Um die Anforderungen eines zunehmend komplexen Bauprozesses zu erfüllen, werden KI-gestützte Anwendungen eine immer grössere Rolle spielen, insbesondere bei der Optimierung, Automatisierung und Parametrisierung im Entwurf, in der Planung und Fabrikation.

Die Baubranche ist einer der am wenigsten digitalisierten Wirtschaftszweige (vgl. McKinsey Global Institute Industry Digitization Index 2015). Um die Anforderungen eines zunehmend komplexen Bauprozesses zu erfüllen und einen durchgehenden Informationsfluss über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks zu gewährleisten, sind spezifische Technologielösungen erforderlich.

Beispiel der Integration einer textbasierten KI (ChatGPT+MidJourney) in die geometrisch basierte Anwendung Rhino/Grasshopper in einem eintägigen Workshop der PAZ Academy

Generativer Entwurf einer komplexen Gebäudegeometrie

Es gibt verschiedene KI-gestützte Plattformen und Tools, die den Entwurfs-, Planungs- und Fabrikationsprozess in der Baubranche unterstützen. Im Rahmen des State of the Art wurden verschiedene Angebote eruiert und analysiert (z.B. Midjourney, DALL-E, ChatGPT, Rhino/ Grasshopper), welche Bilder, Texte und 3D-Modelle generieren (Abb. 1).

Was bisher fehlt, ist eine Methodik, welche die Einsatzmöglichkeiten von KI-Anwendungen aufzeigt und die Integrationsmöglichkeiten in bestehende Systeme beschreibt. Beispielsweise geht es dabei um den Workflow vom Prompt Engineering in ChatGPT über die Programmiersprache Phyton als Schnittstelle zur Integration von Scripts zu den geometrischen Anwendungen Rhino + Grasshopper.

In der Anwendung dient die Methodik den Nutzenden (u.a. Architekten und Ingenieurinnen) z.B. zur Entwicklung von Entwurfsvarianten, um eine bessere Integration von Nachhaltigkeitsaspekten zu erreichen. Der Schwerpunkt liegt hier auf der Entwicklung innovativer und kreativer Lösungen, die eine Reduktion der CO2-Emissionen in der Baubrache herbeiführen, z.B. durch KI-optimierte Konstruktionen und KI-gestütztes Recycling. Ausserdem wird mit einem KI-gestützten Informationsfluss, vom Entwurf über die Werkplanung bis zur maschinellen Fabrikation, der Bauprozess optimiert.

Die Motivation des Projekts besteht darin, das Potenzial von KI-gesteuerten Planungs- und Fabrikationsprozessen bei der Schaffung von nutzerzentrierten, kostengünstigen und nachhaltigen Gebäuden aufzuzeigen. Mit der Vorstudie wird eine Methodik geschaffen, die sowohl in der Lehre als auch in der Praxis eingesetzt werden kann.

Durch die Methodik wird PAZ–Parametric Academy Zürich GmbH einerseits bei der Entwicklung von Kursangeboten unterstützt, welche die Anwendungsmöglichkeiten von KI-gestützten Plattformen und Tools in der Baubranche aufzeigen und den entsprechenden Workflow vermitteln. Andererseits unterstützt die Methodik PAZ bei Bauvorhaben, die eine komplexe geometrische Planung erfordern (Abb. 2).

An einem Workshop mit potenziellen Implementierungspartnern werden die Erkenntnisse der konzipierten Methodik kritisch reflektiert und Fragestellungen identifiziert mit dem Ziel, weitere Partner für das angestrebte Innosuisse-Projekt zu gewinnen.

Organisation

Projektleitung:
– Hochschule Luzern, Technik & Architektur, IAR; Projektleiter Thomas Heim

Externe Projektpartner:
– PAZ-Parametric Academy Zurich GmbH

Finanzierung:
– Innosuisse

Laufzeit:
19.05.2023 – 18.05.2024

Kontakt

Thomas Heim
Projektleiter
Kompetenzzentrum Typologie & Planung in Architektur (CCTP)
thomas.heim@hslu.ch