Ein digitales Ökosystem zur Generierung und Bewertung kreislauffähiger Digitaler Zwillinge

Bis 2030 wird mehr als das Äquivalent von zwei Erden benötigt, um den Bedarf an natürlichen Ressourcen zu decken, ein Übergang zu zirkulären Systemen ist daher essentiell, insbesondere in der Bauindustrie. Das digitale „Circular Twin” Ökosystem ermöglicht die frühzeitige Implementierung der Ziele der Kreislaufwirtschaft als auch der durchgängigen Digitalisierung im Bauwesen mittels Digitalen Zwillingen, Generative Design Algorithmen und Virtual Reality.

Projektbeschreibung:

Bis zum Jahr 2030 wird mehr als das Äquivalent von zwei Erden benötigt, um den Bedarf der Menschen an natürlichen Ressourcen zu decken, wobei die Bauindustrie für 60 % des weltweiten Rohstoffabbaus und 25% des gesamten weltweiten Abfallaufkommens verantwortlich ist. Da die Abfallbewirtschaftung und die Abfallreduzierung in den frühen Planungsphasen, der Phase mit den größten Auswirkungen während des gesamten Lebenszyklus, nicht berücksichtigt werden, entstehen am Ende des Lebenszyklus von Gebäuden 50% Bau- und Abbruchabfälle. Um die Rohstoffgewinnung und die erzeugte Abfallmenge zu reduzieren, ist es von größter Bedeutung, die Recyclingraten durch Wiederverwendung von Materialien und Bauelementen zu erhöhen und so eine Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen. Ein Übergang zu einem zirkulären System ist notwendig, insbesondere in der Bauindustrie, da sie für etwa 38 % aller C02-Emissionen verantwortlich ist und einen großen Einfluss auf die Ressourcenerschöpfung hat. Das europäische European Green Deal entwickelte das auf sechs Umweltziele ausgerichtete Klassifizierungssystem der „EU-Taxonomie“, nach welchen Nachhaltigkeit der Investitionen bewertet werden, bzw. EU-Taxonomie-Konformität geprüft wird. Durch die Schaffung von einem digitalen Ökosystem, welches auf den Komponenten der kreislauffähigen Digitalen Zwillingen, Generative Design Algorithmen und Virtual Reality (VR) basiert, soll das vorliegende Forschungsvorhaben die Entscheidungen unterstützen, welche die Kreislauffähigkeit von Gebäudestrukturen ermöglichen und End of Life Konzepte bereits in frühen Planungsphasen in den Entwurf integrieren. Aufbauend auf dem Forschungsprojekt „Wohnen 4.0 – Digitale Plattform für leistbares Wohnen“ strebt das Projekt „CircularTwin“ an, die in „Wohnen 4.0“ generierte Wissensbasis, die BIM Objektbibliotheken und dazugehörigen Materiellen Gebäudepässe zu nutzen und durch die Kriterien der Kreislaufwirtschaft anzureichern. Das Framework für BIM gestützte materielle Gebäudepässe wurde bereits im Vorgänger-Forschungsprojekt „BIMMaterial“ ausgearbeitet. Hinsichtlich Gebäudemodellierung und Lebenszyklischen Veränderungen (Adaptabilität und Flexibilität) sieht „CircularTwin“ die Anwendung von BIM-basierten Digitalen Zwillingen vor, welche mittels Generative Design in Form einer Vielzahl an Varianten in der frühen Planungsphase und der Re-Use Phase generiert und evaluiert werden. Neben den Generative Design Methoden, die eine automatisierte und variantenreiche Generierung von Digitalen Zwillingen, gekoppelt an eine BIM Objektdatenbank ermöglichen, werden auch Algorithmen konzipiert die eine Bewertung der Kreislauffähigkeit, Materielle Gebäudepässe (MGP) und EU-Taxonomie-Konformität ermöglichen. Durch die Visualisierung der End-of-Life (EoL) Szenarien der generierten Digitalen Zwillingen in einer VR-Plattform samt einer User-Interaktion und Variantenbildung wird der Entscheidungsfindungsprozess der am Planung- und Bau beteiligten Stakeholder unterstützt. Das digitale „Circular Twin” Ökosystem ermöglicht so die frühzeitige Implementierung der Ziele der Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit als auch der durchgängigen Digitalisierung im Bauwesen.
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Projektass. Dipl.-Ing. Stefan Schützenhofer
Adresse: Karlsplatz 13 - E210-01, 1040 Wien
Telefon:   +43 1 58801 215 44
E-Mail:    
Website:  industriebau.tuwien.ac.at/home/