Digitaler Zwilling erleichtert die Dokumentation im Rückbau

Autor:Tobias Scharpenberg ist Digital Content Creator bei Hexagon‘s Geosystems Division

Abriss und Rückbau sind bei der FISCHER Weilheim GmbH & Co. KG präzise Arbeiten in sorgfältig festgelegten Abschnitten und Zeitabläufen. Im Besonderen beim Rückbau von Brücken über wichtigen Strafienverbindungen, die nach kürzester Zeit wieder freigegeben werden müssen, sind die Zeitfenster für die Umsetzung der einzelnen Arbeitsschritte eng bemessen. Für eine effiziente und nachhaltige Dokumentation der Bauwerke testet das Unternehmen den Einsatz von 3D-Laserscannern.

Der Lebenszyklus eines Bauwerks

Der Lebenszyklus eines Bauwerks setzt sich aus den Phasen Planung, Errichtung, Nutzung und Instandhaltung, Modernisierung sowie Rückbau, Verwertung und Entsorgung zusammen. Die Tiefbaubranche ist eine breitaufgestellte Industrie, in der eine Vielzahl von Auftragnehmern und deren Subunternehmen täglich verschiedenste Bauarbeiten in diesen Phasen verrichten. Im Fokus stehen meist die Planung und Durchführung von Erdarbeiten sowie die Instandhaltung von Infrastrukturen. Zu Tiefbauarbeiten gehört jedoch mehr als das Bewegen von Erdmassen. Der geplante Rückbau gehören ebenso zu den Tätigkeiten vieler Tiefbauunternehmen wie Aushub, Planie und Transport.

In den letzten Jahren haben digitale Lösungen eine zentrale Rolle in allen Bauphasen eingenommen, um Projekte effizient, präzise, sicher, nachhaltig und gewinnbringend umzusetzen. Von der Erfassung und Messung der Oberflächen, Räume und Standorte über die Planung und Mobilisierung der notwendigen Ressourcen bis hin zur Ausführung der Bauarbeiten nehmen Daten und deren Verarbeitung eine Schlüsselrolle ein. Auch bei modernen Rückbauprojekten sind Daten ein wichtiger Aspekt. Im Besonderen die Bestandsaufnahme mittels 3D-Laserscannern vor dem Rückbau eines Bauwerks bringt eine Vielzahl an Vorteilen mit sich und ist vor allem mit Blick auf das Abrechnungswesen revolutionär.

Alles aus einer Hand

Als führender Spezialist für Transportlogistik, Kreislaufwirtschaft und Recycling übernimmt die FISCHER Weilheim GmbH & Co. KG Verantwortung für die Umwelt, für den Menschen und für eine lebenswerte Zukunft. Deshalb setzt das Unternehmen bei seinen Projekten auf ein exaktes Datenmanagement und moderne Technologien.

Nach einer einjährigen Testphase mit Produkten verschiedener Anbieter hat sich das Unternehmen dazu entschlossen, den Maschinenfuhrpark mit der Maschinensteuerungslösung Leica MC1 von Leica Geosystems auszustatten.

„Tatsächlich sind die Erfahrungen, die wir bis jetzt gemacht haben, sehr positiv“, kommentiert Sven Molt, Leiter der Vermessungsabteilung. „Wir sind nach wie vor zufrieden und noch immer der Meinung, dass es eine gute Entscheidung war. Wenn wir Probleme auf der Baustelle haben, rufen wir kurz an und uns wird per E-Mail oder Anruf schnell geholfen. Das ist definitiv ein Vorteil.“

Bei FISCHER Weilheim sind Bauarbeiten und Vermessungsarbeiten eng verzahnt. Sven Molt leitet das Team aus insgesamt acht Vermessern, das neben klassischen Vermessungsarbeiten auch für die 3D-Maschinensteuerung des Fuhrparks zuständig ist. Ein entscheidender Aspekt der Arbeit ist das digitale Datenmanagement. Von der Aufnahme des Urgeländes über die Aufbereitung der Plandaten bis hin zur Bestandsaufnahme für die Abrechnung ist das Team in sämtliche Phasen der Tiefbauprojekte involviert.

Zu den Aufgaben der Abteilung gehört auch die Abrechnung von Rückbauprojekten. Die dafür notwendigen Vermessungsarbeiten hat das Team bisher manuell durchgeführt. Da dieser Prozess jedoch zeitintensiv und fehleranfällig ist, möchte das Unternehmen auch in diesem Bereich in moderne Technologien investieren. Nach den positiven Erfahrungen mit Vermessungsgeräten und der 3D-Maschinensteuerung, soll nun eine Lösung von Leica Geosystems zur digitalen Umgebungserfassung getestet werden.

Smart Digital Reality^TM: ein digitaler Zwilling als optimale Abrechnungsgrundlage

„Es ist immer häufiger der Fall, dass man genauere Dokumentationen auch hinsichtlich der Abrechnung erbringen muss“, erklärt Molt. „Festpreise und Pauschalangebote sind ein Risiko für beide Seiten, das mal für die eine und mal für die andere Seite günstig ausgehen kann.“ Aus diesem Grund wird bevorzugt die Kubatur, also das Volumen eines Bauwerks, als Abrechnungsgrundlage genutzt. Hierfür wird die äußere Hülle des Objekts vermessen und das Volumen des Materials anschließend berechnet.

Um den hohen Anforderungen zu begegnen, empfiehlt das Team von Leica Geosystems den Einsatz einer 3D-Laserscanning-Lösung. Diese ermöglicht es, die physische Welt zu replizieren und in eine virtuelle Umgebung umzuwandeln. Mit herausragender Geschwindigkeit und höchster Qualität wird ein digitaler Zwilling des Rückbauobjekts erfasst. Sämtliche wertvollen und nützlichen Informationen können mittels einfach zu bedienender Software- Lösungen visualisiert, extrahiert, analysiert und für bessere Zusammenarbeit weitergeben werden. Das schafft einen Wettbewerbsvorteil und ermöglicht es, komplexe Geometrien mit höchster Produktivität auch unter schwierigsten Bedingungen zu erfassen. Die exakte Berechnung des Volumens eines Bauwerks ist mit wenigen Klicks erledigt.

3D-Umgebungserfassungslösung liefert verlässliche Daten in Rekordzeit

Molt möchte diese Lösung unter realen Bedingungen testen. Im Zuge eines größeren Projekts wurde FISCHER Weilheim beauftragt, insgesamt sieben Brücken abzureißen. Begonnen wird mit zwei Brücken über die Autobahn A8. Wie bei solchen Projekten üblich, ist das Zeitfenster für die Vermessungsarbeiten sehr gering: Beide Brücken müssen an einem Tag eingescannt werden, da am darauffolgenden Tag bereits die Abrissarbeiten stattfinden.

Am Tag vor den Vermessungsarbeiten wurden bereits die Brückenwiderlager freigelegt. Dieser Arbeitsschritt ist notwendig, um das Abbruchmaterial der Brücken sortenrein zu recyceln und ermöglicht es, die gesamte Kubatur der Brücken ohne Mehraufwand aufzunehmen. Für eine schnelle und zuverlässige Bestandsaufnahme im vorgegebenen Zeitfenster empfiehlt Leica Geosystems den terrestrischen 3D-Laserscanner Leica RTC360.

Das Gerät sorgt für maximale Produktivität, da es tragbar, schnell und präzise ist. Gleichzeitig bietet die Lösung einen hohen Automatisierungsgrad und ist einfach zu bedienen. Bei jedem Scan entstehen hochauflösende Punktwolken und HDR-Bilder (High Dynamic Range) in weniger als zwei Minuten. Durch die fortschrittliche VIS-Technologie (Visual Inertial System) erkennt der Scanner automatisch seine relative Position und Ausrichtung, wenn er zwischen den Aufstellungsorten bewegt wird. Das ermöglicht die sofortige Anzeige von Scandaten in ihrer tatsächlichen Position in der Cyclone FIELD 360 App auf einem Tablet oder Smartphone vor Ort. Die Scans und die Bilddaten werden automatisch erfasst, registriert und überprüft, was die Qualitätskontrolle und Datenregistrierung vor Ort in Echtzeit ermöglicht und die Bearbeitungszeit im Büro minimiert.

Nach einer kurzen Besichtigung der Baustelle werden die Standorte des Laserscanners unter Berücksichtigung der Gefahrenzonen bestimmt. Um das gesamte Objekt trotz fließenden Verkehrs vollständig aufzunehmen, werden die Brücken jeweils von etwa 12 Standorten aus eingescannt. Zusätzlich werden pro Brücke 3-4 Punkte mit dem GNSS-Rover Leica iCON gps 70 eingemessen. Dadurch lassen sich die einzelnen Scans zu einer einzigen georeferenzierten Punktwolke zusammenfassen. Diese liefert exakte Daten mit einer hohen Informationsdichte.

Zur Berechnung der Kubatur der Brücken werden die Punktwolkendaten zunächst in der Software Cyclone REGISTER 360 mit automatisierten Arbeitsabläufen optimiert und registriert. Anschließend werden die Daten in die Software Cyclone 3DR überführt. Diese bietet ein umfassendes Punktwolkenmanagement mit automatisierter Punktwolkenanalyse und -modellierung mit einfachen Arbeitsschritten für die Vermessung, Konstruktion und Inspektion des digitalen Zwillings.

Um das Volumen der Brücken zu erhalten, werden die Punktwolkendaten in ein „wasserdichtes“ 3D-Modell überführt: Mittels der sogenannten Dreiecksvermaschung bilden jeweils drei geometrisch benachbarte Messpunkte ein Dreieck, wodurch ein Volumenkörper entsteht. Die Software liefert die für die Abrechnung des Rückbauprojekts notwendigen Informationen und ermöglicht durch die Visualisierung der Daten eine einfache Validierung der Angaben.

Präzise Daten lassen keinen Raum für Diskussionen

Dem Vermessungsleiter gefällt der Prozess mit der Lösung von Leica Geosystems: „Aus meiner Sicht ein klasse Gerät. Es funktioniert einfach, zügig und unkompliziert. Wir haben beide Brücken innerhalb von einem halben Tag gescannt. Ohne den Laserscanner wäre der Aufwand wesentlich höher gewesen. Wir hätten jede Menge Passpunkte an den Brücken anbringen und mit einer Totalstation einmessen müssen. Kommt es zu Fehlern oder wird ein Bereich ausgelassen, ist die Brücke am nächsten Tag weg. Es würde keinen digitalen Zwilling geben.“

Mit der RTC360-Lösung können Bauwerke schnell und präzise vor ihrem Rückbau digitalisiert werden. Das Ergebnis ist die Grundlage für eine Smart Digital RealityTM, die es ermöglicht, zu jeder Zeit Details des digitalen Zwillings auch nach dem Abriss des physischen Objekts zu untersuchen und Messungen zu validieren. Die Technologie liefert Molt eine völlig neue Grundlage für die Abrechnung von Rückbauprojekten: „Man hat auch noch im Nachgang das Originalgebilde als Beweismittel vor sich. Man kann in jedes kleine Detail reingehen und nachmessen. Dadurch fallen viele Diskussionen weg und machen die Abrechnung einfacher.“