauvorhaben vor Ort. Mit einer VR-Brille können Entscheider, etwa Architekten, Bauunternehmer oder deren Kunden, 3D-Gebäudemodelle in der realen Umgebung platziert betrachten. Sie erhalten damit eine stark verbesserte, realistische Einschätzung der Planung vor Ort. Die virtuelle Überlagerung erfolgt mit Zentimeter-Genauigkeit. Möglich wird dies durch die Aufbereitung der BIM-Daten zur Verwendung in Echtzeit-3D-Engines und deren Verknüpfung mit hochgenauen Sensoren und Echtzeitkinematik-Systemen zur mobilen Verwendung.

Gemeinsam mit Industrie- und Städtepartnern zielt die Fraunhofer-Gesellschaft darauf ab, urbane Innovationen für die Stadt von morgen vorauszudenken, zu entwickeln und umzusetzen. Der Besucher kann das gebaute 3D-Modell einer Stadt mit Hilfe einer Smartphone App zum Leben erwecken. Dabei erkennt die App die Konturen der gebauten Modellstrukturen und projiziert Augmented Reality Situationen zu zukunftsweisenden Morgenstadt-Projekten auf die Modelloberflächen. Über die virtuellen Modelle werden relevante Themen der Morgenstadt wie autonomes Fahren, Urban Gardening, Urbane Produktion oder energieerzeugender Fassaden erfahrbar.

Das Bauwesen in Deutschland ist durch die Zusammenarbeit vieler kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) geprägt. Damit gehen eine fortschreitende Fragmentierung der Planung und eine daraus resultierende steigende Komplexität der Bauvorhaben mit vielen gegenseitigen Abhängigkeiten und Wechselbeziehungen einher – und das alles bei anhaltend steigendem Termin- und Kostendruck. Mit klassischen Planungsmethoden sind die wachsenden Anforderungen an Bauvorhaben immer weniger zu beherrschen. Daher werden seit mehreren Jahren intensiv neue IT-gestützte Verfahren entwickelt und erprobt. Diese werden unter dem Begriff Bauwerksdatenmodellierung (Building Information Modeling – kurz: BIM) zusammengefasst. Die BIM-Methode setzt bei der Planung, Bauausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden und sonstigen Bauwerken auf durchgehende, das heißt unternehmensübergreifende und medienbruchfreie Geschäftsprozesse unter Verwendung offener, herstellerneutraler E-Business-Standards. Ziel ist eine dreidimensionale, objektorientierte, computerunterstützte Entwurfs- und Ausführungsplanung in hochgradig vernetzter, Unternehmen übergreifender Teamarbeit. Dadurch sind vor allem in den vielen kleinen und mittelständigen Unternehmen der deutschen Bau- und Immobilienwirtschaft erhebliche Effizienz- und Qualitätssteigerungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette möglich. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsprojekts »BIMiD – BIM Referenzobjekt in Deutschland« fungiert das Fraunhofer IBP als Konsortialführer. Als Referenzobjekt, das mehr als zwei Jahre lang wissenschaftlich begleitet wird, wurde das Neubauvorhaben »Bürogebäude Haus H« der Volkswagen Financial Services AG in Braunschweig ausgewählt. Auf der Messe BAU stellen die BIMiD-Partner das Projekt anhand eines 3D-Prints des zentralen BIM-Referenzobjektes vor.

Die Eigenschaften von Seegras (Posidonia Oceanica) stehen unter anderem im Mittelpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeit am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT. Für das Baugewerbe interessant ist diese Meerespflanze, weil ihre Fasern schwer entflammbar sind. Durch ihre Schimmelresistenz lässt sie sich ohne chemische Zusätze als Dämmwerkstoff nutzen – etwa zur Zwischensparren-dämmung in Steildächern, zum Isolieren von Innenwänden oder um Wärmeverluste an der Gebäudehülle zu verringern. Die Fasern nehmen Wasserdampf auf, puffern ihn und geben ihn wieder ab, ohne dass die Wärmedämmfähigkeit beeinträchtigt wird.

Die technischen und funktionalen Anforderungen an Gebäude steigen kontinuierlich, was sich insbesondere auf die eingesetzten Materialien und Technologien in der Gebäudehülle und der Gebäudetechnik auswirkt. Unsere Gebäude werden somit zunehmend zu High-Tech Produkten, wodurch die ohnehin große Komplexität der Projektorganisation und der Arbeitsprozesse weiter ansteigt, mit immer mehr Schnittstellen zwischen den ausführenden Gewerken. Diese Entwicklung stellt alle Baubeteiligten vor enorme Herausforderungen, birgt aber gleichzeitig das große Potenzial die seit langem ausstehende und dringend notwendige Neuausrichtung der Prozessstrukturen im Bauwesen herbeizuführen. Vor diesem Hintergrund erforscht das Fraunhofer IEC praxisnahe Methoden und Strategien zur Stabilisierung und Optimierung von Planungs- und Bauabläufen. Zielsetzung ist eine Steigerung der Produktivität und baulichen Qualität vom ersten Entwurf bis zur Gebäudefertigstellung, sowohl im Neubau als auch in der Sanierung. Dabei werden zwei ineinander greifende Forschungsansätze verfolgt: Zum einen die organisatorische Strukturierung der Bauprozesse auf Basis von Lean Management Prinzipien (Verschwendung vermeiden, Wertschöpfung steigern); zum anderen die Implementierung innovativer Informations- und Kommunikationstechnologien, um die integrale Zusammenarbeit und Kommunikation aller Akteure in Bauprojekten über den gesamten Gebäudelebenszyklus hinweg zu unterstützen.

Ein Konzept für ein semi-dezentrales Wassermanagement hat das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart entwickelt. Der Einsatz einer Vakuumkanalisation hilft, den Wasserverbrauch und Kosten zu senken – durch reduzierte Leitungsquerschnitte und Einbautiefen. Häusliches Abwasser wird in einer anaeroben Hochleistungs-Membrananlage biologisch gereinigt. »Herzstück des Systems sind voll durchmischte Anaerob-Bioreaktoren, in denen die organischen Bestandteile des Abwassers zu Biogas als regenerativem Energieträger vergoren werden«, erläutert Dr. Marius Mohr, Gruppenleiter am IGB. Das gereinigte Abwasser sowie die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor lassen sich in diesem Konzept ebenfalls nutzen.

äufiger als durch Unfälle werden Stahlbetonbauwerke wie Brücken oder Parkhäuser von Wasser und Streusalz angegriffen. Dies ist insofern problematisch, als der Schaden in der Frühphase von außen nicht erkennbar ist. Wenn erste Betonstücke abplatzen, da die Bewehrung korrodiert, ist es für eine kostengünstige Reparatur meist zu spät. Dann ist eine aufwändige Sanierung oder sogar ein Neubau erforderlich. Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS hat in Kooperation mit Partnern aus der Industrie ein Sensorsystem entwickelt, das die Feuchte und Korrosion im Beton erfasst. Der Sensor kann sowohl beim Bau mit einbetoniert oder aber auch nachträglich eingebracht werden. Er funktioniert ohne Batterie und die Daten können per Funk durch die überdeckende Betonschicht hindurch ausgelesen werden.

Multifunktionale und innovative Fassadenlösungen entwickelt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Sowohl beim Neubau als auch bei Sanierungen ermöglichen vorgefertigte Fassadensysteme den gemeinsamen Einbau von Lüftungs-, Heizungs- und Sanitärsystemen mit der Wärmedämmung der Fassade. Dabei werden die Medien über entsprechende Fensterelemente in das Gebäudeinnere geführt. Neuartige fluiddurchströmte Bauteile auf Basis von Ultrahochleistungsbeton (UHPC) können zu gebäudeintegrierten Solarkollektoren oder thermoaktiven Bauteilsystemen (TABS) für Neubauten weiterentwickelt werden. Erste Baumuster, mittels Membran-Vakuumtiefziehverfahren gefertigt, weisen fraktalartige Kanalstrukturen auf, die mit dem FracTherm®-Algorithmus erstellt wurden.

Das Fraunhofer IVV ist an der Entwicklung von Vakuumisolationspaneelen (VIPs) beteiligt, die im Vergleich zu herkömmlichen Isolationsmaterialien eine viermal höhere Dämmwirkung bei gleichzeitiger Platzeinsparung erzielen. Die neue Dämmung ist sowohl für den Neubau als auch für die Altbausanierung interessant. VIPs bestehen aus Dämmplatten, die in hoch gasdichter Barrierekunststofffolie vakuumverpackt werden. Das Vakuum wird durch die umhüllende Folie aufrechterhalten. Vakuumtechnisch aufgedampfte, anorganische Barriereschichten werden mit organischen Schichten kombiniert. Die anorganischen Schichten bestehen aus Aluminium oder bei transluzenten Folien aus verschiedenen Oxiden. Sowohl das Kernmaterial als auch die Barrierefolien können mit kostengünstigen Prozessen hergestellt werden.

GISMO ist ein Trägersystem für kristalline Solarzellen, das zwei Fliegen mit einer Klappe schlägt: Das System ersetzt die herkömmliche Dachabdichtung mittels Ziegeln und macht zusätzliche Strukturen für die Installation von PV überflüssig. Durch den Einsatz faserverstärkter Kunststoffe ist das System leicht, hocheffizient und günstig und kann direkt auf die Dachlattung aufgebracht werden. Die zum Einsatz kommenden vernetzenden Kunststoffe, wie sie beispielsweise im Bootsbau eingesetzt werden, gewährleisten ein langfristig stabiles und optisch ansprechendes Dach. In Kombination mit der schnellen und einfachen Installation werden im Vergleich mit herkömmlichen PV-Systemen Kosten und Zeit gespart.

Fraunhofer UMSICHT testet unter Realbedingungen Funktionsbeschichtungen und Dämmputze für Fassaden auf ihre Beschichtungsqualität. In Langzeitmessungen untersuchten die Forscher werkstoffwissenschaftlicher Zusammenhänge hinsichtlich ihrer Wasseraufnahme und den Feuchtetransport in Beschichtungen, die sogenannte Wasserdampfpermeation, sowie ihre Fähigkeit zur Wärmedämmung. Forscher des Instituts sind kompetenter Partner in formulierungstechnischen Fragestellungen und zeigen Kunden auf Wunsch gerne Optimierungspotenziale auf. Neuartige Systeme sind recyclingfähig, nicht entzündbar und rentieren sich aufgrund ihrer guten Wärmedämmung.

Das Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI stellt Besuchern der BAU 2015 die Vision einer multifunktionalen Fassade auf Basis nachwachsender Rohstoffe vor, die ökologisch und energetisch nachhaltig ist. Innovative, multifunktionale Fassaden integrieren neben dem traditionellen Schutz vor der Witterung auch die technische Gebäudeausrüstung. Außerdem kann durch oberflächig applizierte Solarthermie- oder Photovoltaikanlagen Energie gewonnen werden.