Entwicklung eines Scan-to-BIM-Workflows für eine digitale Urban-Mining-Plattform – Fallstudie eines Gründerzeitgebäudes

Abstract

Konzepte wie beispielsweise Urban Mining, Circular Construction, Reuse und Upcycling von Bauteilen sowie Adaptive Reuse zählen zu den zentralen Bausteinen der urbanen Kreislaufwirtschaft in der Bau- und Immobilienwirtschaft. Sie verfolgen das gemeinsame Ziel, den Lebenszyklus von Bauwerken und der darin gebundenen Rohstoffe zu verlängern, Ressourcenflüsse zu schließen und den Primärressourcenverbrauch zu reduzieren, um langfristig zur Erreichung der Klimaneutralität beizutragen. Unterstützt werden diese Strategien durch digitale Werkzeuge wie Materialpässe und Gebäuderessourcenregister, die Materialdaten erfassen, dokumentieren und für zukünftige Nutzungszyklen zugänglich machen. Ergänzend fördern digitale Plattformen die Vernetzung relevanter Akteur:innen, ermöglichen datenbasierte Entscheidungen und bilden damit die Grundlage für eine ressourceneffiziente, zirkuläre Stadtentwicklung. Letztlich sollen neue, zirkuläre Geschäftsmodelle im Bauwesen wirtschaftliche Anreize schaffen und die Implementierung kreislaufbasierter Strategien unterstützen.Diese theoretischen Ansätze finden im vom Forschungsbereich Digitale Architektur und Raumplanung der TU Wien geleiteten Forschungsprojekt m-hub eine konkrete Anwendung. Aufbauend auf den Ergebnissen vorangegangener Forschungsprojekte, wie beispielsweise der Projekte BIMstocks, BIMmaterial, SCI_BIM, m-dab und m-dab2 wird eine offene und webbasierte Urban Mining Plattform entwickelt, die eine interaktive Visualisierung der Materialzusammensetzung des Wiener Gebäudebestands ermöglicht und als zentrale „Datendrehscheibe“ für unterschiedliche Akteur:innen aus der Bau- und Immobilienwirtschaft, der Forschung und der öffentlichen Verwaltung dienen soll. (vgl. Wurzer, 2024) Das Datenfundament des Projekts basiert auf der Verknüpfung von GIS-Metadaten mit selbst erhobenen Beprobungs- und Vermessungsdaten des Wiener Gebäudebestands und wird sukzessive durch materialinformierte Punktwolken und BIM-Modelle aus Fallstudien sowie durch Eingaben von Nutzer:innen der Plattform erweitert. Hierbei profitiert das System von der Menge der eingegebenen Datensätzen, wodurch die Ergebnisse stetig genauer werden. (vgl. Wurzer, 2024) Die Diplomarbeit befasst sich in diesem Zusammenhang mit der Entwicklung eines praxistauglichen und reproduzierbaren Scan-to-BIM-Workflows für Planer:innen mit Fokus auf der digitalen Bestandsaufnahme und der BIM-Modellierung von Gründerzeitgebäuden. Als Grundlage wurde vor der eigentlichen Workflow-Entwicklung eine Fallstudie an einem gründerzeitlichen Bestandsgebäude in Wien durchgeführt, in der zentrale Prozessschritte praktisch erprobt, dokumentiert und reflektiert wurden. Ziel war es, Optimierungspotenziale sowie mögliche Probleme in der Bestandsaufnahme und BIM-Modellierung zu identifizieren und in die Entwicklung des Workflows einfließen zu lassen. Darüber hinaus wurden die erforderlichen Informationsanforderungen sowie die zugrunde liegende Modellstruktur definiert. Ergänzend wurde der Zeitaufwand der wesentlichen Prozesse überschlägig erfasst, um Rückschlüsse auf Effizienz und Kosten zu ermöglichen. Die Überprüfung der Praxistauglichkeit erfolgte durch Experteninterviews mit Fachleuten aus dem Planungs- und Vermessungswesen, im Rahmen derer der Workflow analysiert und weiterentwickelt wurde. Dabei wurden zudem die potenziellen Mehrwerte für Planer:innen als Nutzer:innen der m-hub-Plattform aus Sicht der Expert:innen erhoben sowie sofern möglich der mit dem Workflow verbundene Kostenaufwand verifiziert. Der entwickelte Workflow soll zukünftig als Grundlage für den Upload materialinformierter BIM-Modelle auf die m-hub-Plattform dienen.

Concepts such as urban mining, circular construction, reuse and upcycling of building components, and adaptive reuse constitute key pillars of the urban circular economy in the construction and real estate sector. Their shared objective is to extend the lifecycle of buildings and the resources embedded within them, close material loops, and reduce the consumption of primary resources, thereby contributing to long-term climate neutrality. These strategies are supported by digital tools such as material passports and building resource registries, which enable the systematic capture, documentation, and reuse of material data. In addition, digital platforms facilitate stakeholder integration, support data-driven decision-making, and provide the foundation for resource-efficient circular urban development. Emerging circular business models further create economic incentives to promote the implementation of such strategies. These concepts are operationalised in the research project m-hub, led by the Research Unit for Digital Architecture and Planning at TU Wien. Building on previous research initiatives, including BIMstocks, BIMaterial, SCI_BIM, m-dab1 and m-dab2, the project develops an open, web-based urban mining platform. This platform enables the interactive visualisation of the material composition of Vienna ́s building stock and is designed as a central data hub for stakeholders from the construction and real estate industry, academia, and public administration. (cf. Wurzer, 2024) The platform ́s data foundation integrates GIS-based metadata with empirically collected sampling and surveying data of Vienna ́s building stock. This dataset is progressively expanded through material-informed point clouds and BIM models derived from case studies, as well as through user-generated inputs. As the volume of available data increases, the accuracy and robustness of the results are expected to improve. (cf. Wurzer, 2024) Within this context, the present thesis develops a practical and reproducible scan-to-BIM workflow for planners, with a particular focus on the digital survey and BIM modelling of historic late 19th-century buildings. As a basis for workflow development, a case study of a representative existing building in Vienna was conducted, in which key process steps were tested in practice, documented, and critically reflected upon. The objective was to identify optimisation potentials and potential challenges in the survey and modelling process and to incorporate these findings into the workflow design. In addition, the required information requirements and the underlying model structure were defined. The time expenditure of key process steps was estimated to enable an initial assessment of efficiency and associated costs.The practical applicability of the workflow was evaluated through expert interviews with professionsals from the fields of planning and surveying, through which the workflow was analysed and further refined. The interviews also examined the potential added value for planners as future users of the m-hub platform and, where feasible, validated the associated implementation costs. The resulting work-flow is intended to provide a basis for the future integration of material-informed BIM models into the m-hub platform.