ECDF startet ersten
Research Circle: Städtebau mit Holz, gesteuert durch Daten und KI

Das Einstein Center Digital Future hat seinen ersten Research Circle ins Leben gerufen. Unter dem Titel „Conscious City – Biogenic Urban Construction“ untersucht das Projekt, wie Datenwissenschaft und künstliche Intelligenz dazu beitragen können, den Holzbau in Berlin auszuweiten. Als erstes blickt das Projekt auf Wohnblocks aus der DDR in Pankow.

Der Research Circle wird von Prof. em. Raoul Bunschoten, assoziierter Wissenschaftler am ECDF, geleitet und von ECDF-Professor Andrea Cominola, Inhaber des Lehrstuhls für Digitale Wassersysteme an der TU Berlin, unterstützt. Er wird von der Berliner Sparkasse und Viessmann finanziert, ergänzt durch ECDF-Matching-Funds.

Ein Bauproblem mit systemischer Ursache

„Berlin benötigt in den nächsten zehn Jahren mehr als 200.000 neue Wohneinheiten, davon mehr als 20.000 im Bezirk Pankow. Gleichzeitig muss die Baubranche ihre Emissionen senken. Holzwerkstoffe sind vorgefertigt, nachwachsend und speichern Kohlenstoff, was sie zu einem vielversprechenden Material für emissionsarmes, modulares Bauen in dicht besiedelten städtischen Gebieten macht“, erklärt Andrea Cominola.

Nach Ansicht des Projektteams wird dessen Einsatz weniger durch das Material selbst als vielmehr durch Fragmentierung gebremst: Daten sind isoliert, Planungstools sind nicht kompatibel und es fehlen gemeinsame Standards. Eine fragmentierte Planung treibt zudem die Kosten in die Höhe, beispielsweise durch Finanzierungen während der Bauphase oder Mietausfälle bei Sanierungen, die in herkömmlichen Projektmodellen selten berücksichtigt werden.

Digitales Wertschöpfungskettenmodell – Ein digitales Modell für die gesamte Wertschöpfungskette

Im Mittelpunkt des Projekts steht das digitale Wertschöpfungskettenmodell (VCDM), das auf der Grundlage früherer Arbeiten mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik und dem Fraunhofer-Institut für Holzforschung 
Wilhelm-Klauditz-Institut WKI unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl (TU Berlin) entwickelt wird. Es verknüpft Materialflüsse, Planungsdaten, Umweltkennzahlen und Beiträge der Interessengruppen in einer Umgebung. Der Forschungskreis wird es zu einem Instrument zur Entscheidungsunterstützung weiterentwickeln, das Zeit, Kosten und CO₂-Ausstoß gemeinsam über die gesamte Wertschöpfungskette „Forest-to-City / City-to-Forest“ hinweg modelliert.

Künstliche Intelligenz (KI) soll dabei unterstützen Gebäudetypologien zu klassifizieren, geeignete Holzausbau-Konfigurationen zuzuordnen und die Auswirkungen von Entwurfs- und Produktionsentscheidungen auf CO₂, Kosten und Zeitaufwand zu prognostizieren. Gleichzeitig bleibt die Kontrolle beim Menschen: Wer eingreifen kann, welche Entscheidungen automatisiert werden dürfen und was für Architekt*innen und Stadtplaner*innen nachvollziehbar bleiben muss, wird klar definiert.

Anwendungsfall: Holzausbauten an Wohnblocks aus der DDR

Dieser Ansatz wird auf vertikale Holzanbauten an Fertighausblöcken aus der DDR-Zeit angewendet, einem Gebäudetyp, der in ganz Deutschland und anderen europäischen Städten verbreitet ist. Berlin-Pankow dient als erstes Testgebiet. Als zentrales Ergebnis des Projekts will das Team eine städtische Simulationsumgebung aufbauen, um Sanierungs- und Verdichtungsszenarien hinsichtlich CO₂-Ausstoß, Kosten, Bauzeit und Logistik zu vergleichen und diese gemeinsam mit öffentlichen und privaten Akteuren interaktiv zu bewerten.

Vier Arbeitspakete, drei Ergebnisse

Das Projekt verfolgt einen „Design Science Research“-Ansatz, der sich über vier Arbeitspakete erstreckt: 1. eine skalierbare Typologie und ein Komponentensystem, 2. das integrierte VCDM, 3. KI-gestützte Koordination und menschenzentrierte Steuerung sowie 4. den Pankow-Demonstrator mit Validierung durch die Interessengruppen. Ziel ist es, ein IFC-kompatibles (Industry Foundation Classes) Komponentensystem, eine integrierte VCDM-Infrastruktur sowie eine Simulationsumgebung für strategische Planung und Investitionsentscheidungen bereitzustellen. Soweit möglich, werden die Ergebnisse in wiederverwendbaren Formaten wie IFC/Revit-Komponentenbibliotheken, Dashboards und Simulationsmodellen bereitgestellt.

Weitere Infos zum Research Circle "Conscious City – Biogenic Urban Construction"