Schwerpunkte, Forschung, Partner

An der Fakultät Bau-Wasser-Boden werden viele praxis- und anwendungsorientierte Forschungsprojekte auf nationaler und internationaler Ebene durchgeführt. Die Forschungsthemen werden, soweit sinnvoll, unmittelbar in Vorlesungen und Laborpraktika integriert. Im Rahmen von Praxisprojekten und Abschlussarbeiten werden regelmäßig Themen zu forschungsrelevanten Inhalten bearbeitet.

Angewandte Forschung heißt, Wissen wirkungsvoll in die Praxis zu bringen – für die Herausforderungen der Gegenwart und Zukunft.

Rechtliche Information zum dekorativen Bild: Marek Kruszewski

ReStraBa (TP 1) – Ressourceneffizienz von Deck- und Binderschichten im Straßenbau

Steigerung der Wiederverwendungsraten von Asphaltgranulat.

Finanzielle Förderung:

Europäischer Fond für Regionale Entwicklung (EFRE) und Land Niedersachsen

- Programmgebiet Übergangsregion (ÜR); Förderperiode 2021-2027 -

Gesamtprojektleitung

Prof. Dr.-Ing. Axel Walther

Prüfungsvorsitzender Bachelorstudiengänge, Fakultät Bau-Wasser-Boden

Gebäude A, Raum A 4, Suderburg

Professor für

• Straßenplanung und -konstruktion

• Rechnerische Dimensionierung

• Wiederverwendung von Asphalt

• Baustofflehre

• Ingenieurvermessung

• Verkehrswesen

Forschungsteam:

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Michael P. Wistuba (TU Braunschweig – ISBS)
Dr.-Ing. Dipl.-Inform. Stephan Büchler (TU Braunschweig – ISBS)
Dipl.-Ing. Christine Schütt (Ostfalia)

Laufzeit

01.05.2025 bis 30.04.2027

Kooperationspartner

Dirk Lange (Geschäftsführer), Competence Centrum Suderburg GmbH, Suderburg

Fördernummer

ZW 7- 87032531 (NBank)

Fördersumme

547.182,10 € (Gesamtvolumen), davon 321.844,32 € für die Ostfalia Hochschule

Beteiligte Fakultäten und Institute

Projektbeschreibung

Das Projektvorhaben „Ressourceneffizienz von Deck- und Binderschichten im Straßenbau“ ist ein Verbundvorhaben und erfolgt in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit dem Institut für Straßenwesen der Technischen Universität Braunschweig und dem Kooperationspartner Competence Centrum GmbH, Institut für Erd- und Straßenbaustoffe.

Im Asphaltstraßenbau ist die weitere Steigerung der Wiederverwendungsraten von Asphaltgranulat (AG) eine der großen Herausforderungen (BVEG, 2023), insbesondere vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeitsziele und -strategie der Bundesregierung (KSG, 2019; BRg, 2022), der EU-Abfallrahmenrichtlinie (RL 2008/98/EG) und dem Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG, 2012). Mit Blick auf die Maximierung der Zugabe(teil)mengen an AG in der Asphaltdeck- und Binderschicht soll das Vorhaben einen entscheidenden Beitrag für Asphaltmischgutproduzenten liefern, da in Deutschland das Hauptaugenmerk vom Neubau immer weiter zu den Erhaltungsmaßnahmen verlagert wird. Neu und erstmalig soll die systematische Trennung einzelner Kornfraktionen des AG´s und der gezielte Einsatz zur Herstellung von Asphaltmischgut erfolgen. Dadurch werden die im AG vorhandenen Stückgrößen weiter voneinander getrennt und einzelne Fraktionen für den Einsatz im Asphaltmischgut unter Berücksichtigung der Eigenschaften zugeordnet bzw. ausgeschlossen, mit dem Ziel, den Einsatz von AG, abweichend von den bisherigen Anwendungsvorschriften im nationalen Regelwerk ZTV-Asphalt-STB und TL Asphalt-StB, zu steigern.

iBuild – Interaktive Bauwerksmodelle in der Lehre

Über das Projekt

Das Projekt iBuild ist eine Initiative der Ostfalia Hochschule zur Integration von Virtual Reality (VR) und Building Information Modeling (BIM) in die Hochschullehre. Ziel ist es, Studierenden im Bauingenieurwesen einen interaktiven Zugang zu komplexen bauwerkstechnischen Strukturen zu ermöglichen. Im Mittelpunkt steht die immersive Visualisierung und Analyse von digitalen Bauwerksmodellen auf Basis von IFC-Daten.

iBuild ist ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt im Verbund, das von der Stiftung Innovation in der Hochschullehre gefördert wird. Die Projektlaufzeit beträgt insgesamt 25 Monate (August 2022 bis Septmeber 2024) und Projektpartner ist die TU Dortmund. Im Fokus stehen innovative digitale Lehrformate, praxisorientierte Modellintegration und die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Ingenieurwesen und Informatik.

Das Projekt wurde interdisziplinär in Zusammenarbeit mit Studierenden der angewandten Informatik umgesetzt. Diese waren maßgeblich an der technischen Entwicklung beteiligt, insbesondere in den Bereichen Unity-Programmierung, Netzwerksysteme und Interaktionsdesign. Die Umsetzung, Weiterentwicklung und Lehreinbindung finden im I-Lab der Fakultät Bau-Wasser-Boden statt – einem innovativen VR-Labor mit moderner Ausstattung.

Blick in den Raum des iLab. Rechts sind Arbeitsplätze mit OC, links der grün gestrichene Lehrbereich. (öffnet Vergrößerung des Bildes) — I-Lab (Labor für Immersion) an der Ostfalia Hochschule

Projektziele

Das Projekt iBuild verfolgt das Ziel, Studierenden der Studiengänge Bauingenieurwesen und Umweltingenieurwesen ein vertieftes räumliches und konstruktives Verständnis durch die Nutzung begehbarer VR-Modelle zu ermöglichen. Gleichzeitig soll die BIM-Methodik praxisnah vermittelt werden, indem digitale Bauwerksmodelle auf Basis von IFC-Daten in einer interaktiven Umgebung erfahrbar gemacht werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines modularen, flexibel einsetzbaren VR-Lehrsystems (Basisprojekt), das in verschiedenen ingenieurwissenschaftlichen Modulen genutzt werden kann. Zudem sollen durch netzwerkbasierte Nutzungsmöglichkeiten kollaborative, ortsunabhängige Lernformate ermöglicht und weiterentwickelt werden. Im Weiteren werden die technischen Komponenten und das Basisprojekt, in dem bis auf den IFC-Modellen, alle im Projekt entwickelten Komponenten enthalten sind, um Lehrveranstaltungen abzuhalten, vorgestellt.

VR-Brillen

Im Projekt iBuild kommen VR-Brillen zum Einsatz, die auf dem Android-Betriebssystem basieren. Konkret werden die Modelle Meta Quest 2, Quest 3 und Quest 3S verwendet. Diese autarken Headsets ermöglichen eine flexible und kabellose Nutzung der virtuellen Lernumgebung, sowohl im Einzel- als auch im classroom-Modus.

Unity

Für die Entwicklung der virtuellen Lernumgebung im Projekt iBuild wird die Game Engine Unity verwendet. Zum Einsatz kommt dabei die Version Unity 2022.3 LTS, die sich durch langfristige Unterstützung und Stabilität auszeichnet. Unity ermöglicht die effiziente Integration von 3D-Modellen, Interaktionslogik und Netzwerkfunktionen, wodurch eine plattformübergreifende und immersive VR-Erfahrung realisiert werden kann.

Screenshot der Benutzeroberfläche von Unitiy in der Version 2022.3 LTS (öffnet Vergrößerung des Bildes) — Benutzeroberfläche von Unitiy in der Version 2022.3 LTS

BIM-Software

Im Projekt iBuild wird für die Modellierung der Bauwerke vorrangig die BIM-Software Allplan verwendet. Entscheidend für die Integration in die VR-Umgebung ist jedoch nicht das spezifische Planungsprogramm, sondern der Export im IFC-4-Format, der auch von anderen BIM-Softwares unterstützt wird. Die automatische Materialzuweisung erfolgt derzeit ausschließlich für Allplan-Modelle. Bei der Nutzung anderer Programme ist die Zuweisung der Materialien manuell erforderlich, kann jedoch durch Wiederverwendung vorhandener Einstellungen deutlich vereinfacht werden

Benutzeroberfläche von Allplan mit einem Modell des A-Gebäudes am Campus Suderburg der Ostfalia Hochschule (öffnet Vergrößerung des Bildes) — Benutzeroberfläche von Allplan mit einem Modell des A-Gebäudes am Campus Suderburg der Ostfalia Hochschule

IFC-Importer

Der IFC-Importer bildet das Herzstück des Systems. Er wandelt digitale Bauwerksmodelle im offenen IFC-Format in nutzbare Unity-Prefabs um. Dabei bleiben sowohl die geometrischen Strukturen als auch alle wichtigen Metadaten wie Bauteilnamen, Klassen oder GUIDs erhalten. Dies erlaubt eine präzise Darstellung realer Planungsdaten innerhalb der virtuellen Umgebung.

UV-Generator

Der eigens entwickelte UV-Generator erzeugt automatisch Texturkoordinaten für Flächen, die aus IFC-Modellen importiert wurden. Dabei unterscheidet er zwischen vertikalen und horizontalen Flächen und erlaubt eine realitätsnahe Darstellung von Materialien wie Beton, Holz oder Glas. Auch individuelle Texturzuweisungen durch Benutzer sind möglich.

IFC-Explorer

Der IFC-Explorer ermöglicht eine strukturierte Navigation durch das Modell. Nutzende können gezielt Bauteile anhand ihrer Klassen, Namen oder GUIDs suchen und einblenden. Die visuelle Rückmeldung erleichtert die Analyse von Baugruppen und deren Eigenschaften.

Benutzeroberfläche des IFC-Gnerators in der VR-Brille (öffnet Vergrößerung des Bildes) — Benutzeroberfläche des IFC-Gnerators in der VR-Brille

Multiplayer-System

Durch die Netzwerkanbindung können mehrere Personen gleichzeitig dasselbe Modell erleben. Dabei wird nicht nur die Position, sondern auch die Blickrichtung, Interaktionen und Werkzeuge synchronisiert. So lassen sich virtuelle Rundgänge, Planbesprechungen oder Aufgabenlösungen gemeinsam realisieren – auch standortunabhängig.

Mehrere Nutzer in gemeinsamer VR-Sitzung

Interaktionstools

Ergänzend stehen Werkzeuge wie Laserpointer, Zeichenfunktion, Annotationen und Sichtbarkeitssteuerung zur Verfügung. Diese erlauben die Interaktion mit dem Modell auf intuitive Weise und unterstützen verschiedene didaktische Szenarien.

Zeichenfunktion im VR-Modell - Markierungen innerhalb eine 3D-Modells (öffnet Vergrößerung des Bildes) — Zeichenfunktion im VR-Modell

Einsatz in der Lehre

Das iBuild-System wird derzeit in mehreren Modulen des Bauingenieurwesens eingesetzt. Lehrveranstaltungen wie Stahlbetonbau 1, Ingenieurinformatik und Tragwerksplanung nutzen die VR-Modelle zur Veranschaulichung statischer Systeme, konstruktiver Detaillösungen oder bauteilorientierter Modellierungsprozesse.

Der Einsatz erfolgt überwiegend im I-Lab, einem VR-Labor mit mehreren Headsets, Großbildprojektion und leistungsfähigen Rechnern. Studierende erhalten hier die Möglichkeit, eigenständig oder im Team mit den Modellen zu arbeiten, reale Bauzustände zu analysieren und kommentierte Planbesprechungen durchzuführen.

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Das folgende Video zeigt einen typischen Einsatz im I-Lab der Ostfalia Hochschule: Studierende arbeiten unter Anleitung von Prof. Elsche mit VR-Brillen an einem digitalen Modell und erkunden ein komplexes Tragwerk interaktiv.

Kontakt und Downloadanfrage des Basisprojektes

Prof. Dr.-Ing. Björn Elsche

Prodekan, Fakultät Bau-Wasser-Boden

Gebäude C, Raum C 8, Suderburg

Professor für

• Baustatik und konstruktiver Ingenieurbau

Zuständig für internationale Beziehungen/Austausch

Optisches Messsystem

Finanzielle Förderung

Europäischer Fond für regionale Entwicklung (EFRE)

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Björn Elsche

Prodekan, Fakultät Bau-Wasser-Boden

Gebäude C, Raum C 8, Suderburg

Professor für

• Baustatik und konstruktiver Ingenieurbau

Zuständig für internationale Beziehungen/Austausch