De CAD-revolutie in de bouw

Van pen en tekentafel naar 3D-, 4D- of zelfs 5D-BIM: CAD heeft de manier van werken in de bouw is in korte tijd sterk veranderd – en zal dit in de toekomst blijven doen.

De intrede van computertechnologie heeft zowel de ontwerp- als maakindustrieën veel voordelen geboden. Processen kunnen beter beheerd worden en inspanningen kunnen worden geconcentreerd op het verhogen van de algehele efficiëntie en productiviteit. Tijd die voorheen verloren ging aan een handmatig en tijdrovend ontwerp- en correctieproces, is bespaard met de introductie van Computer Aided Design.

Computer Aided Design

De introductie van Computer Aided Design (CAD) heeft geleid tot toegenomen productiviteit over de hele wereld. CAD is het gebruik van computertechnologie ter ondersteuning van het ontwerpen van een product en bevat alle activiteiten van een ontwerpproces. Hierdoor is het mogelijk om een conceptidee uit te werken tot een te fabriceren product met alle bijbehorende specificaties. CAD-software wordt gebruikt om de productiviteit van het ontwerpproces te verhogen, de kwaliteit van het ontwerp te verbeteren, communicatie te verbeteren via documentatie en een database voor productie te creëren.

Verschillende types CAD software

Er wordt binnen CAD onderscheid gemaakt tussen 2D-, 2½D- en 3D-systemen:

• 2D-systemen worden gebruikt om technische tekeningen te maken;
• 2½D-systemen zijn een uitbreiding met diepte voor CNC-gestuurde machines (CAM);
• 3D-systemen, die werken met draad-, oppervlakte-, volume- of solid-modellen.

De stap na de 3D-systemen is BIM. Het concept en begrip van Bouwwerk Informatie Modellen (BIM) staat de laatste jaren volop in de belangstelling en het gebruik van de term BIM is circa 15 jaar in omloop. Het concept rond BIM is echter niet nieuw en gaat al 30 jaar terug:

1975

Het eerste document dat een concept omschrijft dat we nu kennen als BIM was de beschrijving van een werkend prototype Building Description System van Charles M. Eastman, gepubliceerd in het AIA Journal in 1975. Hier is voor de eerste keer sprake van interactief gedefinieerde elementen, waar de informatie over zaken als plattegrond, gevel, perspectief en doorsnede is gevat in dezelfde beschrijving van een element. Alle wijzigingen hoeven maar één keer te worden uitgevoerd en daarmee wijzigen de gegevens in alle andere tekeningen mee. Gegevens over de kosten, hoeveelheden en materialen konden eenvoudig worden gegenereerd.

1986

De eerste keer dat de term Building Modeling werd gebruikt met de betekenis zoals we dit van BIM kennen, verscheen in 1986 in een artikel van Robert Aish. Aish benadrukte het belang van een goede representatie (bijvoorbeeld in 3D) en een geïntegreerd CAD-systeem voor een efficiënte samenwerking tussen multidisciplinaire teams.

1992

Van Building Model was het een kleine stap maar Building Information Model, ofwel BIM. Deze term werd voor de eerste keer gebruikt in een stuk 'Automation in Construction' uit 1992 door G.A. van Nederveen en F. Tolman. In dit stuk werd beschreven hoe aspect-modellen van verschillende partijen in het bouwproject samen een referentiemodel vormden voor het gebouw.

BIM vandaag de dag

Vandaag de dag wordt BIM omschreven als een werkmethodiek waarbij in een 3D Bouw Informatie Model integraal wordt samengewerkt door diverse disciplines in de bouwsector. De standaardisatiecommissie van het Amerikaanse National BIM Standard beschrijft BIM als: “Building Information Modeling (BIM) is een digitale representatie van alle fysieke en functionele kenmerken van een gebouw. Een BIM-model is een gedeelde kennisbron of bestand met informatie over het gebouw dat dient als een betrouwbare basis voor het nemen van besluiten tijdens de gehele levenscyclus van het gebouw.”

Een BIM-model zoals we dat vandaag de dag kennen, is dus een hulpmiddel dat gebruikt wordt gedurende het hele bouwproces: van het eerste ontwerp, gedurende de bouw, tijdens het beheer en tot de sloop van het gebouw.

Is generative design de toekomst?

CAD is in de loop van de jaren sterk gegroeid en radicaal veranderd - en dit zal het met de tijd ook zeker blijven doen. De belangrijkste aspecten van toekomstige CAD-technologieën en –software zijn gemak en snelheid. Het ontwerpproces dient uiteindelijk sneller, efficiënter en gemakkelijker te worden gemaakt. Met generative design kunnen deze 3 doelstellingen worden bereikt.

Generative design software gebruikt de ontwerpdoelstellingen en ingegeven parameters zoals materiaal, bouw- of maakmethode en kosten om hier vervolgens met de rekenkracht van de cloud mee aan de slag te gaan. De cloud rekenkracht genereert verschillende ontwerpopties. Ontwerpopties die zo complex kunnen zijn, dat het dagen of weken zou kosten om zelf te bedenken en uit te werken in de huidige 3D CAD-software. En dankzij 3D-printing is het mogelijk om dergelijke complexe ontwerpopties ook daadwerkelijk te gaan produceren.

Door generative design zal de rol van ontwerpers, engineers en modelleurs gaan verschuiven. Van het gebruik van de computer als tool om te tekenen, naar co-creatie met technologie en het bepalen van doelen en criteria. Uiteindelijk zal het bepalen van het beste ontwerp worden overgelaten aan de technologie.

Tekst: Stefan Jansen, Stabiplan 

Afbeelding 1: BIM-model Unica, project: World Forum Den Haag

Afbeelding 2: BIM-model DRS, project: Floreshuis