Einsatz von Augmented Reality zur Abnahme und Qualitätssicherung auf Baustellen

Das Forschungsprojekt AR-AQ-Bau zielte auf die Entwicklung eines Augmented-Reality-(AR)-Systems für den Einsatz auf Baustellen.
Bis dato gehört die Bauwirtschaft zu den am wenigsten von der Digitalisierung erfassten Wirtschaftszweigen. Insbesondere gilt das für die Bauausführung, die bisher weniger als die Planung von der Digitalisierung durch BIM erfasst wird.

Inhalte und Zielsetzungen

Das AR-AQ-Bau-Projekt entwickelte ein fortschrittliches AR-System für die Abnahme von HKLS-Systemen im Bereich der Haustechnik. Ausgangsbasis ist das BIM-Modell; alle Informationen des BIM-Modells sollen für sämtliche am Bau Beteiligten zur Verfügung stehen und erstmalig in einem closed-loop-Ansatz durchgehend aktuell gehalten werden (BIM-Closed-Loop-Datenübertragungssystem). Durch diese sog. „closed-loop-Datenkommunikation“ können auf der Baustelle Baufortschritte und Bestandsaufnahmen im AR-Modell gekennzeichnet und damit aktuell gehalten werden. Das Projekt fokussierte sich dabei auf Interaktionsmöglichkeiten, um Kommentare, Bilder sowie neue Bauteilinformationen ins AR-Modell zu übertragen und dann ins BIM-Modell zurückzuspielen („closed-loop“). Dadurch sind diese Informationen für alle am Bau Beteiligten jederzeit verfügbar. Mit einem Remote-Expert-System (Video, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster) können externe Experter_innen zur Unterstützung der Ausführungskontrolle zugeschalten werden. Diese sehen das gleiche AR-Modell und können in dieses AR-Modell Anweisungen an die Personen vor Ort einfügen. Diese Funktionen führen zur Qualitätssteigerung der fertiggestellten Bauwerke, da manche Fehler so überhaupt erst entdeckt werden. Eine weitere Herausforderung im Projekt stellte die zuverlässige Verankerung der AR-Modelle im Baustellenumfeld. Die derzeit vorhandenen Trackingsysteme kommen mit den schwierigen Verhältnissen auf Baustellen nicht zurecht und müssen daher entsprechend angepasst werden.

Methodische Vorgehensweise

Im ersten Schritt erfolgte eine Anwendungs- und Anforderungsanalyse von Augmented Reality in den Phasen Planen, Bauen und Betreiben mit Fokus auf die Phase Bauen. Anschließend wurden mit Hilfe von Experten die notwendigen Anforderungen an Werkzeuge, Tracking, Layouts und Workflows für die HKLS-Abnahme bzw. für das Remote-Expert-System (Video) ermittelt und versucht in das AR-Qualitätssicherungstool zu implementieren. Sämtliche Entwicklungen (u.a. Datenaustausch, Tracking, Remote-Expert-System, Layouts) wurden praxisnah auf renommierten Bauvorhaben (u.a. Future Art Lab und Universitätsklinikum St. Pölten) von der ÖBA getestet. Dabei wurde unter anderem die Baustellentauglichkeit, die Genauigkeit des Trackingsystems, die Einrichtungsdauer des AR-Modells, die Veränderung der Dokumentation, die Nutzerzufriedenheit, eine mögliche Steigerung der Qualität und der Energieeffizienz von Gebäuden auf der Baustelle evaluiert. Das Projekt vereint Forschungsexpertisen aus Baubetrieb, AR, BIM sowie internationale Ingenieurserfahrung.

Publikationen

Bauingenieur Bd. 95 (2020), Nr. 10, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, S. 379-388:
Augmented Reality im Bauwesen: Teil 1 - Anwendungs- und Anforderungsanalyse (pdf), öffnet eine Datei in einem neuen Fenster

Bauingenieur Bd. 95 (2020), Nr. 12, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, S. 501-508:
Augmented Reality im Bauwesen: Teil 2 - Baustellentaugliches Trackingsystem (pdf), öffnet eine Datei in einem neuen Fenster

Video: Daqri Remote-Expert-System