Die vorliegenden Präsentationen sind interne Projektdokumentationen, die hier laut §42g UrhG den Teilnehmer_innen der Veranstaltung „Blickpunkt Forschung: Künstliche Intelligenz @ TU Wien" am 09.10.2024 zur Ansicht zur Verfügung gestellt werden. Eine Verbreitung des Materials insbesondere zu kommerziellen Zwecken ist nicht gestattet. Darüber hinaus ist ein weiteres Online-Stellen der Unterlagen nicht zulässig.

Senior Scientist Dipl.-Ing. Dr.techn. Ulrich Pont, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Institut für Architekturwissenschaften, Forschungsbereich Bauphysik und Bauökologie, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Strukturen, die im eng-verbauten innerstädtischen Raum eine Alternative zu anderen Begrünungsmaßnahmen wie Bäumen oder Fassadenbegrünungen darstellen sollen. Es ist von größter Bedeutung zu betonen, dass es nicht darum geht, eine Entweder/Oder Entscheidung zwischen Begrünung und künstlicher Struktur zu treffen, vielmehr soll die künstliche Struktur des smarten Stadtbaums dort appliziert werden, wo aus Platzgründen oder anderen Problemen keine herkömmlichen Begrünungsmaßnahmen möglich sind. Unter Smart and Urban Tree verstehen wir in diesem Projekt eine sich – weitgehend – selbst tragende Struktur, welche mehrere Nutzungen und Funktionen beinhalten, maßgeschneidert auf den jeweiligen Standort. Exemplarisch können folgende Nutzungen und Funktionen genannt werden: Beschattung (eine für die von urbanen Hitzeinsel-Effekt geplagten innerstädtischen Gebiete wesentliche und immer wichtiger werdende Funktion), Funktionalitäten wie Energie- und Versorgungsangebote (E-Ladestationen für Elektroautos, Photovoltaik zur aktiven Elektrizitätgewinnung, Solarthermie zur Gewinnung von Warmwasser, Infrastruktur für Mobilfunk (5G) und wireless LAN), sowie auch das Beinhalten von Sprühnebelanlagen zur evaporativen Kühlung. Darüber hinaus können in solche smarten Stadtbäume natürlich auch Begrünungen integriert werden. Bäume stellen zwar – wo immer möglich – die bessere Option dar, aber benötigen entsprechenden Untergrund (vergleiche das viel publizierte Schwammstadt-Prinzip, welches besagt, dass der Untergrund das gleiche Volumen anbieten sollte wie die angestrebte Kronengrösse) und – im Falle von Neupflanzungen – benötigen relativ lange, bis zum Beispiel großflächige Beschattung durch Begrünung möglich ist.
Smart and Urban Tree Strukturen sollen einen Beitrag zur Kühlung der Stadt leisten und damit zur Reduktion von Energieverbräuchen (Die Kühlleistungen und die damit verbundenen Elektrizitätsverbräuche und zusätzlichen Wärmeemissionen steigen im Sommer seit Jahren kontinuierlich an).
Das vorliegende Projekt möchte dabei wesentliche Aspekte solcher Strukturen für die Errichtung und Nutzung in innerstädtischen Gebieten speziell im österreichischen und Wiener Kontext systematisch erforschen. Zu diesen Aspekten zählen zunächst die erforderlichen Grundlagen hinsichtlich Anforderungen aber auch hinsichtlich Ausführungen – hierzu gehört das intensive Studium von Referenzprojekten, wie beispielsweise der Metropol Parasol in Sevilla, Spanien, sowie die komplexen konstruktiven, funktionalen, organisatorischen/rechtlichen Aspekte, die für die Errichtung solcher Strukturen erforderlich sind. Für die unterschiedlichen Domänen, die solche Strukturen betreffen, beispielsweise Konstruktion und Funktion, sollen anschließend Requirement-Darstellungen verfasst werden, in denen die wesentlichsten zu berücksichtigenden Aspekte transparent und fokussiert aufbereitet dargestellt werden. Weiters sollen die technischen, organisatorischen und rechtlichen Aspekte der unterschiedlichen Domänen dann im Detail anhand dieser Darstellungen ausgearbeitet werden. Den Effekt des Smart and Urban Tree auf Belichtung, aber auch auf Belüftung, jeweils in unterschiedlichen Saisonen (Sommer, Winter, Übergangszeiten) untersucht ein Arbeitspaket, welches sich mit Simulation auseinandersetzt. In einem weiteren Arbeitspaket soll die Wirkung auf eine konkrete Situation in der Stadt untersucht werden: Hierzu wird virtuell ein smarter Stadtbaum in einem dicht verbauten innerstädtischen Environment errichtet und dessen Wirkung untersucht. Die vorgesehene Location ist das dicht verbaute Wiener Gebiet, die Kirchengasse im 7. Wiener Gemeindebezirk, welche in den kommenden Jahren in Folge des U-Bahn Baus ohnehin ein „Refit“ benötigen wird. Anhand der dargestellten Bemühungen soll ein Leitfaden entstehen, welcher für weitere Folgeprojekte und die in weiterer Folge angestrebte Realisierung wertvoll sein kann.
Parallel zu den beschriebenen Bemühungen wird das Forschungsprojekt eng in den akademischen Kontext an der TU Wien, Fakultät für Architektur und Raumplanung, eingebettet, so dass auch das zukünftige Design von solchen Strukturen implizit einer Bearbeitung zugeführt werden kann (und damit der ästhetische/städtebauliche Aspekt berücksichtigt ist.

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Univ.Ass. Dipl.-Ing. Stefan Bindreiter, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster Bakk.techn. MSc, Institut für Raumplanung, Forschungsbereich Örtliche Raumplanung

Ausgangssituation, Problematik und Motivation zur Durchführung: 
Der jährliche Bodenverbrauch in Österreich liegt bei etwa 47 km² jährlich (= die Fläche von Eisenstadt) und damit deutlich über den Zielwert von 9 km²/a, welcher im aktuellen Regierungsprogramm für das Jahr 2030 angestrebt wird (Umweltbundesamt 2021). Bei Siedlungsentwicklungen auf der “grünen Wiese” entsteht zusätzlich ein erheblicher Mehrverbrauch an Flächen und Primärressourcen, da neue Infrastruktur für Verkehr, Ver- und Entsorgung miterrichtet werden muss. Die gezielte Entwicklung des bestehenden Siedlungsraumes („Innenentwicklung“, Grams 2015) führt zur Reduktion des jährlichen Bodenverbrauches. Die verfügbaren Potenzialflächen im Bestand sind jedoch ungleich schwerer zu identifizieren und zu bewerten, da eine Vielzahl von Faktoren – die Lage, bestehende und angestrebte Bebauungsdichten oder die Kapazitäten und Qualitäten vorhandener Infrastrukturen (Ver-/Entsorgung, Verkehrsinfrastruktur und Verkehrsanbindung, Grünraum und Freizeitinfrastruktur, Öffentlicher Raum) – mit einfließen müssen. Die anfallenden Mengen an Bau- und Abbruchmaterialien werden bislang in der städtebaulichen Bewertung von Innenentwicklungspotenzialen nicht abgebildet.

Ziele und Innovationsgehalt: 
M-DAB2 zielt darauf ab, eine Methode zur systematischen Bewertung von unterschiedlichen Entwicklungsvarianten hinsichtlich deren Auswirkungen auf den Boden und Ressourcenverbrauch zu entwickeln. Umfeldanalyse erlaubt den Vergleich unterschiedlicher Varianten (zum Beispiel Abriss, Neubau, Zubau, Umbau) in Abhängigkeit zur jeweiligen Umgebung und bildet die Grundlage für eine systematische Optimierung der Standortplanung. Basierend auf der erweiterten Datengrundlage von M-DAB werden in Workshops Potenzialprofile für unterschiedliche Gebäudetypen und Liegenschaften (Bauperiode, Nutzung, Bauklasse) erstellt. Für diese werden unterschiedliche Entwicklungsvarianten erarbeitet, wobei diese hinsichtlich des minimalen Ressourcenverbrauches (Boden und Materialressourcen) optimiert werden. Anschließend werden unter Anwendung von digitalen Methoden (zum Beispiel Machine Learning) Muster identifiziert, um ähnliche Potenzialflächen im Stadtgebiet aufzuspüren.

Angestrebte Ergebnisse und Erkenntnisse: 
M-DAB2 entwickelt ein digital gestütztes, belastbares Modell der Materialintensität bei der Beurteilung von Innenentwicklungspotenzialen, das bereits in der strategischen Stadtplanung (zum Beispiel für Straßenzug- und Quartiersentwicklungskonzepte) und in weiterer Folge für die Gestaltung von Ausschreibungen verwendet werden kann. In Kombination mit der im Vorgängerprojekt M-DAB geschaffenen Datenbank lassen sich so einerseits erzielbare Einsparungspotenziale beim Einsatz von Primärressourcen und Deponievolumen im Variantenvergleich und im Vergleich zur Entwicklung auf der “grünen Wiese” darstellen und andererseits gesamtstädtischen Auswirkungen einer identifizierten Best Practice-Methode hinsichtlich des Ressourcenverbrauches für identifizierte Use Cases bewerten.

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Ao.Univ.Prof.in Dipl.-Ing.in Dr.in phil. Andrea Rieger-Jandl, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Institut für  Kunstgeschichte, Bauforschung und Denkmalpflege, Forschungsbereich Baugeschichte und Bauforschung, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Lärmschutzwände (LSW) sind Lärmschutzvorrichtungen, die die unmittelbare Übertragung des vom Verkehr aussgehenden Luftschalls hemmen. Diese spielen entlang der Bahnstrecken eine wichtige Rolle, um Siedlungsräume vor hoher Lärmbelastung zu schützen. Lärmschutzwände bestehen derzeit aus sehr energieintensiven Materialien wie Beton, Glas, Aluminium, imprägniertem Holz, Kunststoffen oder Ziegelsteinen. Neben den hohen Kosten und dem hohen Energieaufwand bei der Herstellung ist ein Recyclingprozess bei Ersatz oder Rückbau nur selten möglich. Hier gilt es, preiswerte und zukunftsfähige Alternativen zu entwickeln. Das Material Lehm kann mit seinem geringen Primärenergiebedarf, der regionalen Verfügbarkeit und der vollständigen Recycling- bzw. Rückführbarkeit eine gewinnbringende Alternative darstellen. Lehm fällt in großen Mengen als Aushubmaterial im Bahn- und Straßenbau an. Statt einer aufwändigen Entsorgung gilt es, das direkte Nutzungspotenzial des Materials zu eruieren. Aufgrund seiner Masse und seiner porösen Oberfläche bietet Lehm zudem einen optimalen Schallschutz. Die Einsatzmöglichkeiten des Materials Lehm im Bereich des Lärmschutzes sollen in diesem Projekt exemplarisch untersucht werden. Folgende Forschungsfragen stehen im Mittelpunkt: - Welche Lehmbautechniken eignen sich für Schallschutzwände (Wellerlehm, Stampflehm, Lehmziegel, Earthbags, Leichtlehm, Lehmverbundbaustoffe)? - Welche Normen müssen berücksichtigt werden? - Ökologische Synergien in der Materialbeschaffung? Aushubmaterial? Lehm als Entsorgungsprodukt? - Welchen dynamischen Belastungen muss die Lärmschutzwand standhalten? - Luftschalldämmung: Welche Werte können aufgrund der hohen Masse erreicht werden? - Schallabsorption: Ist eine zusätzliche Absorptionsschicht notwendig? - Life-cycle-assessment: Wie schneidet das Produkt in einer Live-Cycle-Analyse im Vergleich mit herkömmlichen Schallschutzwänden ab? - Biodiversität: Können Lehm-Schallschutzwände zum Erhalt der Biodiversität beitragen? Ergebnis: In dieser Sondierung werden mehrere Varianten von LSW in Lehmbautechnik identifiziert und entworfen. Anschließend erfolgt eine umfassende Bewertung hinsichtlich Kriterien wie technische Performance, Wirtschaftlichkeit, Umweltfreundlichkeit und Zukunftsfähigkeit. Daraus werden bis zu drei Varianten für Prototypen ausgewählt, die in einem anschließenden Folgeprojekt gebaut und getestet werden sollen. Begleitet wird die Sondierung durch einen permanenten Dialog mit unterschiedlichsten StakeholderInnen, um die Anforderungen der BetreiberInnen, ProduzentInnen, LieferantInnen usw. von Beginn an zu berücksichtigen.

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Univ.Ass. Dipl.-Ing. Dominik Breitfuß, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster BSc, Institut für Hoch- und Industriebau, Forschungsbereich Integrale Planung und Industriebau, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Der Bausektor ist für 60% der extrahierten Rohstoffe verantwortlich. In Österreich betragen die Abfälle aus dem Bausektor etwa 70% des gesamten jährlichen Abfallaufkommens ‐ Fakten, welche die dringende Notwendigkeit von Recyclingmaßnahmen unterstreichen. Der Bestand hat großes Potential, um als Rohstoffreservoir zu dienen, jedoch fehlt derzeit das gesamtheitliche Wissen über den Gebäudebestand, welches das größte Hindernis für die Wiedernutzung und das Recycling von Materialien sowie Elementen darstellt. Hauptziel von BIMstocks ist die Entwicklung einer Methodik für die durchgängige digitale Erfassung der materiellen Zusammensetzung des Baubestandes zwecks Modellierung des Sekundärrohstoffkatasters sowie Prädiktion der Recyclingpotentiale, durch Erstellung eines BIM‐Objektekatalogs für typische Bestandsgebäude in Wien, Generierung von as-built BIM-Modellen und darauffolgende Hochskalierung auf Stadt‐Ebene. Die Innovation des Projekts liegt in der Kopplung unterschiedlicher Technologien welche eine Skalierung von Bauteil-Ebene zur Stadt-Ebene ermöglichen: Aufnahmetechnologie mittels GPR, der Anwendung von Machine Learning zwecks automatisierter Ermittlung der Materialzusammensetzung, sowie prädiktive Modellierung auf Stadt-Ebene in der digitalen Urban Mining Plattform. Der Hauptnutzen der aus BIMstocks entstehenden Ergebnisse ist die Erhöhung der Recyclingraten durch Anwendung von Urban Mining Strategien, wofür die generierte öffentliche Urban Mining Plattform als Basis dient.

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Senior Scientist Dipl.-Ing. Dr.techn. Andreas Bartl, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften, Forschungsbereich Mechanische Verfahrenstechnik und Luftreinhaltetechnik

Obwohl Elastan nur etwa 1 % der weltweiten Faserproduktion ausmacht, findet sich diese Faser in etwa 30 % aller Bekleidungstextilien. Aktuelle Recyclingtechnologien erfordern jedoch meist Textileingaben, die frei von Elastan sind. Unsere Technologie ermöglicht es, Elastan aus Textilmischungen durch ein einfaches Verfahren zu entfernen. Die übrigen Fasern bleiben unverändert und können direkt weiterverarbeitet werden. Der Prozess hat sich bereits erfolgreich bei der Gewinnung von reinem PET aus PET/Elastan und reinem Polyamid aus Polyamid/Elastan-Mischungen bewährt. Im Unterschied zum aktuellen Stand der Technik verwenden wir ein Lösungsmittel, das nicht in der REACH-Liste aufgeführt ist, und zurückgewonnen werden kann. Das darin gelöste Elastan kann ebenfalls weiterhin in der Faserverarbeitung genutzt werden.

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Univ.Ass.in Dipl.-Ing.in Maria Antonia Zahlbruckner, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Institut für Hoch- und Industriebau, Forschungsbereich Integrale Planung und Industriebau, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

factorymaker entwickelt eine innovative KI-Software mit speziellen Algorithmen, die es Architekt_innen und Bauingenieur_innen, aber auch Immobilienentwickler_innen und Fabrikbesitzer_innen ermöglicht, kosten- und ressourceneffiziente Industriegebäude zu entwerfen. Durch maximale Flexibilität und Nachhaltigkeit können Produktionslayout und Gebäudedesign optimiert werden. Sich wiederholende manuelle Planungsschritte werden automatisiert. Dadurch erhalten die Anwender_innen schnelles Feedback zur Kosten- und Ressourceneffizienz und können und können im Planungsprozess frühzeitig bessere Entscheidungen treffen.

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