3D-Schlösser, Burgen, Festungen und Ruinen
Vorwort: 3D-Schlösser und Burgen
Schlösser, Burgen, Festungen und Ruinen sind ein wichtiger Abschnitt in der Geschichte und Architektur in Europa (Mittelalter).
Wie können 3D-CAD-Leistungen wie 3D-Visualisierungen & Animationen für den Erhalt, die Sanierung oder den Neubau von Schlösser und Burgen sinnvoll und effektiv genutzt werden.
Bei der Sanierung von denkmalgeschützten Gebäuden, Brücken oder historischen Anlagen können ebenfalls 3D-Dienstleistungen werden.
Anhand eines Projekts „Neubauplanung Burghotel“ will ich es kurz erläutern.
Hier am Beispiel „Neubauplanung Burghotel“ spielte Aufmaß keine große Rolle, aber bei jeder Sanierung und Erweiterung ist ein korrektes Aufmaß extrem wichtig.
Die Grundlage aller Planungen und Kalkulationen ist ein vernünftiges exaktes Aufmaß inkl. Fotodokumentation von Gebäuden (Innen & Außen) und Außenanlagen.
Speziell bei Schlösser & Burgen gibt es sehr viele unregelmäßige krumme, runde Wände, Räume, Bauteile.
Es existieren viele aufwendige Stuckarbeiten und komplizierte Dachformen.
Deshalb bietet sich hier ein sehr neues exaktes und schnelles Aufmaß-Scan-Verfahren sehr gut an – 3D-Laserscanning! Es kann entweder mit Stativ, Rucksack oder außen mit einer Drohne erfolgen.
Ein Ziel im Projekt war die richtige größenmäßige und vor allem höhenmäßige Einordnung des Burghotels am Standort (auf dem Berg mit Felsen). Deshalb wurde Vorort ein „3D-Laserscanning“ durchgeführt.
Diese 3D-Daten (riesige Punktwolken) können für CAD-Systeme genutzt werden, indem man ein „digitales Gelände-Modell“ kurz DGM später erstellt. Jeder Fels im Gelände konnte genau lokalisiert werden.
Mehr dazu s. 3D-Laserscanning
„saubere“ Grundrisse durch Nutzung von 3D-CAD
Hier geht es um genaue „saubere“ kopierbare 3D-Planunterlagen. Was meine ich mit „sauber“?
Es hat keinen Sinn, einfach eine riesige Anlage wie hier das geplante Burghotel einfach im CAD in 2d zu zeichnen.
Hier müssen einige Merkmale unbedingt beachtet werden, die sehr wichtig sind:
- Referenzpunkte definieren
- Achsen definieren
- Einhaltung rechter Winkel und paralleler Wände
- gleichmäßige einheitliche Fenster und Türenmaße
- absolut korrekte Bemaßung (millimetergenau, Anzeige aber auf 5 mm)
- saubere genaue Winkel
Nur so ist gewährleistet, das Alles passt, speziell wenn Änderungen eingearbeitet werden müssen (wie z.B. Vergrößerung des Burghofes). Auch wenn man alle Grundrisse am Ende übereinander legt, müssen geschossübergreifende Bauteile wie z.B. Aufzüge exakt übereinander stehen! Man kann nicht jeden Grundriss, Ansicht und Schnitt getrennt behandeln. Das ist die Kunst von 3D-CAD in der Architektur s. auch „digitales Handwerk“
Die vorhandenen Grundrisse wurden von einen Studenten ohne CAD-Berufserfahrung gezeichnet und sahen auf den ersten Blick (ausgedruckter Plan) ganz gut aus, waren aber beim Messen im CAD extrem fehlerhaft (jedes Fenster anderes Maß, Winkel=willkürlich, Wände schief, Bemaßung manuell, Geschosswände nicht übereinander, usw.)
Deshalb musste der erste Grundriss EG (ich nenne ihn „Master-Grundriss“) komplett neu gezeichnet werden (natürlich in 3d mit Autodesk Revit 2016).
3D-CAD-Modellierung
Für eine schnelle 3D-Ansicht (Perspektive von oben) des gesamten Burghotels waren die vorhanden Daten ausreichend. Aber man sieht schon hier viele Ecken in 3D, die nicht stimmen können, und das bei einen Neubau.
Bei der Dachgestaltung wird es dann extrem chaotisch, wenn darunter ständig die Wände hin und her geschoben werden und das Dach jedes mal aufwendig angepasst werden muss. Ebenso bei geplanten Gewölbedecken, wenn das halbe Burghotel angehoben werden muss.
Hier die gleiche 3D-CAD-Perspektive als Drahtgitteransicht in Autodesk Revit.
3D-Geschosshöhen & 3D-Schnitte & 3D-Treppen
Die vorhandene Definierung von Geschosshöhen (von Etage zu Etage) war absolutes chaotisch.
Im gesamten Gebäude hatte fast jedes Bauteil eine andere Höhe oben und unten – total chaotisch. Hätte man es so gebaut, wäre eine Vielzahl von Stufen und unterschiedlichen hohen Treppen das Resultat gewesen. Von den auftretenden Problemen mit der HKS-Planung und den Kostenmehraufwand will ich gar nicht reden.
Ziel: möglichst wenige und einheitliche Geschosshöhen
Der riesengroße Vorteil von 3D-CAD ist auch die nachträgliche Änderung von Höhen. Dazu müssen aber im ersten Schritt alle Bauteile (Wände, Türen, Fenster, Dächer) exakt und „sauber“ an fest definierbare Ebenen(Geschossebenen) gebunden werden. Ist dies der Fall, werden durch eine „einmalige“ Änderung der Ebenen-Höhe (z.B. Erhöhung Fußbodenaufbau, nachträglicher Einbau Kellergewölbe), sämtliche Bauteile vollautomatisch in der Höhe angepasst. Daraus kann man relativ leicht wieder einen 2D-Schnitt als Plan herstellen. Auch animierte 3D-Schnitte durch das ganze Bauwerk sind möglich. Es ist auch eine minimale Anzahl von Geschossebenen zwischen den Bauabschnitten anzustreben.
3D-Schnitte & 3D-Treppen / Bauteile
An dieser Stelle müssen ebenfalls unbedingt alle Treppen in 3D erstellt und ihre Parameter (Steigung, Lauflinie, Platzbedarf, Höhen usw. ) genau überprüft werden.
Auch durchgängigen Bauteile im Gebäude wie Schornsteine, Aufzüge, Decken und Fundamente müssen genau übereinander und höhenmäßig exakt modelliert werden.
Erstellung "Digitales Gelände-Modell" - DGM
Das notwendige "Digitale Gelände-Modell" der realen Landschaft (geplanter Standort) kurz DGM genannt, wurde aus einer Kombination unterschiedlichster Daten (3D-Punkwolken, GIS-Daten, 3D-Höhenlinien usw.) erstellt.
Heutzutage ist es relativ einfach, entsprechende amtliche korrekte Vermessungskarten zu besorgen.
Hier wurden Höhenlinien aus digitalen Vektorkarten in 3D-MAX eingelesen, genau positioniert (Ausrichtung nach Norden) und auf die jeweilige Höhe gebracht. Daraus konnte der Computer ein vermaschtes Netzmodell > „Digitales 3D-Geländemodell“ (DGM) erzeugen.
Mit Spezialsoftware kann man sogar mit einen DGM Regen erstellen und von allen Seiten beobachten, wohin das Wasser abfließt und wo es sich sammelt (Überschwemmungsanalyse s. letztes Bild).
3D-Option: Analyse Sonnenstand mit Schattenwurf
Wenn das gesamte Bauwerk und das reale Gelände komplett in 3D erstellt sind, gibt es noch eine weitere schöne 3D-Option im Animationsprogramm 3DStudioMax oder in modernen CAD-Systemen.
Nach Eingabe der genauen Ortsposition und Himmelsrichtung wird eine realistische Sonne erstellt. Jetzt kann relativ einfach und interaktiv der Schattenwurf des Burghotel zu jeder Jahres- und Tageszeit analysiert werden. Das Ziel der Analyse war die maximale Beleuchtung im Burghof mit Tageslicht.
Als Folge dieser „Sonnenstand-Analyse“ wurden schon ganze Bauwerke (Luxushaus) am Baustandort komplett gedreht und in der Höhe tiefer oder höher versetzt.
Die endgültige Position wurde dann Bild für Bild gerechnet (render) und als Film (3D-Animation) ausgegeben. s. hier Youtube-Film
„echte“ 3D-Visualisierungen im realen Umfeld (Foto)
Eine wichtige Frage (Aufgabe) bei diesen Projekt war, wie sehr sich das geplante Burghotel in die bestehend Landschaft einfügt.
Außenanlagen - Strassen - mittelalterliches Dorf
Zum Schluss ist auch eine grobe 3D-Planung von Außenanlagen sinnvoll.
Zur Außengestaltung gehören Straßen und Zufahrten für Fahrzeuge (Rettungswege, möglichst geringer Steigung mit DGM prüfen, ausreichender Wenderadius, usw.).
Hier wurden noch ein mittelalterliches Dorf (Wege, Handwerker, Gaukler,Schausteller) außerhalb der Burg geplant. Hier kann ein frei definierbarer Kameraweg aus Augenhöhe mit der Burg als Hintergrund erstellt werden und als Film (Animation) berechnet werden.
So lassen sich ganze Park- und Schlossanlagen virtuell im Computer vorab begehen. Selbst Bäume und Büsche kann man vorab virtuell wachsen, ja sogar blühen lassen um ein Eindruck zu erhalten, wie der Park in zig Jahren aussieht.
- 3D-Familien-Stammbaum inkl. 3D-Wappen
- 3D-Dokumentation Innen
- 3D-Dokumentation außen inkl. Umgebung
- 3D-Scan Dokumentation (Brand, Krieg, Archivierung)
- 3D-Innenraum-Visualisierungen
- 3D-Garten-Park-Planung (3D-Vorab-Visualisierungen & Animationen aussen)
- 3D-Premium-Modelle: 3D-gedruckte „Premium-Modelle“ einer Burg oder Schlosses zum Anfassen
- 3D-Archiv zentral