Generative Design: Menschliche Expertise trifft auf künstliche Intelligenz

Wie STRABAG mit generativem Design die Gebäudeplanung mit Algorithmen optimiert

STRABAG setzt bei der Transformation der Baubranche auf den Einsatz von Generative Design. Mit Hilfe großer Datenmengen und entsprechender Algorithmen lassen sich nicht nur verschiedene Ableitungen und Prognosen erstellen, sondern konkrete Planungsziele verfolgen. Genau darauf zielt Generative Design ab: Die modellbasierte Entwurfsmethode bietet Gebäudeplaner:innen unzählige Möglichkeiten zur Gestaltung von Bauobjekten. Entfaltet wird dieses Potenzial mit Hilfe menschlicher Expertise und künstlicher Intelligenz.

Mit Generative Design nutzt STRABAG ein Planungsinstrument zur Hebung unterschiedlicher Datenpotenziale, die das Bauen nicht nur innovativer, sondern auch nachhaltiger machen. Gerade in den frühen Planungsphasen eines Bauprojekts ist der Einfluss auf Ressourcen, Qualität, Kosten und Termine am größten. Generative Design bietet anders als bisher üblich nicht nur drei oder vier Designentwürfe, sondern eine Vielzahl. Das spart Zeit und Ressourcen bei der Suche nach der optimalen Konstruktionslösung in der Planung – schnell, automatisiert und datenbasiert.

Generative Design: ein Prinzip in drei Schritten

Generative Design arbeitet mit automatisiert generierten Daten. In dem rechnergestützten Planungsprozess erzeugen evolutionäre Algorithmen und Optimierungsverfahren in kürzester Zeit eine Vielzahl von Entwurfsalternativen. Diese entstehen durch Kombination von Designvariablen eines parametrischen Modells. Das Prinzip von Generative Design lässt sich in drei Schritten erklären:

Tools und Funktionen von Generative Design im Überblick

Generative Design in der Anwendung: Dekarbonisierung von Bestandsgebäuden mit GD ENERGY

Bei dem aktuellen Bauprojekt Z2 am ZÜBLIN-Campus in Stuttgart setzen die Planer:innen der STRABAG bereits auf Generative Design. Denn die geplante Sanierung des Bestandsgebäudes bietet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für die digitalen Werkzeuge: insbesondere für GD ENERGY.

Mit GD ENERGY ist STRABAG bereits in der initialen Planungsphase in der Lage, den Bestand parametrisch zu erfassen und energetisch zu bewerten. Auf Basis von Daten aus Google Earth und über Flucht- und Rettungswegpläne ermitteln die Planer:innen im Vorentwurf die Auslegungsparameter wie Luftmengen, Heiz- und Kühllast. Der potenzielle PV-Ertrag am Gebäude lässt sich anhand der hinterlegten geografischen Daten (GIS) generieren und der Primärenergie gemäß des Gebäudeenergiegesetzes gegenüberstellen. Damit ebnet STRABAG den Weg zu einem klimaneutralen und zukunftsfähigen Gebäude.

Ausblick und Next Steps

Die Anforderungen an das Bauen der Zukunft sind klar: Es muss ökonomisch und ökologisch sein. KI-basiertes Generative Design hat das Potenzial Bauen schneller, kostengünstiger und ressourcenschonender zu machen – besonders in Verbindung mit seriellen Bauprozessen. Durch die automatisierten Planungsprozesse kann ein breites Spektrum an Varianten miteinander verglichen werden und Expert:innen eine datenbasierte Entscheidung finden.  
  
Aktuell arbeiten die GD-Teams an einem Planungstool für das Holz-Hybrid-Bausystem MOLENO® WOHNEN, das serielles Bauen und automatisierte Planungsprozesse miteinander verbindet. Durch die Verwendung der verschiedenen GD-Tools können wir für das Bauprodukt MOLENO Wohnen schnell verschiedenen Entwurfsvarianten auf z.B. CO2, Kosten oder Flächeneffizient untersuchen. Die Gebäudeplanung wird somit in Zukunft effizienter und dadurch wirtschaftlicher.