Verbundprojekt: Lebenszyklus von Beton ‐ Ontologie‐Entwicklung für die Prozesskette der Betonherstellung (LeBeDigital); Teilvorhaben: Ontologien und Workflows für Prozesse, Modelle und Abbildung in Datenbanken

Abstract

Unter den Konstruktionswerkstoffen des Bauwesens nimmt Beton eine führende Rolle ein. Er zeichnet sich durch eine enorme Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Anforderungen aus. Lange betraf die Weiterentwicklung vornehmlich den technischen Fortschritt, in den letzten Jahrzehnten sind zunehmend auf den ganzen Lebenszyklus zu beziehende, materialbezogene Aspekte des Umwelt-/Klimaschutzes hinzugekommen, mit besonderem Augenmerk auf Ressourceneffizienz und Vermeidung von klimaschädlichen Emissionen. Mit dieser aktuellen Entwicklung geht eine zunehmende Komplexität hinsichtlich der Ausgangsstoffe, Rezepturen und des Herstellprozesses einher. Um die Wirtschaftlichkeit gleichzeitig mit verschiedenen Aspekten der Nachhaltigkeit und technischen Leistungsfähigkeit einer konkreten Betonkonstruktion zu optimieren, ist die Verfügbarkeit nachvollziehbarer und verifizierter Materialdaten unabdingbar. Vor diesem Hintergrund hat sich das Verbundprojekt LeBeDigital das Ziel gesetzt, die Basis für ein allgemein verfügbares und für den Prozess der Betonherstellung maßgeschneidertes Daten- und Wissensmanagement zu schaffen. Gelingt es, die Interoperabilität betonbezogener Daten zu verbessern, zunächst für die anwendungsnahe Forschung und Prüfung, perspektivisch aber auch die in unübersichtlich viele Einzelakteure fragmentierte Bauindustrie, ist ein sprunghafter Innovationsschub möglich. Für das Verbundprojekt wurde der Fokus zunächst auf den Herstellprozess von Beton gelegt, weil ein Perspektivwechsel vom deskriptiv (in Regelwerken) vorgezeichneten Betonentwurf zum wissensbasierten, performanceorientierten Materialdesign besonders signifikante Fortschritte verspricht. Zudem ist der Herstellungsprozess materialtechnisch betrachtet der maßgebliche Teil des Lebenszyklus, weil hier die Weichen für die vielen nachlaufenden Prozesse gestellt werden, wie z.B. die Bauwerks-Instandhaltung und die hochwertige Rezyklierung, welche idealerweise in der Erzeugung neuer Ausgangstoffe für Beton mündet. Diese weiteren Aspekte wurden bei der Projektbearbeitung permanent berücksichtigt, insbesondere mit dem Ziel der späteren Erweiterbarkeit und der Anschlussfähigkeit. Ziel der Digitalisierung war es dabei, skalenübergreifend die für die Betonherstellung relevanten, experimentellen und simulierten Daten wissensbasiert zu verknüpfen, zu validieren und für zukünftige Anwendung nutzbar zu machen. Dafür wurden Ontologien und Workflows mit dem Anspruch entwickelt, öffentlich zugängliche Erfahrungs- und Forschungsdaten auf hohem Niveau und mit tiefem Informationsgehalt über Grenzen von Forschungseinrichtungen und Firmen hinweg nachhaltig nutzbar zu machen. Angestrebte Effekte, die für die Industrie mit einer nachhaltigkeits- und kostenbezogenen Effizienzsteigerung einhergehen, sind z.B. eine verbesserte Grundlage für numerische Simulationen zur Materialoptimierung oder für die Steuerung und Automatisierung der Produktion von Betonfertigteilen.