De ontwerp praktijk van architecten en bouwers is met de komst van het Bouw Informatie Model (Building Information Model, BIM) een nieuw tijdperk ingegaan. Dankzij BIM kunnen gebouwen sneller en kostenefficiënter ontwikkeld worden. Fouten en faalkosten worden teruggebracht, aannemers kunnen materiaal besparen en ook niet-deskundige opdrachtgevers krijgen al vanaf de eerste schets een beter begrip van het toekomstige gebouw. BIM is gebaseerd op CAD tekensoftware. Om beter te kunnen begrijpen waarom samenwerkingsverbanden via BIM een belangrijke ontwikkeling is, zal in het volgende eerst op de ontwikkelingen van CAD software in de afgelopen decennia worden ingegaan.

2D CAD

Met de komst van betaalbare computers en 2D CAD pakketten eind jaren ’80 is de werkpraktijk van architecten en bouwers diepgaand veranderd. Het tekenen met een computer maakt gestandaardiseerd en geautomatiseerd ontwerpen mogelijk. Zo kunnen bijvoorbeeld vaak gebruikte gebouwonderdelen of bouwkundige details eenvoudig hergebruikt worden. Dat scheelt veel tekenwerk en bespaart daardoor tijd en kosten.

Het voordeel van 2D CAD zit met name in tijd- en kostenbesparing. De kwaliteit van een CAD ontwerp is niet per definitie beter dan een ontwerp dat op een tekenbord is ontstaan. Bovendien is het ontwerpen in 2D gevoelig voor fouten, omdat de verschillende tekeningen en aanzichten (plattegrond, doorsnede, gevelaanzicht) niet of nauwelijks (geautomatiseerd) aan elkaar gekoppeld zijn. Wijzigingen in een tekening moeten handmatig in alle gerelateerde tekeningen aangepast worden.

Als bij deze handmatige synchronisatie van tekeningen niet nauwkeurig gewerkt wordt, dan zal dit voor complicaties tijdens de bouw(voorbereiding) zorgen. Door het herstel van fouten stijgen niet alleen de kosten maar gaat een deel van het eerder genoemde tijdswinst weer verloren.

3D CAD

Het ontwerpen in een 3D CAD programma lost een aantal 2D-typische problemen op. In plaats van aparte, niet aan elkaar gekoppelde, tweedimensionale tekeningen wordt met één centraal 3D model gewerkt. Wijzigingen in bijvoorbeeld een plattegrond worden automatisch ook in de doorsneden en de gevelaanzichten bijgewerkt. Zo wordt van begin af aan met grote nauwkeurigheid ontworpen.

Ontwerpen in 3D bespaart tijd en voorkomt fouten. Daarbij gaat het niet alleen om fouten die gebeuren omdat mensen niet nauwkeurig genoeg werken of omdat dingen vergeten worden, maar ook om fundamentele ontwerpfouten. 3D ontwerpen kunnen een grotere graad aan complexiteit bereiken. Zelfs complexe vormen zijn in real-time op het scherm zichtbaar.

Kan zo’n mooi golvend houtskelet daadwerkelijk gebouwd worden? En wat gebeurt er als bij een kantoorgebouw een lift verplaatst moet worden om het ruimtegebruik van een verdieping te optimaliseren? Heeft dit negatieve gevolgen voor de installaties?

In een 2D workflow zouden handmatig vele (bij complexe vormen soms tientallen) doorsneden getekend moeten worden om zulke inschattingen te kunnen maken. Mede daarom bouwen architecten traditioneel veel maquettes.

In een 3D workflow worden de consequenties van ontwerpbeslissingen meteen duidelijk en kan de bouwkundige haalbaarheid direct ingeschat worden. Faalkosten worden geminimaliseerd.

3D CAD bij RAU

RAU ontwerpt sinds 2005 volledig in 3D en gebruikt hiervoor ArchiCAD. Dankzij ArchiCAD zijn de ontwerpen van RAU niet alleen nauwkeuriger geworden, er is ook een grote ontwerpvrijheid mogelijk.  Zo waren bijvoorbeeld de dubbel gekromde houten vlakken van het Wereldnatuurhuis in Apeldoorn zonder 3D software niet mogelijk geweest. Alleen met behulp van het 3D model van RAU kon de leverancier de houten spanten op maat produceren. Daarbij is geen van de 29 spanten gelijk.

Ook opdrachtgevers hebben al tijdens de ontwerp fase van een project een tastbaar voordeel aan het gebruik van 3D software. Door middel van de Virtual Building Explorer biedt RAU zijn klanten virtuele rondleidingen door hun toekomstige gebouw aan. Zelfs ongeoefende mensen krijgen hiermee een indruk van de ruimte en materialisatie van het ontwerp.

Sinds medio 2009 gebruikt RAU Ecodesigner, een module voor ArchiCAD welke helpt om de energetische prestatie van gebouwen al vanaf de eerste volume studies te optimaliseren. Aan het begin van een project helpt Ecodesigner om de optimale oriëntatie van een gebouw ten opzichte van de zon te bepalen. Ook de invloed van de compactheid van de massa op de energetische prestatie kan met Ecodesigner beoordeeld worden. In een latere ontwerpfase helpt deze software o.a. om de aantal en de plek van openingen in de massa te bepalen.

In 2009 werd met ISW Hoogeland het eerste volledig in 3D ontworpen project van RAU opgeleverd. Voor het ontwerp van het educatieve cluster in Sint-Michielsgestel heeft RAU voor het eerst gebruikt gemaakt van Ecodesigner.

Daarnaast kunnen met 3D software al in een vroeg stadium optimalisaties van het ontwerp doorgevoerd worden, bijvoorbeeld om een gebouw duurzamer te maken door het materiaalgebruik te minimaliseren of de energie-efficiëntie te verhogen. Een voorbeeld hiervoor zijn zon/schaduw studies om de passieve energieprestatie van een gebouw te maximaliseren.

Het grote voordeel van ontwerpen in 3D zit in de concentratie van kennis in één centraal model. Van de eerste schets tot na de oplevering ondergaat dit model een evolutie waarbij steeds meer en steeds gedetailleerdere informatie wordt vergaard.

Ontwerpen in 3D CAD vraagt wel een andere manier van denken dan werken in 2D. In de beginfase van een project moet tijd in het opzetten van het 3D model geïnvesteerd worden. Maar deze investering wordt in de latere fases ruimschoots weer terugverdiend.

BIM

Het Bouw Informatie Model bouwt op 3D CAD software. Tot nu toe was het 3D model van een gebouw alleen voor de architect beschikbaar. Dankzij een BIM server kan de architect het 3D model via internet met alle bij het project betrokken partijen delen.

In BIM samenwerkingsverband werkt iedereen in hetzelfde 3D model. De wijzigingen van één partij zijn in real-time ook voor anderen zichtbaar. Van begin af aan zijn experts uit verschillende disciplines betrokken bij het ontwerpproces. Door deze integrale samenwerking is veel minder onderlinge afstemming nodig en worden fouten in een heel vroeg stadium herkend. Dit komt niet alleen de kwaliteit van het ontwerp ten goede, ook de ontwikkelingsduur gaat verder omlaag.

BIM bij RAU

In 2008 heeft RAU voor het eerst zijn 3D model in een BIM samenwerkingsverband met externe partijen gedeeld. Dit gebeurde in het kader van het Green Office 2015 project, een concept voor duurzame gebiedsontwikkeling over bestaande infrastructuur en in binnensteden. Voor dit project werkt RAU samen met o.a. Imtech, Ballast Nedam, Wereldhave, Philips en de Technische Universiteiten in Delft en Eindhoven. Op basis van het 3D model van RAU werden o.a. ontwerp aspecten zoals warmtelast en daglicht toetreding, maar ook de benodigde hoeveelheden aan bouwmateriaal berekend.

Eind 2009 heeft RAU zijn eigen 3D BIM server in gebruik genomen. De uitbreiding van de Kunstacademie in ‘s-Hertogenbosch is het eerste project bij RAU dat volledig in een BIM samenwerkingsverband wordt ontwikkeld.

Aannemers kunnen met BIM het voor de bouw benodigde materiaal veel nauwkeuriger berekenen, waardoor de bouwkosten omlaag gaan. Daarnaast is er minder afval op de bouw en minder onnodige productie en transport van bouwmaterialen. Dit spaart het milieu en reduceert verkeersoverlast.

De grootste drempel voor BIM is op dit moment het gebrek aan standaardisering tussen de verschillende software pakketen. Senter Novem en SBR verstrekken daarom sinds kort subsidie aan partijen die samen een standaard interface voor BIM willen ontwikkelen.

Met de komst van sociale netwerken op het Internet zijn mensen steeds meer gewend om formeel en informeel ideeën uit te wisselen samen te werken. BIM vertaalt deze ontwikkeling consequent naar de behoeftes van de bouwwereld.

Bekijk hier een interview met Thomas Rau over het gebruik van 3D CAD software bij een architectenbureau: