Konsistente Konstruktionsfunktionalitäten mit mehrfach verknüpften Semantiken auf der Grundlage einer polyedrischen Zerlegung des Raums

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Huhnt
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578449518

Geometrisches Modellieren ist grundlegend für die zu bearbeitenden Aufgaben in der Architektur und in allen Ingenieurdisziplinen. Die Fähigkeit, digitale Modelle korrekt im Rechner abzubilden und verändern zu können, ist zentral für alle Prozesse vom Entwurf über die Berechnung, die Konstruktion, die Herstellung und den Betrieb. Das vorgeschlagene Projekt adressiert vorhandene Herausforderungen der geometrischen und topologischen Modellierung von Gebäudemodellen. Es basiert auf einer Zerlegung des Raums für die Modellierung von Bauteilen und Räumen. Der Ansatz basiert auf einer vollständigen Zerlegung des unbegrenzten Euklidischen Raums in Domänen. Diese können konvex oder konkav, begrenzt oder unbegrenzt sowie einfach oder mehrfach verbunden sein. Im Gegensatz zu existierenden Ansätzen garantiert diese Zerlegung ein Modell ohne Lücken und Überschneidungen. Zur Manipulation stehen zwei grundlegende Operationen zur Verfügung: Das Aufteilen einer Domäne in zwei benachbarte Domänen sowie das Vereinigen zweier benachbarter Domänen. Das vorgeschlagene Projekt verfolgt zwei zentrale Ziele. Zum einen werden Konstruktionsfunktionalitäten untersucht, die heute standardmäßig in digitalen Modellierungswerkzeugen verfügbar sind. Diese Funktionalitäten, wie beispielsweise die Konstruktion eines extrudierten Körpers, werden systematisch auf elementare Operationen des Aufteilens und Vereinigens von Domänen abgebildet. Die wissenschaftliche Herausforderung liegt in der Entwicklung effizienter Abbildungsvorschriften, die es Nutzern ermöglichen, ihrer gewohnten Arbeitsweise in der digitalen Modellierung zu folgen und gleichzeitig die Vorteile der Raumzerlegung zu nutzen. Das zweite Ziel ist die Integration verschiedener semantischer Ebenen. Die topologischen Domänen müssen flexibel unterschiedlichen semantischen Objekten und Eigenschaften zugeordnet werden können. Dies ermöglicht sowohl die Modellierung der physischen Bauteile als auch verschiedener funktionaler Bereiche innerhalb eines Gebäudes, etwa für energetische Zonen oder WLAN-Abdeckungsbereiche. Das vorgeschlagene Projekt stellt damit die wissenschaftliche Grundlage zur Nutzung einer Raumzerlegung im Bauwesen bereit. Der Ansatz schlägt eine Brücke zwischen getrennt verwalteten geometrischen und topologischen Daten einerseits und semantischen Daten andererseits, wobei die topologische Konsistenz durchgängig gewährleistet wird. Dies bildet die Basis für robuste, konsistente und vernetzte Gebäudemodelle.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen