In einer Zeit rascher technologischer Entwicklungen stellt die Integration der immersiven Technologien, die durch Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR), Mixed Reality (MR) und die umfassende Kategorie der Extended Reality (XR) definiert sind, im Bereich des Bauwesens einen weiteren evolutionären Schritt der digitalen Transformation dar. Diese Technologien eröffnen innovative Wege, wie wir mit unserer Umgebung interagieren, sie erweitern und neu gestalten können.
VR versetzt einen vollständig in die digitale Umgebung, was eine vollständige Immersion ermöglicht, während AR die reale Welt mit digitalen Informationen und Objekten anreichert. MR kombiniert Elemente beider, indem es eine nahtlose Integration von realen und virtuellen Welten schafft. XR als Oberbegriff umfasst all diese Technologien und ist entscheidend für das Verständnis ihrer Konvergenz und einzigartigen Anwendungsmöglichkeiten.
Die Lernergebnisse des Moduls sind in drei Hauptbereiche gegliedert: Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen. Jeder Bereich ist darauf ausgerichtet, ein tiefes Verständnis und praktische Fähigkeiten zu entwickeln, die für die effektive Anwendung und Analyse von XR in verschiedenen Kontexten erforderlich sind. Von der Erforschung grundlegender Konzepte und Technologien bis hin zur Entwicklung von Fähigkeiten für ihre Anwendung und Bewertung, zielt dieses Modul darauf ab, Studierende mit den notwendigen Werkzeugen auszustatten, um in der sich ständig entwickelnden Welt der immersiven Technologien erfolgreich zu sein. Darüber hinaus werden die Studierenden erkennen, wie XR einen bedeutenden kulturellen Wandel im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung einleiten, der sich über das Bauwesen hinaus auf alle Lebensbereiche, von der akademischen Lehre bis hin zum Privatleben, erstrecken kann. Dieses Modul bietet nicht nur einen Einblick in die zukünftige Arbeitswelt im Bauwesen, sondern bereitet die Teilnehmener auch auf eine interaktive, zeit- und ortsunabhängige Nutzung dieser Technologien in verschiedenen Bereichen vor, was ihnen sowohl beruflich als auch privat von Nutzen sein wird.

Kenntnisse (Wissen und Verstehen):

• Grundlagen von XR
  • Die Studierenden sollen die grundlegenden Konzepte und Unterschiede zwischen XR (VR, AR und MR) verstehen.
• Technologische Grundlagen
  • Ein Verständnis der technologischen Grundlagen von XR, einschließlich Hard- und Software.
• Kritische Analysefähigkeiten
  • Die Entwicklung von kritischen Analysefähigkeiten zur Bewertung des Technologieeinsatzes von XR, einschließlich der Vor- und Nachteile.
• Vergleich mit konventionellen Technologien
  • Die Studierenden sollen XR im Kontext von traditionellen Technologien wie BIM und CAD untersuchen und die Unterschiede klar identifizieren.
• Zukunft des Bauwesens
  • Verständnis der Herausforderungen und Chancen von XR für die Zukunft des Bauwesens.

• Technische Kompetenz in XR
  • Praktische Fähigkeiten im Umgang mit XR-Tools erlangen, basierend auf den technologischen Grundlagen, die im Kenntnisteil erworben wurden.
• Anwendung von XR in der Planung
  • Anwendung von XR-Technologien in Planungsprozessen, um das Verständnis der Möglichkeiten und Herausforderungen dieser Technologien im realen Kontext zu vertiefen.
• Direkte Interaktion mit 3D-Modellen
  • Fähigkeit zur Manipulation von 3D-Modellen in XR-Umgebungen entwickeln, um das Verständnis der Interaktion zwischen realen und virtuellen Objekten zu erweitern.
• Integration von XR mit BIM und CAD
  • Einsatz von XR in Kombination mit BIM und CAD, um die Vorteile dieser Technologien in der Bauplanung und -visualisierung zu maximieren.
• Entwicklung von Visualisierungsfähigkeiten
  • Entwicklung der Fähigkeit, komplexe Bauwerksentwürfe und -modelle zu visualisieren, was auf dem Verständnis von XR und dessen Unterschied zu traditionellen Technologien basiert.

• Lösungsorientiertes Denken durch XR
  • Entwicklung von Problemlösungsstrategien unter Einsatz von XR-Technologien, um kreative und innovative Lösungen für baubezogene Herausforderungen zu fördern.
• Analyse von Fallstudien
  • Analyse von Fallstudien, um die realen Auswirkungen und Potenziale von VR/AR/MR im Bauwesen zu erfassen und zu bewerten, was ein tieferes Verständnis für die praktische Anwendung dieser Technologien ermöglicht.

• Kollaboration in VR/AR-Umgebungen
  • Entwicklung der Fähigkeit, effektiv und kooperativ in virtuellen Umgebungen zu arbeiten, einschließlich der Koordination von Teams und der gemeinsamen Problemlösung in V/AR-basierten Projekten.
• Förderung interdisziplinärer Zusammenarbeit
  • Anregung und Unterstützung der Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Fachbereichen, um das volle Potenzial von XR-Technologien in verschiedenen Anwendungsbereichen zu nutzen.
• Anpassungsfähigkeit an verschiedene Technologien
  • Entwicklung der Kompetenz, flexibel mit verschiedenen XR-Systemen umzugehen, inklusive der schnellen Einarbeitung in neue Technologien und Plattformen.
• Bewerten von XR-Anwendungen
  • Erlernen, wie XR-Anwendungen in Bezug auf ihre praktische Anwendbarkeit und Wirtschaftlichkeit bewertet werden können, einschließlich der Analyse von Kosten-Nutzen-Verhältnissen und der Identifizierung von Einsatzmöglichkeiten in spezifischen Projekten.

Keine

In diesem Modul werden die Teilnehmener nicht nur in die technischen Aspekte von XR im Bauwesen eingeführt, sondern auch mit einer neuen Lernkultur vertraut gemacht. Diese innovativen Technologien verändern nicht nur die Art und Weise, wie wir lernen und lehren, sondern auch wie wir interagieren und zusammenarbeiten. Während der Fokus des Moduls auf den direkt für die Baubranche relevanten Kategorien Bauwerksentwurf, Bauwerksplanung und Bauausführung liegt, werden auch die Bereiche Baubetrieb, historische Rekonstruktion und Denkmalschutz sowie Ausbildung und Schulung behandelt. Diese ganzheitliche Herangehensweise ermöglicht es den Teilnehmenden, die breite Anwendbarkeit von XR im Bauwesen und darüber hinaus zu erkennen und zu nutzen.

In Bezug auf die definierten Lernziele sind folgende Aktivitäten geplant:
Kenntnisse:

• Einführung in XR-Technologien: Überblick über die Grundlagen, historische Entwicklung, und aktuelle Trends.
• Vergleich von XR mit BIM und CAD: Detaillierte Analyse der Unterschiede und Gemeinsamkeiten.
• Potenziale und Herausforderungen von XR im Bauwesen: Diskussion über zukünftige Entwicklungen und deren Auswirkungen, sowie aktueller Studien und Fallbeispiele.

• Praktische Anwendung von XR-Tools: Hands-on-Übungen mit verschiedenen Softwarelösungen.
• Planungsprozesse mit XR: Fallstudien und Projektarbeit zur Integration von XR in reale Bauprojekte.
• Interaktion mit 3D-Modellen: Übungen zur Manipulation und Anpassung von Modellen.
• Sicherheitsanwendungen von AR: Einsatzszenarien und Simulationen zur Verbesserung der Baustellensicherheit und zum Betrieb von Bauwerken.

• Kollaborative Projektarbeit in VR/AR-Umgebungen: Gruppenprojekte zur Förderung von Teamarbeit und Problemlösung.
• Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Workshops und Diskussionsrunden mit Experten aus verschiedenen Fachbereichen.
• Fallstudienanalyse und kritische Bewertung: Untersuchung realer Beispiele zur Beurteilung der Praktikabilität und Wirtschaftlichkeit.

• Einsatz von VR für immersive Entwurfserlebnisse und direkte Modellierung in virtuellen Umgebungen.
• M/AR-Anwendungen zur Überlagerung von Entwürfen in realen Umgebungen und zur interaktiven Gestaltung.

• Integration von V/AR in BIM-Prozesse zur Visualisierung und Interaktion mit Bauplänen.
• Entwicklung von V/AR-Szenarien zur effektiven Kommunikation von Bauplänen und zur Kollaboration im Planungsteam.

• Anwendung von AR zur Visualisierung von Bauplänen vor Ort, Überprüfung der Übereinstimmung und zur Identifikation potenzieller Probleme.
• Nutzung von VR zur Simulation von Bauprozessen und zur Schulung von Arbeitern in sicheren, kontrollierten Umgebungen.

• VR/AR-Technologien zur Unterstützung des Facility Managements, beispielsweise durch interaktive Wartungsanleitungen.
• AR-Anwendungen für schnelle Zugriffe auf Baupläne und technische Daten während der Wartungsarbeiten.

• VR-Visualisierung historischer Gebäude und Strukturen zur Bildung und zum kulturellen Verständnis.
• AR-Unterstützung bei Restaurierungsarbeiten, um den Originalzustand und historische Details hervorzuheben.

• Entwicklung und Einsatz von XR-Modulen für die Ausbildung im Bauwesen, einschließlich virtueller Baustellenbesuche und interaktiver Lernszenarien.
• Anwendung von XR in der Schulung von Handwerkern und Facharbeitern, z.B. durch Simulation realer Bauumgebungen.

Ralf Dörner, Wolfgang Broll, Paul Grimm, Bernhard Jung: Virtual und Augmented Reality (VR/AR): Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität; Springer Vieweg Verlag, (2019)
Armin Grasnick: Grundlagen der virtuellen Realität: Von der Entdeckung der Perspektive bis zur VR-Brille Springer Vieweg Verlag, (2020)
Indika Wijesooriya: Mastering Augmented Reality Development with Unity: Create immersive and engaging AR experiences with Unity, BPB Publications, (2023)
Horst Orsolits, Maximilian Lackner: Virtual Reality und Augmented Reality in der Digitalen Produktion, Springer Gabler, (2020)
Sabine Seufert, Siegfried Handschuh: Generative Künstliche Intelligenz: ChatGPT und Co für Bildung, Wirtschaft und Gesellschaft, Schäfer Poeschel Verlag, (2024)

Vortrag, Übungen und Projektarbeiten

Integrierte Modulprüfung
Abschließender Prüfungscharakter: schriftliche Projektarbeit.