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Jürgen Winkler

"Jede Tür ist anders"

BIM und generische Model

Die Detailfülle einer Tür ist unendlich. Der Tür- und BIM-Experte Roland Baier weiß: Wer Türen beherrscht, beherrscht BIM.

Build-Ing.: Eine Tür ist nicht einfach ein Brett, das an Bändern hängt. Türen setzen sich aus vielen Komponenten zusammen. Lässt sich diese Vielfalt BIM-fähig machen?

Roland Baier: Jedes BIM-Objekt verlangt eine überschaubare Anzahl von Parametern. Die Komplexität bei BIM-Modellen für Türen besteht darin, zu dieser überschaubaren Anzahl zu kommen. Üblicherweise muss eine Tür im Planungsprozess konfiguriert werden, d. h., sie wird zusammengebaut. Das beginnt im Kopf des Planers über Anforderungen wie Brandschutz, Schallschutz, Rauchschutz, Sicherheit, Bauphysik. Wie wird die Tür geöffnet, durch wen wird sie begangen? Das allein sind schon hohe Anforderungen bauphysikalischer oder funktionaler Natur. Demzufolge gibt es eine hohe Varianzanforderung der Türen im Objekt.

Dann folgt das Design. Der Architekt entscheidet sich zwischen Türtypen. Da gibt es zum einen das Material, also Holztüren, Stahltüren, Glastüren, und zum anderen die Konstruktionsart: Pendeltür, Schiebetür, Drehflügeltür, automatisiert, nicht automatisiert. Diese Anforderungen kumulieren.

Die Tür wird außerdem mit Komponenten ausgerüstet, die jede für sich eine hohe Varianz besitzen. Um nur ein Beispiel zu nennen: Ein einfaches DIN-genormtes Einsteckschloss für eine DIN-genormte Holztür existiert in einer möglichen Varianz von mehr als einer Million verschiedener Ausführungen.

Build-Ing.: Weltweit?

Roland Baier: Nur in Deutschland als Schlossfamilie innerhalb einer Norm. International existieren unzählige gebräuchliche Schlossarten, überwiegend außerhalb von Normierungen. Diese Varianz setzt sich bei allen anderen Komponenten einer Tür fort. In der Zarge haben Sie diverse Materialien wie Aluminium, Holz, Stahl, außerdem verschiedene Konstruktionsformen. Die Zarge kann die Wand umfassen, sie kann der Wand vorgesetzt sein, dazu kommen Farben, Oberflächen usw.

Dann gibt es die Varianz der Türblätter in allen möglichen Ausprägungen. Allein die Form der Türblätter ist nahezu unendlich variierbar. Auch die Anforderungen an die Komponenten, um die Funktion der Tür zu erfüllen, besitzen eine hohe Varianz: Bänder, die die Tür tragen, Schlösser, die die Tür verriegeln, Türdrücker, die die Bedienbarkeit des Türblattes und des Schlosses sicherstellen. Es gibt eine unglaublich große Zahl von Herstellern, die allein diese Komponenten produzieren.

Jeder Architekt greift in dieses Füllhorn der planerischen Möglichkeiten und baut sich seine Tür zusammen. Ich kann deshalb eine Tür nicht vorkonfektionieren und für ein BIM-Projekt bereitstellen. Von ganz wenigen Ausnahmen abgesehen wird es nie passieren, dass ich eine Tür finde, die exakt meinen Anforderungen entspricht.

Build-Ing.: Wie viel Türtypen werden durchschnittlich in ein Haus eingebaut?

Roland Baier: In einem normalen Bürogebäude ohne besondere Anforderungen werden erfahrungsgemäß Türen von acht verschiedenen Herstellern verwendet: Außentüren für die Fassade, im Inneren Rauchschutztüren, Zimmertüren, Kellertüren, Flurtüren, Funktionstüren im WC-Bereich, Türen für Sicherheitsanwendungen. Das sind nicht nur Türen verschiedener Hersteller, sondern auch verschiedener Bauarten und Konstruktionen.

Innerhalb dieser einzelnen Familien gibt es die Varianz in Abhängigkeit einflügliger oder zweiflügliger Türen, verschiedener Größen und Oberflächen, dann Drücker, Knebel, Knopf usw.

Build-Ing.: Wie koordinieren Sie diese Varianzen in BIM?

Roland Baier: Das ist ein großes Problem. Vorhandene fixe BIM-Modelle sind noch nicht in der Lage, die Türmodelle so flexibel zu gestalten, dass sich der Architekt aussuchen kann, was laut Katalog alles möglich wäre.

Build-Ing.: Warum?

Roland Baier: Keine Software, egal von welchem Hersteller, kann die Systeme so zusammenfügen, wie man sie benötigt. Die Generierung des Modells einer Funktionstür ist ähnlich komplex wie die Generierung eines einfachen Gebäudes.

Build-Ing.: Trotzdem müssen Türen mit allen Komponenten in ein BIM-Modell integriert werden.

Roland Baier: Auf einigen Plattformen gibt es bereits Komponenten. Man findet z. B. Modelle von Drückern und Türschließern. Der große Nachteil besteht darin, dass man bei diesen Modellen nur die äußere Form importieren kann. Die Modelle interagieren nicht mit der Tür. Die Software ist noch nicht in der Lage, Plausibilitäten zu verknüpfen. Man muss Modelle erstellen, die diese Komponenten schon beinhalten. Dann leidet die Varianz, weil man sich sehr früh auf bestimmte Ausführungen und Typen festlegen muss. Dann hat man vielleicht eine häufig eingesetzte Variante entwickelt, aber beschränkt sich selbst in der freien Planung.

Die einzige Möglichkeit, um die Anforderungen der BIM-Methodik zu erfüllen, ist ein generischer Ansatz. Dieser Ansatz greift sogar noch weiter, weil er bereits in der Vorplanung beginnen kann. Hier existieren seit kurzem erste herstellerneutrale Konfiguratoren, beispielsweise bim-all-doors.

Build-Ing.: Was heißt generischer Ansatz?

Roland Baier: Alle Eigenschaften, die eine Tür besitzen kann, werden im 3D-Modell dargestellt und sind frei modifizierbar. Das heißt, sie lassen sich generieren. Das betrifft die Anforderungen, Funktionen, Formen und die Komponenten, die diese Funktionen gewährleisten. Wenn diese Komponenten frei importierbar sind, können sowohl Bauteile verschiedener Hersteller als auch Kombinationen von Komplettanbietern, die z. B. Zarge, Türblatt und Oberlicht als Einheit liefern, durchgängig verknüpft werden.

Man kann auch Bestandstüren integrieren, für die es nie vorgefertigte BIM-Modelle geben kann. Ich muss die Bestandstüren neu generieren, das geht beim generischen Modell. Hier wird dem Architekt auch der freien Entwurf eines Türmodells als Einzelanfertigung ermöglicht.

Ich bin also in der Lage, mit einem generischen Modell alle denkbaren Fälle abzubilden. Ich bin nicht gezwungen, nur auf einzelne konfigurierte Türen eines Herstellers in einer BIM-Datenbank zurückzugreifen.

Build-Ing.: Hat sich der generische Ansatz schon durchgesetzt?

Roland Baier: Nein, weil bisher kein Softwarehersteller in der Lage war, generische Modelle vollständig zu unterstützen. Außerdem muss man zuerst die Variablen vereinheitlichen, um generische Modelle zu entwickeln. Es soll ja später die Möglichkeit bestehen, dass Hersteller Komponenten zu diesen Türen hinzufügen können.

Build-Ing.: Wer muss die Variablen vereinheitlichen?

Roland Baier: Die Hersteller müssen sich unterhalten. Die Normen für BIM werden nie soweit in die Tiefe gehen, dass die Variablen vereinheitlicht werden. Das heißt, es muss Austauschplattformen für die technischen und sachlichen Entscheidungen geben, um die Vereinheitlichung herbeizuführen. Es gibt beispielsweise seit einiger Zeit die Initiative productsforbim. Daran sind auch führende Türenhersteller beteiligt. Auf dieser Basis werden Entscheidungen getroffen, die es ermöglichen, generische Modelle herzustellen.

Build-Ing.: Wird das generische Modell von buildingSMART unterstützt?

Roland Baier: Soweit geht buildingSMART nicht. Der Verein schafft eher die Grundlagen für die Vereinheitlichung. Unter der Koordination von buildingSMART sind z. B. die Definition der Variablen erfolgt.

Build-Ing.: Welche Variablen?

Roland Baier: Türen werden durch eine Reihe von Eigenschaften beschrieben: funktional, bauphysikalisch und gestalterisch sowie durch Komponenten wie Türschlösser, Bänder, Antriebe. Außerdem ist die Eignung dieser Komponenten für bestimmte Anforderungen wie Brandschutz oder Barrierefreiheit wichtig. Diese Variablen wurden seit 2013 in einer Arbeitsgruppe von buildingSMART definiert. Dabei entstand ein Katalog mit bisher über 5.000 definierten Eigenschaften, die feste Bezeichnungen erhielten.

Aus einem Auszug dieses Katalogs heraus wurde eine Mustertürliste generiert. Sie ist flexibel und kann von jedem Planer verwendet werden. Die Liste wurde nach den BIM-Erfahrungen großer Architekturbüros erstellt, kann aber jederzeit flexibel genutzt werden.

Für das eigene Projekt kann sie der Planer kürzen und um Spalten reduzieren, die nicht relevant sind. Spezielle Eigenschaften für Türen im eigenen Projekt können aus dem Pool der über 5.000 definierten Eigenschaften hinzugefügt werden. Damit kann man auch Modelle beschreiben, die den Anspruch der Generik erfüllen. Denn das ist erst möglich, wenn die Variablen einheitlich definiert sind.

Build-Ing.: In der Mustertürliste sind demnach keine Komponenten enthalten?

Roland Baier: Darin sind nur die Eigenschaften der Komponenten enthalten. Die Liste dient quasi als Anforderungsprofil, um daraus die Ausschreibung zu generieren. Die Ausschreibung ist dann die Antwort auf die Anforderung, die in der Liste dokumentiert wird.  

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Build-Ing.: Die Mustertürliste erfüllt die Anforderungen an eine herstellerneutrale Planung. Im weiteren Planungsprozess müssen Sie sich für einen Türhersteller entscheiden. Wie integrieren Sie die Herstellerangaben in das generische Modell?

Roland Baier: Das generische Modell folgt den Planungsstufen lückenlos. Das beginnt mit der Vorplanung, in der nur die Existenz einer Tür und einige grundlegende Eigenschaften wie z. B. eine Brandschutztür definiert werden. Diese Eigenschaften sind im generischen Modell fest verankert und werden im Planungsprozess nur noch ergänzt. Ich muss ja später definieren, wie ich die Brandschutztür realisiere, z. B. ob als Stahltür oder Holztür, und welche zusätzliche Technik nötig wird.

Wenn in der Ausführungsplanung die Entscheidung für die Form der Tür getroffen wurde, dann habe ich schon feste Definitionen im Design und für die Komponenten. Das geht dann in Richtung Vororientierung des Herstellers. Die endgültige Definition des Herstellers erfolgt im BIM-Prozess erst nach Auftragserteilung. Dann wird das BIM-Modell um die Hersteller- und Lieferanteninformation ergänzt. Dafür gibt es im generischen Modell die entsprechenden Felder.

Build-Ing.: Wann werden diese Informationen hinzugefügt?

Roland Baier: Die Informationen können zeitversetzt eingetragen werden. Wenn ein Bauherr eine beschränkte Ausschreibung durchführt, bei der sich der Architekt frühzeitig auf einen Hersteller festlegen kann, trägt er diese Informationen auch entsprechend früh ein.

Wenn der Architekt an einer öffentlichen Ausschreibung teilnimmt, wird die Herstellerinformation erst ergänzt, wenn die Ausschreibung abgeschlossen und die Vergabe erfolgt ist. Dann kann der Architekt auch Komponenten austauschen, die nicht mehr den Vergabekriterien entsprechen. Er kann z. B. aus Kostengründen das Material eines Türdrückers von Edelstahl in Aluminium ändern. Der Architekt bleibt dadurch flexibel, behält aber während der gesamten Planungsphase sein BIM-Modell, in dem er seine Stahltüren oder Holztüren dargestellt hat. Er muss nichts aus dem BIM-Modell entfernen.

In den fixen 3D-Modellen der Hersteller lassen sich nicht alle Eigenschaften darstellen. Viele Eigenschaften gibt es bei ihnen gar nicht. Im generischen Modell kann ich diese Daten kombinieren, modifizieren und notfalls auch eine Sonderanfertigung definieren.

Build-Ing.: Sind generische Modelle auch für Bestandstüren möglich?

Roland Baier: Ja, das ist der große Vorteil von generischen Modellen. Von Bestandstüren wird man nie ein 3D-Modell erhalten. Man könnte zwar eine Fachkraft engagieren und das 3D-Modell erstellen lassen, aber die Kosten sind kaum vertretbar. Beim generischen Modell ist jeder in der Lage, innerhalb von 15 Minuten ohne Programmierkenntnisse eine Bestandstür nachzubilden. Man trägt "Bestandstür" ein und die Bezeichnung des Objekts, z. B. "Berlin-Friedrichshagen", und kann das Modell als Favorit exportieren und später wiederverwenden.

Build-Ing.: Wenn Sie ein großes Objekt planen, beispielsweise ein Krankenhaus mit tausend Türen, dann kommt während der Ausführungsplanung der Moment, an dem Türen und Komponenten den Herstellern zugeordnet werden müssen. Muss dann ein Praktikant in mühevoller Kleinarbeit jedes generische Modell jeder einzelnen Tür mit den Informationen ergänzen?

Roland Baier: Generische Türmodelle können nicht frei erfunden werden. Der Architekt muss sicherstellen, dass die Variante, die er sich ausgedacht hat, auch verfügbar ist. Das heißt, in diesem Prozess wird es immer einen Dialog zu den verschiedenen Anbietern geben. Angestrebt wird, dass die Hersteller generische Modelle der Türen produzieren, parallel zu ihren eigenen 3D-Modellen. Dann kann der Architekt mit einer Benutzeroberfläche alle generischen Türmodelle abbilden.

Das gilt auch für den Facility-Bereich, wenn das Gebäude in die Bewirtschaftung übergeht. Auch hier werden Türen getauscht oder umgebaut. Dafür sind generische Modelle ideal, denn solche Umbauten werde ich niemals in einem vorgefertigten 3D-Modellbaukasten finden.

Build-Ing.: Man wird als Architekt also keinen Türkatalog mit komplett konfektionierten 3D-Modellen zur Verfügung haben, aus dem man sich bedient?

Roland Baier: Es gibt einen schönen Spruch: Jede Tür ist anders. Nach meiner Überzeugung wird sich durchsetzen, dass man generische Modelle vorkonfiguriert. Jedes Architekturbüro besitzt seine eigene Formsprache, und bestimmte Objekte besitzen ihre eigene Funktionalität. Dafür kann man generisch erzeugte Favoriten in Bibliotheken ablegen und verwenden. Dann sind vielleicht 80 Prozent der Tür vordefiniert, und der Architekt modifiziert Breite, Höhe, Oberfläche und – wenn notwendig – die Komponenten. Der Architekt kann also einen Vorfertigungsgrad nutzen. Den zieht er sich aus der generischen Bibliothek, arbeitet seine Änderungen ein und hat eine neue Tür.

Build-Ing.: Wer erstellt das generische Modell?

Roland Baier: Der Architekt. Der Hersteller sollte bestrebt sein, die Bausteine zu liefern. Daraus baut der Architekt seine favorisierten Modelle. Das kann auf drei Wegen geschehen: Er verändert die Parameter der Tür direkt in seinem eigenen 3D-Modell, oder er nimmt zweitens einen Favorit, den er bereits erstellt hat, und setzt ihn in sein 3D-Modell ein. Als dritte Variante kann er ein generisches 3D-Modell aus der Datenbank eines Herstellers ziehen. Das muss allerdings mit seiner generischen Türplanung kompatibel sein.

Die Schwierigkeit besteht darin, dass auch alle Komponenten zum 3D-Modell passen müssen. Und das gibt es noch nicht. Die Datenstruktur der existierenden Komponentenmodelle ist inkompatibel.  

Build-Ing.: Es gibt noch keine 3D-Modelle der Komponenten?

Roland Baier: Nein, keine kompatiblen Komponenten, weil noch nichts definiert ist. Auch die Türhersteller bieten 3D-Modelle ihrer Türen an, können sie aber noch nicht als generische Modelle bereitstellen. Dafür ist es noch zu früh. Wir befinden uns gerade in der Anfangsphase, in der dieser Prozess starten wird.

Wenn ich heute in einer der großen Datenbanken eine Brandschutztür aus Stahl suche, ist es nicht möglich, Suchkriterien einzugeben, mit denen ich diese Tür finde. Ich kann nach Herstellern suchen. Dann muss ich alle Türen des Herstellers prüfen, ob eine Brandschutztür aus Stahl dabei ist. Das ergibt keinen Sinn.

Deshalb rufen Architekten lieber beim Hersteller an, lassen sich einen Berater kommen und suchen mit ihm die Brandschutztür aus. Dann kommt die Frage: Habt ihr die Tür als BIM-Modell? Nein? Dann baut mir eins.

Build-Ing.: Da freut er sich bestimmt. Wie hoch ist die Bereitschaft der Hersteller von Türen und Komponenten, 3D-Modelle zu produzieren?

Roland Baier: Für komplette Türen gibt es schon 3D-Modelle. Auch für Türen, die in Serie produziert werden wie Garagentore oder Schiebetüren. Aber bei vermeintlich simplen Türen wie Drehflügeltüren, die wir jeden Tag in Büros und Wohnungen verwenden, wird es zu komplex. Hier ist es nicht möglich, die unendliche Varianz in einem 3D-Modell abzubilden.

Build-Ing.: Garagentore sind einfacher als Bürotüren?

Roland Baier: Die Varianz ist nicht so groß.

Build-Ing.: Trotzdem müssen auch Bürotüren als 3D-Modelle vorliegen.

Roland Baier: Modelle können nur die Realität abbilden. Bei den simplen Bürotüren ist die extrem hohe Varianz eine Realität. Ein einzelnes 3D-Modell kann diese Varianz niemals darstellen. Deshalb kommen wir an generischen Modellen nicht vorbei.

Build-Ing.: Beschränken sich generische Modelle auf Türen?

Roland Baier: Generische Modelle werden sich allgemein durchsetzen. Aber Generik erlaubt auch, Unsinn zu generieren. Das ist ihre Achillesferse.

Build-Ing.: Welchen Unsinn?

Roland Baier: Man kann falsche oder nicht praktikable Lösungen generieren. Türen mit Technik versehen, die nicht funktionieren, weil sie nicht montierbar, zugelassen oder geeignet sind, oder weil sie die Anforderungen nicht erfüllen. Eine Brandschutztür ist z. B. nur bis zu einer bestimmten Breite erlaubt. Das kann keine Software prüfen, dafür braucht man die Koordinationskompetenz eines Experten.

Build-Ing.: Weil die Modelle nicht vom Hersteller stammen, der weiß, was möglich ist?

Roland Baier: Richtig. Der Architekt setzt sich hin, plant etwas an die Tür und sagt: Das müsste doch gehen. Der Experte guckt sich das an und sagt: Nö, das geht nicht. Das ist keine böse Absicht des Architekten, vieles kann er nicht wissen.

Dieses Fachwissen lässt sich noch nicht in die generischen Modelle integrieren. Bestimmte Plausibilitäten versucht man zwar zu prüfen, aber die Feinheiten kann die Software heute noch nicht leisten. Vielleicht in fünf Jahren, wenn Rechner und Software über andere Möglichkeiten verfügen. Dann erst kann man in generische Modelle die Fachkompetenz programmieren, die heute nur in den Köpfen der Fachleute steckt.
Bis dahin gibt es noch sehr viel zu tun.

Build-Ing.: Sind Sie mit den Softwareherstellern im Gespräch, um die Programme intelligenter zu machen?

Roland Baier: Ja, die Hersteller der Software kennen unsere Wünsche. Sie schicken auch ihre Vertreter in die Gremien. Dort findet ein produktiver Dialog statt.  

Build-Ing.: Würden Sie sagen, dass Türen die komplexesten Objekte sind?

Roland Baier: In jedem Gebäude gibt es viele komplexe Bauteile. In der TGA beispielsweise im elektromotorischen Bereich oder bei der Luft- und Klimatechnik. Bei der Tür existiert der Trugschluss, dass man glaubt, eine einfache Tür sei ein einfaches Problem. Für Türen gibt es aber keine einfachen Lösungen. In Deutschland gelten aktuell über 200 Gesetze und Vorschriften für Türen, denn Türen verbinden mehrere Systeme: Brandschutz, TGA-Systeme, Einbruch- und Meldeanlagen, Schließanlagen. Mit einer Tür hat jeder Mensch täglich Kontakt, das erhöht das Gefährdungspotenzial im Gegensatz zu einem Fenster, das seltener aktiv bedient wird.  

Build-Ing.: Dann ist doch BIM die beste Gelegenheit, Türen stärker zu standardisieren und sich auf einen überschaubaren Katalog von Komponenten zu einigen. Nicht mehr 100 Aluklinken, sondern nur noch zehn.

Roland Baier: Das halte ich für utopisch.

Build-Ing.: Wäre es sinnvoll?

Roland Baier: Nein.

Build-Ing.: Weil?

Roland Baier: Nehmen wir als Beispiel die Automobilindustrie. Bei einem BMW 5er gibt es über eine Million Varianten, obwohl ich im Katalog nur eine handvoll Farben und sechs Motoren sehe. Trotzdem kann ich den BMW 5er in quasi unüberschaubar vielen Varianten produzieren.

Die Auswahlmöglichkeit bei der Produktion von Türen übertrifft die eines BMW 5er um ein Vielfaches. Bei Türen gibt es Auswahlmöglichkeiten, die nicht immer eingesetzt werden, die aber möglich sind. An einer einfachen Bürotür kann man unten eine absenkbare Dichtung anbringen, die automatisch den Spalt zwischen Fußboden und Tür verschließt. Das ist z. B. bei Schallschutztüren notwendig. Man kann auch Bleche als Schutz gegen Schrammen montieren, Drücker mit Blindenschrift für Toilettentüren oder verstärkte Bänder bei stark frequentierten Türen in Behörden.

Es ergibt keinen Sinn, diese Varianten zu reduzieren. Dazu kommt, dass sich viele Architekten über die Formsprache definieren. Sie verwenden ihre Lieblingsdrücker, die sind ihr Markenzeichen. Da würde eine Reduzierung der Varianten nicht auf Gegenliebe stoßen.

Die Technologie muss sich dem Leben anpassen. Die Umkehrung dieses Prinzips führt in eine Sackgasse, wie die Erfahrung uns gelehrt hat. Das gilt auch für BIM.

© dormakaba Deutschland GmbH
Konfigurationstool bim-all-doors: Zweiflüglige Aluminiumtür mit automatischem Drehtürantrieb
Autor

Dipl.-Ing. Roland Baier studierte Bauwesen an der Ingenieurhochschule Cottbus. Er arbeitete als Sachverständiger für Hochbau, Inspektor für Bautechnischen Brandschutz und beratender Ingenieur für Brandschutz und Sicherheitstechnik. Im Spezialtiefbau und Ingenieurhochbau sowie im Vertrieb von Türtechnik nahm er leitende Tätigkeiten ein. Bei dormakaba Deutschland war er bis zu seinem Ruhestand Senior Manager BIM.

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