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Ideen und Innovationen

Es werden Innovationen und Lösungen gesucht! Diese Ideenplattform bietet einen Überblick über aktuelle Herausforderungen, Ideen und Innovationen.

Die METABUILDING-Herausforderungen

Vote für die Herausforderungen, die für Dich die höchste Wichtigkeit haben und verteile Likes. Wenn Du Lösungen auf die Fragestellungen hast, nimm am GROW/HARVEST Förderaufruf von METABUILDING teil und reiche Dein Projekt ein.

GROW/HARVEST FÖRDERAUFRUF 2021

Mit dem METABUILDING-Projekt werden Innovationen von KMUs im Bausektor, sowie branchen- und länderübergreifende Kooperationen gefördert. Der GROW/HARVEST Förderaufruf behandelt die Aufarbeitung zukunftsträchtiger Herausforderungen in der Bauwirtschaft durch innovative, kooperative Projekte und fokussiert sich auf folgende Sektoren: Digitalisierung, Naturbasierte Lösungen, Kreislaufwirtschaft & Recycling, 3D-Druck. Nütze den GROW/HARVEST Förderaufruf und reiche Dein innovatives Bauprojekt ein! Für Innovationen in der Bauwirtschaft stehen pro Projekt mit Beteiligung kleiner und mittlerer Betriebe bis zu 60.000 Euro zur Verfügung.

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METABUILDING GROW/HARVEST CALL

Vorschläge für Kooperationsprojekte von zwei oder mehr Partnern (darunter mindestens 1 KMU) können bis 30. September 2021 eingereicht werden. 

DIE HERAUSFORDERUNG DER DIGITALISIERUNG IM BAUSEKTOR

Der gesamte Bauprozess & die Produktion der gebauten Umwelt erfordern eine Digitalisierung

Die Digitalisierung des Bausektors wird zunehmend als potenzieller “Game Changer” erkannt. Die Europäische Kommission hat mehrere Strategien und Initiativen zur Förderung der Digitalisierung im Bausektor unterstützt, gefördert und entwickelt (Strategie für die nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit des Bausektors und seiner Unternehmen (2012), EU BIM Task Group und EU Digital Construction Plattform (in Vorbereitung)).

Building Information Modelling (BIM) ist ein Vorreiter in Bezug auf digitale Innovationen, die den Informationsaustausch in einer stark fragmentierten Branche erleichtern sollen. Die Verwendung von BIM bei Bauprojekten wird durch die EU-Richtlinie über die öffentliche Auftragsvergabe (2014) gefördert, und in der Tat haben mehrere Mitgliedstaaten BIM bei der öffentlichen Auftragsvergabe bereits zur Pflicht gemacht, was ein Hauptantrieb für die BIM-Implementierung war. Die Übernahme von BIM durch die Bauindustrie bleibt jedoch begrenzt und zeigt eine Diskrepanz zwischen Politik und Praxis, zwischen großen Bauunternehmen und kleinen und mittleren Unternehmen. In der Tat würden signifikante Leistungssteigerungen in Bezug auf Produktivität, Bauqualität und Betriebsoptimierung durch eine vollständige Einführung von BIM und längerfristig durch (dynamische) Digitale Zwillinge, durch Automatisierung und Robotik sowie generell durch datenbasierte Werkzeuge und Dienstleistungen (die die neuesten Fortschritte im Internet der Dinge (IoT) und eingebettete Sensoren, Cloud Computing, massive Verarbeitung von Big Data und künstliche Intelligenz nutzen) ermöglicht. Darüber hinaus müssen alle wichtigen digitalen Grundlagentechnologien und IT-Infrastrukturen dynamisch integriert und zur Unterstützung der Erreichung gesellschaftlicher und klimapolitischer Ziele eingesetzt werden. Die Einbeziehung dieser Transformation (d. h. alle Akteure des Bauökosystems, insbesondere KMU, einzubeziehen und von allen EU-Bürgern akzeptiert zu werden) ist eine Voraussetzung, um den Erfolg der Digitalisierung sicherzustellen und ihre positiven Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette und die gebaute Umwelt der EU-Bürger insgesamt zu maximieren.

Der Bausektor ist jedoch der Wirtschaftssektor mit dem niedrigsten Digitalintensitätsindex in der EU, und obwohl viele der Unternehmen in diesem Sektor bereits mit der Digitalisierung begonnen haben, befinden sie sich in vielen Fällen noch in der ersten Stufe der digitalen Transformation. Im Allgemeinen wurden IKT-Tools zur Entwicklung spezifischer und isolierter Aufgaben eingesetzt, aber diese Tools haben keinen Einfluss auf die Geschäftsprozesse der Unternehmen. Die digitale Transformation wird sich früher oder später durchsetzen, dennoch sollte der Bausektor sie aktiv fördern und sicherstellen, dass sie auf faire und integrative Weise stattfindet (d. h. unter Einbeziehung aller Akteure, von Bau-KMUs bis hin zu Endnutzern), um ihren Nutzen für alle zu maximieren.

Die Digitalisierungs-Herausforderungen und METABUILDING

Dieser einführende Abschnitt basiert auf der Strategischen Forschungs- und Innovationsagenda (SRIA) der ECTP, 2021-2027, November 2019. Das Ziel der ECTP SRIA 2030 ist es, dass in Europa alle Bauunternehmen, einschließlich KMU, digitale Werkzeuge in einem gemeinsamen und offenen Rahmen einsetzen, um intelligente Gebäude und Infrastrukturen zu liefern.

Um einen Beitrag zur oben genannten strategischen Herausforderung zu leisten, muss der europäische Bausektor digitale Lösungen in seine Wertschöpfungskette einbringen, die an alle seine Stakeholder angepasst sind. Die Digitalisierung ist in unserem Alltag allgegenwärtig geworden und es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass sie nicht auch die kleinsten KMU des Bausektors erreichen kann. Digitale Werkzeuge müssen daher an die erforderlichen Aufgaben und die anvisierten Endnutzer angepasst werden. Die Verwendung von Standards und offenen Formaten wie Industry Foundation Classes (IFC) kann dabei helfen, ein großes Publikum zu erreichen und die Kosten für grundlegende Dienste und Werkzeuge zu senken. Konkrete Maßnahmen sollten sich auf die schrittweise Einführung von digitalen Werkzeugen durch Bauunternehmen, insbesondere KMU, konzentrieren.

Darüber hinaus wird die Digitalisierung des Bausektors auch zu einem Übergang zu sauberer Energie und einem nachhaltigeren Leben beitragen. Dank digitaler Technologien und Datenwirtschaft werden Gebäude und Infrastrukturen zu einem aktiven Teil des Energiesystems. Datenspeicherung, -schutz und -zugänglichkeit sind weitere Schwerpunkte, die sorgfältig angegangen werden müssen.

THEMEN DER DIGITALISIERUNGS-HERAUSFORDERUNG:

  1. Monitoring und Management des Energieverbrauchs/Komforts/Gesundheitsverhaltens in Gebäuden
  2. Neue BIM- und digitale Werkzeuge für KMUs

DIE HERAUSFORDERUNG VON NATURBASIERTEN LÖSUNGEN IM BAUSEKTOR

Naturbasierte Lösungen (Nature-Based Solutions, NBS) sind Technologien und Konzepte, die von der Natur inspiriert und unterstützt werden und gesellschaftliche Herausforderungen (z. B. Klimawandel, Nahrungsmittel- und Wassersicherheit, Naturkatastrophen, Luftverschmutzung oder Verlust der biologischen Vielfalt) angehen. Gleichzeitig bieten sie Vorteile für das menschliche Wohlbefinden und die Umwelt. Wichtige Ziele sind unter anderem die Erhaltung der biologischen und kulturellen Vielfalt und die Fähigkeit von Ökosystemen, sich im Laufe der Zeit weiterzuentwickeln, wobei die Kompromisse zwischen der Erzielung einiger weniger unmittelbarer wirtschaftlicher Vorteile und den zukünftigen Möglichkeiten im Einklang mit einer breiteren Palette von Ökosystemleistungen anerkannt werden. NBS umfassen begrünte Dächer und Wände, grüne und blaue Korridore, spezielle Biodiversitätsbereiche, Abfallmanagementpraktiken wie Kompostierung, städtische Lebensmittelproduktion und vieles mehr. Im Sinne von NBS zu denken bedeutet, neue Ansätze für die Planung, den Bau und das Management von Städten zu unterstützen, die von der Natur und ihren harmonischen, eleganten und ressourceneffizienten Lösungen inspiriert und unterstützt werden.

Naturbasierte Lösungen und der Bausektor

Der moderne Bausektor erzeugt CO2-Emissionen und verschiedene Umweltauswirkungen. Diese Umweltauswirkungen sind besonders in Städten verbreitet und bedrohen zunehmend die Lebensqualität der europäischen Bevölkerung. Die großflächige Bodenversiegelung und die Verwendung von wärmeabsorbierenden Materialien wie Glas oder Asphalt verhindern die natürliche Kühlung der städtischen Umgebung und tragen zum “Urban Heat Island”-Effekt bei. Klimastress wird dieses Problem in Zukunft noch verschärfen und zu einer Zunahme von hitzebedingten Gesundheitsproblemen führen. Die durch Bautätigkeiten verursachte Bodenversiegelung führt zudem zu einem erhöhten Wasserabfluss, der die Kanalisation vieler Städte bei Starkregen schon heute an ihre Kapazitätsgrenzen bringt. Es wird erwartet, dass diese Starkregenfälle auch in Zukunft noch häufiger auftreten werden. Der Bereich der naturbasierten Lösungen befasst sich mit natürlicheren Formen der Wasserrückhaltung und -ableitung (z. B. begrünte Dächer, Grünflächen), die mehr Wasser seinen natürlichen Kreislauf durchlaufen lassen.

Weitere urbane Herausforderungen sind der Verlust der Artenvielfalt und die Abkopplung der Gesellschaft von ihren natürlichen Ursprüngen, da wir in einer zunehmend künstlichen Umgebung leben. Mehrere Studien haben die Wirkung von Pflanzen und Grünflächen auf das psychische und physische Wohlbefinden nachgewiesen und zeigen, was ein Mangel daran für die Mehrheit der heutigen Stadtbewohner bedeutet. Das Ziel von NBS ist es, wieder zu natürlicheren Umgebungen zurückzukehren, die auf den Lösungen der Natur und dem Design von Ökosystemen basieren. Das Ergebnis sollten Gebäude und Städte sein, die eine hohe Lebensqualität haben, klimaresistent sind, wenig Ressourcen für Bau und Betrieb benötigen und ein breites Spektrum an Flora und Fauna in und um sie herum existieren lassen.

Die NBS-Herausforderung und METABUILDING

Um die oben genannten Probleme anzugehen, muss der europäische Bausektor seine üblichen Praktiken in Frage stellen und mit einem höheren Tempo als je zuvor innovieren. In Anbetracht der Anwendung des NBS-Paradigmas auf die gebaute Umwelt, von Gebäuden über den urbanen Raum bis hin zu Städten, haben sich aus den METABUILDING-Stakeholder-Workshops mehrere Herausforderungen ergeben.

THEMEN DER NBS-HERAUSFORDERUNG

  1. Naturbasierte Lösungsansätze für Renovierungen
  2. Digitalisierung der Pflege, Wartung und des Monitorings für NBS

DIE HERAUSFORDERUNG DER KREISLAUFWIRTSCHAFT UND RECYCLING IM BAUSEKTOR

Ein ambitioniertes neues Paket zur Kreislaufwirtschaft – das einer der Hauptbausteine von Europas neuer Agenda für nachhaltiges Wachstum (EU Green Deal) ist – wurde kürzlich von der Europäischen Kommission mit dem Ziel verabschiedet, europäische Unternehmen und Verbraucher auf ihrem Weg zum notwendigen Übergang zu einer stärker kreislauforientierten Wirtschaft zu unterstützen. Dabei handelt es sich um eine politische Antwort, die Kreislaufwirtschaft als einen wichtigen Rahmen ansieht, der dazu beitragen kann, systemische Krisen wie Klimawandel, Umweltverschmutzung, Abfallerzeugung und die Verringerung der Artenvielfalt zu bewältigen. In einer besorgniserregenden Landschaft des steigenden globalen Konsums und des immer größer werdenden Drucks auf die natürlichen Ressourcen – aufgrund des Bevölkerungswachstums – ist es weithin anerkannt, dass eine wichtige Lösung darin besteht, das Wirtschaftswachstum von der exzessiven Ausbeutung der natürlichen Ressourcen zu entkoppeln. Dies würde den Weg für einen schnellen Übergang zu klimaneutralen Lösungen und einer zirkulären Nutzung von Ressourcen ebnen. Eine weitere verwandte Position der EU-Kommission ist, dass Europa seine Widerstandsfähigkeit in Bezug auf die Versorgung mit kritischen Rohstoffen und die Sicherheit seiner Wertschöpfungsketten erhöhen muss.

Kreislaufwirtschaft und der Bausektor

Der Bausektor verursacht CO2-Emissionen und ist derzeit für die Nutzung vieler Ressourcen verantwortlich, die durch Prozesse erzeugt oder gewonnen werden, die unsere natürliche Umwelt beeinträchtigen (Verlust der biologischen Vielfalt). Zu erwähnen ist, dass die oben genannten Auswirkungen während des gesamten Lebenszyklus der gebauten Umwelt erzeugt werden und nicht nur während der Bau- und Betriebsphase. Daher müssen die Auswirkungen von der “Wiege bis zur Bahre” (und sogar von der “Ursprung zu Ursprung”) berücksichtigt werden, von der Gewinnung der Rohstoffe bis zum Ende der Lebensdauer und der Wiederverwendung.

Ein Lebenszyklus-Ansatz sollte systematisch umgesetzt werden, um die Umweltauswirkungen eines Bauprojekts über alle Phasen hinweg zu bewerten und dann zu reduzieren. Zu diesem Zweck sollten die Methoden und Werkzeuge zur Durchführung von Lebenszyklusanalysen bei Bauprojekten sowohl zuverlässig als auch reproduzierbar sein. Zu den zu berücksichtigenden Themen gehören u. a. der Einfluss des Designs auf den zukünftigen Energieverbrauch, die enthaltene Energie der verwendeten Materialien, die Haltbarkeit und die Wiederverwendung von Materialien (z. B. “Circular by Design”). Urban Mining sollte beispielsweise ein wichtiger Bestandteil der Lieferkette werden, um Sekundärrohstoffe zu privilegieren und natürliche Ressourcen zu schonen. Zur Vervollständigung des Umfangs der Zirkularität der gebauten Umwelt sollten auch Lösungen für die Begrünung, die städtische Nahrungsmittelproduktion, die Wiederverwendung von Wasser und die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen durch Gebäude und Infrastruktur integriert werden, um zu klimaresistenten, renaturierten Städten beizutragen. Siehe andere METABUILDING Grow & Harvest Challenges, die parallel zu dieser gestartet wurden, insbesondere die Nature-Based Solutions Challenges für den Bausektor.

Kreislaufwirtschaft & Recycling und METABUILDING

Um die oben genannten Probleme anzugehen, muss der europäische Bausektor seine üblichen Praktiken in Frage stellen und mit einem höheren Tempo als je zuvor innovieren. In Anbetracht der Anwendung des Kreislaufwirtschaft-Paradigmas auf die Produktion der gebauten Umwelt, von Gebäuden bis hin zu urbanen Räumen und Städten, haben sich aus den METABUILDING-Stakeholder-Workshops mehrere Herausforderungen ergeben.

THEMEN DER KREISLAUFWIRTSCHAFT UND RECYCLING HERAUSFORDERUNG

  1. Neue recycelte Baumaterialien und/oder städtische Infrastrukturmaterialien,
  2. Digitale Lösungen für den Kreislaufwirtschaftsansatz im Bausektor

DIE HERAUSFORDERUNG DES 3D-DRUCKS IM BAUSEKTOR

Die Technologie der 3D-Druck-Fertigung (additive manufacturing – AM)  wurde als eine der innovativsten Fertigungslösungen des letzten Jahrzehnts und als eine der vielversprechendsten Produktionstechnologien auf globaler Ebene identifiziert. Sie gilt als Motor für den Übergang von der Massenproduktion zur “mass costumization”, der kundenindividuellen Massenanfertigung, in zahlreichen führenden Sektoren.

Die Übernahme von AM-Technologien durch die europäische Industrie kann die negativen Auswirkungen der Fertigung auf die Umwelt reduzieren, basierend auf der Fähigkeit, nur das Material zu verarbeiten, das ein bestimmtes Element ausmacht, und die Erzeugung von Abfall in Form von Spänen zu vermeiden (z. B. bei Substracting-Technologien wie CNC-Fräsen). AM-Technologien ermöglichen auch die Erstellung effizienter Designs, da sie den Designern erlauben, Material nur dort einzusetzen, wo es benötigt wird. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Freiform-Fertigung energieeffiziente Werkzeuge für Industrien bereitstellt, die mit Spritzgussformen arbeiten.

Im Gegensatz zu konventionellen Fertigungsverfahren reduziert AM die Schnittstelle zwischen Maschinen und Arbeitern erheblich, da die Maschinen die meiste Zeit autonom arbeiten. So wird die weltweite Einführung von AM in Produktionsketten die Aufgaben der Arbeiter von Montagetätigkeiten auf Unterstützungs-, Inspektions- und Kontrollaufgaben verlagern und damit die potenziellen Unfallrisiken am Arbeitsplatz reduzieren. Sobald die AM-Technologien in Fabriken als Standard-Fertigungsverfahren weit verbreitet sind, eröffnen sich zudem neue Möglichkeiten für den Wechsel von der Massenanpassung hin zur Massenproduktion kundenspezifischer Produkte, wodurch sich unsere Lebensqualität verbessert.

3D-Druck & Additive Fertigung und der Bausektor

Die Europäische Plattform für additive Fertigung hat im Rahmen des AM-motion-Projekts vor kurzem einen Fahrplan ausgearbeitet, in dem die Herausforderungen und Chancen für die AM-Entwicklung und die erfolgreiche Markteinführung in verschiedenen Zielsektoren, einschließlich der Baubranche, aufgezeigt werden. Der Bausektor ist einer der Sektoren, der die meisten natürlichen Ressourcen verbraucht (Zuschlagstoffe, Zement usw.) und gleichzeitig eine der größten globalen Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft hat. Heute steht er vor Herausforderungen wie mangelnder Digitalisierung, der Notwendigkeit, die Effizienz zu erhöhen, die Sicherheit zu verbessern oder die Umweltbelastung zu reduzieren.

Die Anwendung von AM-Technologien kann einen wichtigen Beitrag zur Bewältigung der oben genannten Herausforderungen leisten, indem sie den Einsatz natürlicher Ressourcen auf ein striktes Minimum reduziert und eine freie Formgebung für die Erstellung unkonventioneller Baukomponenten ermöglicht. Dies wird helfen, die Materialkosten zu reduzieren und zu einer Diversifizierung im Gebäudedesign beitragen.

Darüber hinaus spielen AM-Technologien eine wichtige Rolle bei der Wiederverwendung und Verwertung von Abfällen im Bauprozess und bei der Herstellung von hochwertigen und intelligenten Bauelementen. Dies wird in hohem Maße dazu beitragen, einen verbesserten Lebenszyklus von Materialien zu erreichen und das Energiemanagement von Gebäuden durch den Einsatz von integrierten Sensoren zu verbessern, was zu einer besseren Energieeffizienz von Gebäuden führt. Außerdem gibt es eine klare kostenbasierte Möglichkeit, Zeit und Material zu sparen, indem Abfall und der Bedarf an Schalungen/Formenbau reduziert wird. Der verstärkte Einsatz von automatisiertem Bauen wird die Effizienz des Bauprozesses erhöhen und zu neuen und qualifizierteren Arbeitsplätzen für die Arbeiter im Bausektor führen.

Und nicht zuletzt wird die Möglichkeit, innovative Designs und personalisierte Kreationen zu entwickeln, die auf die individuellen Bedürfnisse der Endnutzer eingehen, zu einer Verbesserung der Lebensbedingungen mit einem nicht zu vernachlässigenden gesellschaftlichen Einfluss beitragen.

Die 3D-Druck-Herausforderung und METABUILDING

Um die oben genannten Herausforderungen anzugehen, muss der europäische Bausektor seine gewohnten Praktiken in Frage stellen und mit einem höheren Tempo als je zuvor innovieren. Basierend auf der Verbesserung von Produktivität und Nachhaltigkeit oder der Entwicklung von Elementen mit hohem Mehrwert für den Bausektor haben sich aus den METABUILDING-Stakeholder-Workshops mehrere Herausforderungen ergeben.

THEMEN DER 3D-DRUCK-HERAUSFORDERUNG

  1. Abfallwiederverwendung durch Integration in große 3D-Druckverfahren für den Bausektor
  2. Integration neuer Funktionen in Bauelemente mittels 3D-Druck

Informations- und Kommunikationstechnik

DIE HERAUSFORDERUNG DER DIGITALISIERUNG IM BAUSEKTOR

Der gesamte Bauprozess & die Produktion der gebauten Umwelt erfordern eine Digitalisierung

Die Digitalisierung des Bausektors wird zunehmend als potenzieller “Game Changer” erkannt. Die Europäische Kommission hat mehrere Strategien und Initiativen zur Förderung der Digitalisierung im Bausektor unterstützt, gefördert und entwickelt (Strategie für die nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit des Bausektors und seiner Unternehmen (2012), EU BIM Task Group und EU Digital Construction Plattform (in Vorbereitung)).

Building Information Modelling (BIM) ist ein Vorreiter in Bezug auf digitale Innovationen, die den Informationsaustausch in einer stark fragmentierten Branche erleichtern sollen. Die Verwendung von BIM bei Bauprojekten wird durch die EU-Richtlinie über die öffentliche Auftragsvergabe (2014) gefördert, und in der Tat haben mehrere Mitgliedstaaten BIM bei der öffentlichen Auftragsvergabe bereits zur Pflicht gemacht, was ein Hauptantrieb für die BIM-Implementierung war. Die Übernahme von BIM durch die Bauindustrie bleibt jedoch begrenzt und zeigt eine Diskrepanz zwischen Politik und Praxis, zwischen großen Bauunternehmen und kleinen und mittleren Unternehmen. In der Tat würden signifikante Leistungssteigerungen in Bezug auf Produktivität, Bauqualität und Betriebsoptimierung durch eine vollständige Einführung von BIM und längerfristig durch (dynamische) Digitale Zwillinge, durch Automatisierung und Robotik sowie generell durch datenbasierte Werkzeuge und Dienstleistungen (die die neuesten Fortschritte im Internet der Dinge (IoT) und eingebettete Sensoren, Cloud Computing, massive Verarbeitung von Big Data und künstliche Intelligenz nutzen) ermöglicht. Darüber hinaus müssen alle wichtigen digitalen Grundlagentechnologien und IT-Infrastrukturen dynamisch integriert und zur Unterstützung der Erreichung gesellschaftlicher und klimapolitischer Ziele eingesetzt werden. Die Einbeziehung dieser Transformation (d. h. alle Akteure des Bauökosystems, insbesondere KMU, einzubeziehen und von allen EU-Bürgern akzeptiert zu werden) ist eine Voraussetzung, um den Erfolg der Digitalisierung sicherzustellen und ihre positiven Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette und die gebaute Umwelt der EU-Bürger insgesamt zu maximieren.

Der Bausektor ist jedoch der Wirtschaftssektor mit dem niedrigsten Digitalintensitätsindex in der EU, und obwohl viele der Unternehmen in diesem Sektor bereits mit der Digitalisierung begonnen haben, befinden sie sich in vielen Fällen noch in der ersten Stufe der digitalen Transformation. Im Allgemeinen wurden IKT-Tools zur Entwicklung spezifischer und isolierter Aufgaben eingesetzt, aber diese Tools haben keinen Einfluss auf die Geschäftsprozesse der Unternehmen. Die digitale Transformation wird sich früher oder später durchsetzen, dennoch sollte der Bausektor sie aktiv fördern und sicherstellen, dass sie auf faire und integrative Weise stattfindet (d. h. unter Einbeziehung aller Akteure, von Bau-KMUs bis hin zu Endnutzern), um ihren Nutzen für alle zu maximieren.

Die Digitalisierungs-Herausforderungen und METABUILDING

Dieser einführende Abschnitt basiert auf der Strategischen Forschungs- und Innovationsagenda (SRIA) der ECTP, 2021-2027, November 2019. Das Ziel der ECTP SRIA 2030 ist es, dass in Europa alle Bauunternehmen, einschließlich KMU, digitale Werkzeuge in einem gemeinsamen und offenen Rahmen einsetzen, um intelligente Gebäude und Infrastrukturen zu liefern.

Um einen Beitrag zur oben genannten strategischen Herausforderung zu leisten, muss der europäische Bausektor digitale Lösungen in seine Wertschöpfungskette einbringen, die an alle seine Stakeholder angepasst sind. Die Digitalisierung ist in unserem Alltag allgegenwärtig geworden und es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass sie nicht auch die kleinsten KMU des Bausektors erreichen kann. Digitale Werkzeuge müssen daher an die erforderlichen Aufgaben und die anvisierten Endnutzer angepasst werden. Die Verwendung von Standards und offenen Formaten wie Industry Foundation Classes (IFC) kann dabei helfen, ein großes Publikum zu erreichen und die Kosten für grundlegende Dienste und Werkzeuge zu senken. Konkrete Maßnahmen sollten sich auf die schrittweise Einführung von digitalen Werkzeugen durch Bauunternehmen, insbesondere KMU, konzentrieren.

Darüber hinaus wird die Digitalisierung des Bausektors auch zu einem Übergang zu sauberer Energie und einem nachhaltigeren Leben beitragen. Dank digitaler Technologien und Datenwirtschaft werden Gebäude und Infrastrukturen zu einem aktiven Teil des Energiesystems. Datenspeicherung, -schutz und -zugänglichkeit sind weitere Schwerpunkte, die sorgfältig angegangen werden müssen.

THEMEN DER DIGITALISIERUNGS-HERAUSFORDERUNG:

  1. Monitoring und Management des Energieverbrauchs/Komforts/Gesundheitsverhaltens in Gebäuden
  2. Neue BIM- und digitale Werkzeuge für KMUs
Naturbasierte Lösungen

DIE HERAUSFORDERUNG VON NATURBASIERTEN LÖSUNGEN IM BAUSEKTOR

Naturbasierte Lösungen (Nature-Based Solutions, NBS) sind Technologien und Konzepte, die von der Natur inspiriert und unterstützt werden und gesellschaftliche Herausforderungen (z. B. Klimawandel, Nahrungsmittel- und Wassersicherheit, Naturkatastrophen, Luftverschmutzung oder Verlust der biologischen Vielfalt) angehen. Gleichzeitig bieten sie Vorteile für das menschliche Wohlbefinden und die Umwelt. Wichtige Ziele sind unter anderem die Erhaltung der biologischen und kulturellen Vielfalt und die Fähigkeit von Ökosystemen, sich im Laufe der Zeit weiterzuentwickeln, wobei die Kompromisse zwischen der Erzielung einiger weniger unmittelbarer wirtschaftlicher Vorteile und den zukünftigen Möglichkeiten im Einklang mit einer breiteren Palette von Ökosystemleistungen anerkannt werden. NBS umfassen begrünte Dächer und Wände, grüne und blaue Korridore, spezielle Biodiversitätsbereiche, Abfallmanagementpraktiken wie Kompostierung, städtische Lebensmittelproduktion und vieles mehr. Im Sinne von NBS zu denken bedeutet, neue Ansätze für die Planung, den Bau und das Management von Städten zu unterstützen, die von der Natur und ihren harmonischen, eleganten und ressourceneffizienten Lösungen inspiriert und unterstützt werden.

Naturbasierte Lösungen und der Bausektor

Der moderne Bausektor erzeugt CO2-Emissionen und verschiedene Umweltauswirkungen. Diese Umweltauswirkungen sind besonders in Städten verbreitet und bedrohen zunehmend die Lebensqualität der europäischen Bevölkerung. Die großflächige Bodenversiegelung und die Verwendung von wärmeabsorbierenden Materialien wie Glas oder Asphalt verhindern die natürliche Kühlung der städtischen Umgebung und tragen zum “Urban Heat Island”-Effekt bei. Klimastress wird dieses Problem in Zukunft noch verschärfen und zu einer Zunahme von hitzebedingten Gesundheitsproblemen führen. Die durch Bautätigkeiten verursachte Bodenversiegelung führt zudem zu einem erhöhten Wasserabfluss, der die Kanalisation vieler Städte bei Starkregen schon heute an ihre Kapazitätsgrenzen bringt. Es wird erwartet, dass diese Starkregenfälle auch in Zukunft noch häufiger auftreten werden. Der Bereich der naturbasierten Lösungen befasst sich mit natürlicheren Formen der Wasserrückhaltung und -ableitung (z. B. begrünte Dächer, Grünflächen), die mehr Wasser seinen natürlichen Kreislauf durchlaufen lassen.

Weitere urbane Herausforderungen sind der Verlust der Artenvielfalt und die Abkopplung der Gesellschaft von ihren natürlichen Ursprüngen, da wir in einer zunehmend künstlichen Umgebung leben. Mehrere Studien haben die Wirkung von Pflanzen und Grünflächen auf das psychische und physische Wohlbefinden nachgewiesen und zeigen, was ein Mangel daran für die Mehrheit der heutigen Stadtbewohner bedeutet. Das Ziel von NBS ist es, wieder zu natürlicheren Umgebungen zurückzukehren, die auf den Lösungen der Natur und dem Design von Ökosystemen basieren. Das Ergebnis sollten Gebäude und Städte sein, die eine hohe Lebensqualität haben, klimaresistent sind, wenig Ressourcen für Bau und Betrieb benötigen und ein breites Spektrum an Flora und Fauna in und um sie herum existieren lassen.

Die NBS-Herausforderung und METABUILDING

Um die oben genannten Probleme anzugehen, muss der europäische Bausektor seine üblichen Praktiken in Frage stellen und mit einem höheren Tempo als je zuvor innovieren. In Anbetracht der Anwendung des NBS-Paradigmas auf die gebaute Umwelt, von Gebäuden über den urbanen Raum bis hin zu Städten, haben sich aus den METABUILDING-Stakeholder-Workshops mehrere Herausforderungen ergeben.

THEMEN DER NBS-HERAUSFORDERUNG

  1. Naturbasierte Lösungsansätze für Renovierungen
  2. Digitalisierung der Pflege, Wartung und des Monitorings für NBS
Kreislaufwirtschaft und Recycling

DIE HERAUSFORDERUNG DER KREISLAUFWIRTSCHAFT UND RECYCLING IM BAUSEKTOR

Ein ambitioniertes neues Paket zur Kreislaufwirtschaft – das einer der Hauptbausteine von Europas neuer Agenda für nachhaltiges Wachstum (EU Green Deal) ist – wurde kürzlich von der Europäischen Kommission mit dem Ziel verabschiedet, europäische Unternehmen und Verbraucher auf ihrem Weg zum notwendigen Übergang zu einer stärker kreislauforientierten Wirtschaft zu unterstützen. Dabei handelt es sich um eine politische Antwort, die Kreislaufwirtschaft als einen wichtigen Rahmen ansieht, der dazu beitragen kann, systemische Krisen wie Klimawandel, Umweltverschmutzung, Abfallerzeugung und die Verringerung der Artenvielfalt zu bewältigen. In einer besorgniserregenden Landschaft des steigenden globalen Konsums und des immer größer werdenden Drucks auf die natürlichen Ressourcen – aufgrund des Bevölkerungswachstums – ist es weithin anerkannt, dass eine wichtige Lösung darin besteht, das Wirtschaftswachstum von der exzessiven Ausbeutung der natürlichen Ressourcen zu entkoppeln. Dies würde den Weg für einen schnellen Übergang zu klimaneutralen Lösungen und einer zirkulären Nutzung von Ressourcen ebnen. Eine weitere verwandte Position der EU-Kommission ist, dass Europa seine Widerstandsfähigkeit in Bezug auf die Versorgung mit kritischen Rohstoffen und die Sicherheit seiner Wertschöpfungsketten erhöhen muss.

Kreislaufwirtschaft und der Bausektor

Der Bausektor verursacht CO2-Emissionen und ist derzeit für die Nutzung vieler Ressourcen verantwortlich, die durch Prozesse erzeugt oder gewonnen werden, die unsere natürliche Umwelt beeinträchtigen (Verlust der biologischen Vielfalt). Zu erwähnen ist, dass die oben genannten Auswirkungen während des gesamten Lebenszyklus der gebauten Umwelt erzeugt werden und nicht nur während der Bau- und Betriebsphase. Daher müssen die Auswirkungen von der “Wiege bis zur Bahre” (und sogar von der “Ursprung zu Ursprung”) berücksichtigt werden, von der Gewinnung der Rohstoffe bis zum Ende der Lebensdauer und der Wiederverwendung.

Ein Lebenszyklus-Ansatz sollte systematisch umgesetzt werden, um die Umweltauswirkungen eines Bauprojekts über alle Phasen hinweg zu bewerten und dann zu reduzieren. Zu diesem Zweck sollten die Methoden und Werkzeuge zur Durchführung von Lebenszyklusanalysen bei Bauprojekten sowohl zuverlässig als auch reproduzierbar sein. Zu den zu berücksichtigenden Themen gehören u. a. der Einfluss des Designs auf den zukünftigen Energieverbrauch, die enthaltene Energie der verwendeten Materialien, die Haltbarkeit und die Wiederverwendung von Materialien (z. B. “Circular by Design”). Urban Mining sollte beispielsweise ein wichtiger Bestandteil der Lieferkette werden, um Sekundärrohstoffe zu privilegieren und natürliche Ressourcen zu schonen. Zur Vervollständigung des Umfangs der Zirkularität der gebauten Umwelt sollten auch Lösungen für die Begrünung, die städtische Nahrungsmittelproduktion, die Wiederverwendung von Wasser und die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen durch Gebäude und Infrastruktur integriert werden, um zu klimaresistenten, renaturierten Städten beizutragen. Siehe andere METABUILDING Grow & Harvest Challenges, die parallel zu dieser gestartet wurden, insbesondere die Nature-Based Solutions Challenges für den Bausektor.

Kreislaufwirtschaft & Recycling und METABUILDING

Um die oben genannten Probleme anzugehen, muss der europäische Bausektor seine üblichen Praktiken in Frage stellen und mit einem höheren Tempo als je zuvor innovieren. In Anbetracht der Anwendung des Kreislaufwirtschaft-Paradigmas auf die Produktion der gebauten Umwelt, von Gebäuden bis hin zu urbanen Räumen und Städten, haben sich aus den METABUILDING-Stakeholder-Workshops mehrere Herausforderungen ergeben.

THEMEN DER KREISLAUFWIRTSCHAFT UND RECYCLING HERAUSFORDERUNG

  1. Neue recycelte Baumaterialien und/oder städtische Infrastrukturmaterialien,
  2. Digitale Lösungen für den Kreislaufwirtschaftsansatz im Bausektor
3D-Druck und additive Fertigung

DIE HERAUSFORDERUNG DES 3D-DRUCKS IM BAUSEKTOR

Die Technologie der 3D-Druck-Fertigung (additive manufacturing – AM)  wurde als eine der innovativsten Fertigungslösungen des letzten Jahrzehnts und als eine der vielversprechendsten Produktionstechnologien auf globaler Ebene identifiziert. Sie gilt als Motor für den Übergang von der Massenproduktion zur “mass costumization”, der kundenindividuellen Massenanfertigung, in zahlreichen führenden Sektoren.

Die Übernahme von AM-Technologien durch die europäische Industrie kann die negativen Auswirkungen der Fertigung auf die Umwelt reduzieren, basierend auf der Fähigkeit, nur das Material zu verarbeiten, das ein bestimmtes Element ausmacht, und die Erzeugung von Abfall in Form von Spänen zu vermeiden (z. B. bei Substracting-Technologien wie CNC-Fräsen). AM-Technologien ermöglichen auch die Erstellung effizienter Designs, da sie den Designern erlauben, Material nur dort einzusetzen, wo es benötigt wird. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Freiform-Fertigung energieeffiziente Werkzeuge für Industrien bereitstellt, die mit Spritzgussformen arbeiten.

Im Gegensatz zu konventionellen Fertigungsverfahren reduziert AM die Schnittstelle zwischen Maschinen und Arbeitern erheblich, da die Maschinen die meiste Zeit autonom arbeiten. So wird die weltweite Einführung von AM in Produktionsketten die Aufgaben der Arbeiter von Montagetätigkeiten auf Unterstützungs-, Inspektions- und Kontrollaufgaben verlagern und damit die potenziellen Unfallrisiken am Arbeitsplatz reduzieren. Sobald die AM-Technologien in Fabriken als Standard-Fertigungsverfahren weit verbreitet sind, eröffnen sich zudem neue Möglichkeiten für den Wechsel von der Massenanpassung hin zur Massenproduktion kundenspezifischer Produkte, wodurch sich unsere Lebensqualität verbessert.

3D-Druck & Additive Fertigung und der Bausektor

Die Europäische Plattform für additive Fertigung hat im Rahmen des AM-motion-Projekts vor kurzem einen Fahrplan ausgearbeitet, in dem die Herausforderungen und Chancen für die AM-Entwicklung und die erfolgreiche Markteinführung in verschiedenen Zielsektoren, einschließlich der Baubranche, aufgezeigt werden. Der Bausektor ist einer der Sektoren, der die meisten natürlichen Ressourcen verbraucht (Zuschlagstoffe, Zement usw.) und gleichzeitig eine der größten globalen Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft hat. Heute steht er vor Herausforderungen wie mangelnder Digitalisierung, der Notwendigkeit, die Effizienz zu erhöhen, die Sicherheit zu verbessern oder die Umweltbelastung zu reduzieren.

Die Anwendung von AM-Technologien kann einen wichtigen Beitrag zur Bewältigung der oben genannten Herausforderungen leisten, indem sie den Einsatz natürlicher Ressourcen auf ein striktes Minimum reduziert und eine freie Formgebung für die Erstellung unkonventioneller Baukomponenten ermöglicht. Dies wird helfen, die Materialkosten zu reduzieren und zu einer Diversifizierung im Gebäudedesign beitragen.

Darüber hinaus spielen AM-Technologien eine wichtige Rolle bei der Wiederverwendung und Verwertung von Abfällen im Bauprozess und bei der Herstellung von hochwertigen und intelligenten Bauelementen. Dies wird in hohem Maße dazu beitragen, einen verbesserten Lebenszyklus von Materialien zu erreichen und das Energiemanagement von Gebäuden durch den Einsatz von integrierten Sensoren zu verbessern, was zu einer besseren Energieeffizienz von Gebäuden führt. Außerdem gibt es eine klare kostenbasierte Möglichkeit, Zeit und Material zu sparen, indem Abfall und der Bedarf an Schalungen/Formenbau reduziert wird. Der verstärkte Einsatz von automatisiertem Bauen wird die Effizienz des Bauprozesses erhöhen und zu neuen und qualifizierteren Arbeitsplätzen für die Arbeiter im Bausektor führen.

Und nicht zuletzt wird die Möglichkeit, innovative Designs und personalisierte Kreationen zu entwickeln, die auf die individuellen Bedürfnisse der Endnutzer eingehen, zu einer Verbesserung der Lebensbedingungen mit einem nicht zu vernachlässigenden gesellschaftlichen Einfluss beitragen.

Die 3D-Druck-Herausforderung und METABUILDING

Um die oben genannten Herausforderungen anzugehen, muss der europäische Bausektor seine gewohnten Praktiken in Frage stellen und mit einem höheren Tempo als je zuvor innovieren. Basierend auf der Verbesserung von Produktivität und Nachhaltigkeit oder der Entwicklung von Elementen mit hohem Mehrwert für den Bausektor haben sich aus den METABUILDING-Stakeholder-Workshops mehrere Herausforderungen ergeben.

THEMEN DER 3D-DRUCK-HERAUSFORDERUNG

  1. Abfallwiederverwendung durch Integration in große 3D-Druckverfahren für den Bausektor
  2. Integration neuer Funktionen in Bauelemente mittels 3D-Druck

Förderaufruf

GROW / HARVEST CALL

Hier finden Sie weitere Informationen zum Förderaufruf von METABUILDING

PARTNERING EVENT

Virtuelle Vernetzung und Ideenfindung

Die Veranstaltung am 15.September unterstützt die Metabuilding Förderausschreibung GrowHarvest Call und hilft PartnerInnen und Ideen zu finden.

Erscheinungsdatum: 08.07.2021

GrünstattGrau wird ermöglicht durch

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Stadt der Zukunft ist ein Forschungs- und Technologieprogramm des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie. Es wird im Auftrag des BMVIT von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft gemeinsam mit der Austria Wirtschaftsservice Gesellschaft mbH und der Österreichischen Gesellschaft für Umwelt und Technik ÖGUT abgewickelt.

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