Die denkmalgerechte Sanierung und Ertüchtigung historischer Bauwerke stellt das Handwerk vor enorme wirtschaftliche und technische Herausforderungen. Mithilfe digitaler Technologien sollen die Planung und Umsetzung von Revitalisierungs- und Erhaltungsmaßnahmen zukünftig erleichtert werden. Rund 1,25 Millionen Euro stellt das Land Thüringen der Bauhaus-Universität Weimar zur Erforschung neuer Wertschöpfungsketten bis Dezember 2023 bereit.

Intelligente, digital vernetzte Technologien eröffnen dem traditionellen Handwerk ungeahnte Potenziale, sind Ingenieurwissenschaftler der Bauhaus-Universität Weimar überzeugt. Im Forschungsprojekt »HeriTech – Digitale Technologien für Handwerk und Kulturgut« untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Konstruktiven Ingenieurbaus, der Strukturmechanik und der Architekturtheorie in Kooperation mit der TU Ilmenau und der Materialforschungs- und Prüfungsanstalt Weimar, wie neue Technologien bei der Sanierung von Denkmalen eingesetzt werden könnten.

»Ziel des Projektes ist es, die Produktivität des Handwerks zu erhöhen und neue Methoden zur Reproduktion historischer Bauelemente zu entwickeln«, erklärt Projektkoordinator Prof. Dr.-Ing. Matthias Kraus, Professur Stahl- und Hybridbau an der Bauhaus-Universität Weimar. Anknüpfungspunkte sind virtuelle 3D-Replikationen von bestehenden Bauwerken und Baudenkmalen. Die digitalen Gebäudezwillinge sind maßstabs- und detailgetreu, können automatisiert erstellt und im Bereich der Restaurierung sowie für den Tourismus vielfältig eingesetzt werden. So sind beispielsweise handwerkliche Arbeiten an schwer zugänglichen oder maroden Bauwerken in der Regel mit einem hohen Sicherheits- und Zeitaufwand für die beteiligten Gewerke verbunden. Digitale Visualisierungs- und Planungstools ermöglichen ein von diesen örtlichen Gegebenheiten unabhängiges Arbeiten sowie die automatisierte Erstellung von passgenauen Prototypen. Ein Einsatz der digitalen Methoden könnte das Handwerk somit entlasten.

Automatisierte Visualisierung und Analyse
Erstellt werden die virtuellen 3D-Repilikationen mithilfe intelligenter, digital vernetzter Technologien, die an der Bauhaus-Universität Weimar bereits erfolgreich erprobt wurden: Basis hierfür ist die automatisierte Erfassung und Visualisierung des Bauwerks mithilfe von Drohnen. Diese sind mit hochauflösenden Digitalkameras ausgestattet und erzeugen Luftbildaufnahmen des Bauwerkzustandes. Mittels Photogrammetrie sowie ergänzender Laserscan-Daten werden anschließend detailgetreue, mehrskalige 3D-Modelle generiert. Über Bildanalysen lassen sich in nächsten Schritten Bauwerksschäden wie Risse oder Schiefstellungen bzw. Verformungen automatisiert erkennen und mithilfe von Simulationsverfahren passgenaue Revitalisierungsmaßnahmen digital planen. Die dabei anfallenden enorm großen Datenmengen werden über flexible Schnittstellen an moderne Konzepte des Building Information Modeling (BIM) angegliedert und allen Gewerken zeit- und ortsunabhängig zugänglich gemacht.

Der virtuelle Gebäudezwilling kann dem Handwerk anschließend als 3D-Vorlage dienen und über additive Fertigungsverfahren, insbesondere 3D-Druck – vollständig oder in Teilen – in ein physikalisches Modell überführt werden. Dies ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Herstellung von Mustern und Prototypen bis hin zu Werkzeugen sowie Ersatz- oder Ergänzungsbauteilen mit individueller Geometrie und Losgröße.