SMEC entwirft die Anschlussstelle N4 Montrose in Südafrika zur Verbesserung der Verkehrsmobilität

Reality Modeling, kollaborativer Entwurf und VR-Technologie

Zu Beginn des Entwurfsprozesses entschied sich SMEC für den Einsatz von Drohnen, um Bilder des Geländes aufzunehmen und aus den Fotos mit iTwin Capture Modeler ein Reality Mesh zu erstellen, das einen genauen Kontext der Topographie und der Logistik des Standorts lieferte, um mögliche Alternativen für den Entwurfsvorschlag zu bewerten. „Wir haben dieses skalierbare Netz als Hintergrund für unsere Konzeptentwürfe verwendet, ohne das wir nicht in der Lage gewesen wären, Mengen genau zu berechnen oder sogar die geometrische Machbarkeit verschiedener (Entwurfs-)Optionen zu beurteilen“, sagte W. McLachlan. Die digitale Umstellung von der 2D- auf die 3D-Umgebung eröffnete den Konstrukteuren von SMEC neue Möglichkeiten zur Wertsteigerung, da sie die erfassten und Entwurfsdaten auf eine Art und Weise modellieren konnten, die sich mit traditionellen gedruckten Zeichnungen nicht wiedergeben lässt. Die Integration von LumenRT bot eine Umgebung mit virtueller Realität (VR), um dem Kunden den Konzeptentwurf in einem realen Kontext visuell zu präsentieren und zu vermitteln und so ein besseres Verständnis für das gesamte Umbauprojekt der Anschlussstelle zu schaffen.

Während der Feinentwurfsphase richtete SMEC eine kollaborative Modellierungsumgebung mit OpenRoads ein, um die Brücken- und Korridormodellierung zu integrieren, und überlagerte das 3D-Entwurfsmodell mit dem skalierbaren Reality Mesh. Die vernetzte digitale Lösung erleichterte die Kollisionserkennung, die Bausimulation, die Berechnung der Material- und Erdbaumengen und die Integration der Entwurfsabläufe innerhalb des multidisziplinären Teams. Vor der Digitalisierung stand SMEC vor der Mammutaufgabe, die umfassenden Arbeitsabläufe und Daten zu koordinieren und zu integrieren, die nun in einem digitalen Modell zentralisiert und optimiert vorliegen, welches im Zuge des Projektfortschritts automatisch aktualisiert werden kann. Der Export des digitalen Modells in eine Umgebung mit VR ermöglichte es SMEC, den Input und die Zustimmung der Interessengruppen in Echtzeit einzuholen und das Modell im Laufe der Entwurfsentwicklung entsprechend weiter zu verfeinern, um schließlich einen vollständig digital gesteuerten Bau zu realisieren. „Die Übertragung des gesamten Projekts in den 3D-Bereich und insbesondere in VR ermöglichte es allen Beteiligten, das fertige Projekt noch vor Baubeginn zu erleben“, so W. McLachlan.

Digitale Innovation setzt Maßstäbe für zukünftige Verkehrsprojekte

Die Anwendungen von Bentley trugen dazu bei, die Entwurfsiteration durch sehr schnelle Verarbeitungs- und Ausgabezeiten sowie erweiterte Modellierungsfunktionen zu beschleunigen. „Dadurch war es möglich, in Rekordzeit einen finalen praktikablen Entwurf zu erstellen, sodass die Beschaffung für den Bau innerhalb eines kurzen Zeitrahmens erfolgen konnte“, so W. McLachlan. Im Verlauf des Feinentwurfs ermöglichten die leistungsstarken Funktionen für Korridormodellierung und die Interoperabilität von OpenRoads genaue Berechnungen für Erdarbeiten und Fahrbahnbeläge. Außerdem wurde dadurch eine reibungslose Koordinierung mit dem Entwurfsteam für die Brückenbauwerke ermöglicht. So konnte die Verwendung von Beton auf ein Minimum reduziert werden, was wiederum den CO₂-Fußabdruck des Projekts insgesamt verringerte. Die Arbeit in einer vernetzten digitalen Umgebung straffte die Arbeitsabläufe und reduzierte die benötigte Modellierungszeit um etwa 2.500 Stunden, wodurch 2,5 Mio. ZAR (ca. 121.844 Euro) an Entwurfskosten eingespart wurden. In Kombination mit iTwin Capture Modeler trug die integrierte digitale 3D-Entwurfslösung auch dazu bei, den Entwurf des Knotenpunkts so zu gestalten, dass die Auswirkungen auf die Umwelt minimiert wurden, da geschützte Bäume und Vegetation geschont wurden.

Zu Beginn des Projekts beabsichtigte SMEC, den Entwurf mit einer 3D-Visualisierung als Endprodukt zu entwickeln und traditionelle 2D-Zeichnungen für den Bau zu erstellen. Die Herausforderungen bei der Umsetzung eines Konzeptentwurfs veranlassten SMEC dazu, innovative digitale Lösungen mit 3D-Modellierung und VR zu finden. Das Unternehmen änderte seine Denkweise und betrachtete die Visualisierung nicht mehr als Nebenprojekt, sondern als Teil des Modellentwicklungs- und Kommunikationsprozesses. Das Projekt wurde als Lern- und Entwicklungsmöglichkeit für Digital Engineering genutzt, um die digitalen Arbeitsabläufe von SMEC für 3D-Entwurf und eine Bibliothek mit 3D-Objekten – wie Straßenschilder, Entwässerungsstrukturen und Lichtmasten – aufzubauen, die bei einer Vielzahl anderer südafrikanischer Verkehrsprojekte eingesetzt werden können. Der Erfolg hat den Weg dafür geebnet, dass VR bei künftigen Projekten mit viel weniger Aufwand eingesetzt werden kann. „Der langfristige Plan sieht vor, dass der Einstieg in die virtuelle Welt nur noch eine Frage des Klickens auf die richtigen Knöpfe sein wird“, so W. McLachlan.