Was bedeutet Modellierungstoleranz?
Die Modellierungstoleranz ist die vorab vereinbarte zulässige Abweichung zwischen der gemessenen Bestandsgeometrie – meist einer registrierten Punktwolke – und der Geometrie des daraus erstellten CAD- oder BIM-Modells.
Eine Toleranz ist damit kein nachträglich gemessener Fehlerwert, sondern eine Anforderung. Der tatsächlich ermittelte Abstand zwischen Punktwolke und Modellfläche ist die Abweichung. Das Modell erfüllt die Anforderung, wenn die nach dem vereinbarten Prüfverfahren ermittelten Abweichungen innerhalb des Toleranzbandes liegen.
Messgenauigkeit, Modellabweichung und Toleranz sind nicht dasselbe
| Begriff | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| Messgenauigkeit | Wie verlässlich Scanner, Registrierung und Kontrollmessungen den realen Bestand erfassen. | Eigenschaft der Erfassung und Punktwolke |
| Modellabweichung | Der ermittelte Abstand zwischen Punktwolke und modellierter Geometrie. | Die Deckenunterseite weicht in der Mitte 50 mm von einer ebenen Modellfläche ab. |
| Modellierungstoleranz | Die vertraglich vereinbarte maximal zulässige Abweichung. | Gefordert sind höchstens ±20 mm. |
Ein sehr genauer Laserscan führt daher nicht automatisch zu einem ebenso wirklichkeitsnahen Modell. Beim Modellieren werden reale Oberflächen in CAD- beziehungsweise BIM-Objekte überführt. Je nach Zweck können diese Objekte bewusst vereinfacht werden.
Beispiel: eine durchhängende Decke
Eine reale Decke kann sich durch Eigengewicht oder konstruktive Einflüsse in der Mitte absenken. Wird ihre Unterseite im Modell als eine einzige waagerechte und ebene Fläche dargestellt, entsteht zwischen Modellfläche und Punktwolke eine messbare Abweichung.
- Bestand: Die Punktwolke zeigt in der Deckenmitte eine Absenkung von etwa 50 mm.
- Vereinfachtes Modell: Eine einzige ebene Deckenfläche bildet diese Verformung nicht ab.
- Anforderung: Der Auftraggeber verlangt eine maximale Modellierungstoleranz von ±20 mm.
- Folge: Die einzelne Ebene reicht nicht aus. Die Decke muss – abhängig vom gewünschten Datenformat – segmentiert, polygonal, als Freiformfläche oder mit einer geeigneten Bauteilgeometrie modelliert werden.
- Prüfung: Das angepasste Modell wird erneut mit der Punktwolke verglichen.
Dasselbe Prinzip kann auf Innen- und Außenwände, Dachflächen und Dachbalken, Träger, Rohre, Lüftungskanäle, Kabeltrassen und andere Bauteile angewendet werden. Engere Toleranzen erzeugen in der Regel mehr Modellsegmente, komplexere Geometrien, größere Dateien und zusätzlichen Prüfaufwand.
Wie wird die Abweichung geprüft?
Ein bloßer Wert wie „±20 mm“ ist noch nicht vollständig. Vor Projektbeginn sollte zusätzlich vereinbart werden, wie und wo geprüft wird:
- Für welche Bauteile und sichtbaren Oberflächen gilt die Toleranz?
- Wird die maximale Einzelabweichung, ein Flächenanteil oder ein statistischer Kennwert bewertet?
- Wie werden Messrauschen, Kanten, Abschattungen und nicht zugängliche Bereiche behandelt?
- Wird gegen eine Best-Fit-Fläche, eine definierte Achse oder eine andere Referenz geprüft?
- Welche Modellierungsform ist im gewünschten CAD-/BIM-System zulässig?
- Wird ein Prüfbericht oder eine farbcodierte Abweichungsanalyse benötigt?
buildingSMART beschreibt die geometrische Verifikation von As-built-Modellen durch Abweichungsanalysen zwischen Punktwolke und Modell. Auch für As-built-Modelle sollen Toleranzen und Genauigkeitsanforderungen bereits in den Auftraggeber-Informationsanforderungen beziehungsweise vor Beginn der Modellierung definiert werden.
Modellierungstoleranzen bei 3DScan Solutions
Auch bei einer beauftragten As-built-Modellierung ist die maximal zulässige Modellabweichung projektspezifisch festzulegen. Fehlt eine abweichende Vereinbarung, legen wir der Modellierung eine zulässige Abweichung von bis zu ±30 mm zugrunde. Dies gilt für die vereinbarten, sichtbaren und erfassbaren Bauteilflächen. Besondere Bauteile, verdeckte Bereiche, Anschlüsse oder Fertigungsanforderungen benötigen eine gesonderte Definition.
Eine Anforderung unterhalb dieser Werte kann sinnvoll sein – beispielsweise für Anlagenanschlüsse, Kollisionsprüfungen, Fassadenfertigung oder Denkmaldetails. Sie beeinflusst jedoch Erfassungsplanung, Modellierungsverfahren, Bearbeitungszeit, Datenmenge und Kosten.
Was sollte im Auftrag stehen?
| Festlegung | Beispiel |
|---|---|
| Verwendungszweck | Umbauplanung, Kollisionsprüfung oder Bestandsdokumentation |
| Relevante Bauteile | Tragwerk ±20 mm, TGA-Leitungen ±15 mm, Nebenflächen ±30 mm |
| Geometrische Darstellung | Ebene Standardbauteile, segmentierte Flächen oder Freiformgeometrie |
| Prüfregel | Definierter Flächenanteil innerhalb des Toleranzbandes; Ausreißerregeln dokumentiert |
| Ausgabe und Nachweis | Revit/IFC/DWG sowie optional Abweichungsanalyse |
Die Modellierungstoleranz sollte gemeinsam mit Messgenauigkeit und Qualitätskontrolle sowie mit LOA, LOD, LOG und LOI betrachtet werden. Erst zusammen beschreiben diese Anforderungen ein belastbar bestellbares Bestandsmodell.
Kurzer Wissenstest
1. Sind 50 mm Abstand zwischen Punktwolke und Modell automatisch eine Toleranz?
Nein. 50 mm sind zunächst eine gemessene Abweichung. Erst der vorher vereinbarte Grenzwert ist die Toleranz.
2. Eine ebene Modelldecke weicht in der Mitte 50 mm ab, vereinbart sind ±20 mm. Was ist zu tun?
Die vereinfachte Ebene erfüllt die Anforderung nicht. Die Geometrie muss beispielsweise segmentiert, polygonal oder als geeignete Freiform- beziehungsweise Bauteilgeometrie ausgeführt und anschließend erneut geprüft werden.
3. Bedeutet ein genauer Scan automatisch ein Modell mit kleiner Toleranz?
Nein. Messgenauigkeit und Modellierungstoleranz sind getrennte Anforderungen. Auch eine genaue Punktwolke kann bewusst in ein vereinfachtes Modell überführt werden.
4. Wann muss eine engere Modellierungstoleranz vereinbart werden?
Vor Projektbeginn. Nur dann können Erfassungsmethode, Modellierungsstrategie, Qualitätsprüfung, Aufwand und Angebot passend darauf abgestimmt werden.
Häufige Fragen
Ist Modellierungstoleranz dasselbe wie LOA?
Nein. LOA beschreibt ein Genauigkeitsniveau der Bestandsdokumentation. Die projektspezifische Modellierungstoleranz legt fest, welche Abweichung für definierte Bauteile und nach einer bestimmten Prüfmethode zulässig ist.
Müssen alle Bauteile dieselbe Toleranz einhalten?
Nein. Für planungsrelevante Anschlüsse oder Leitungen kann eine engere Toleranz sinnvoll sein als für große Nebenflächen. Eine bauteilbezogene Festlegung reduziert unnötigen Modellierungsaufwand.
Kann jede natürliche Verformung als BIM-Standardbauteil dargestellt werden?
Nicht immer. Manche BIM-Objekte sind konstruktiv idealisiert. Für reale Verformungen können Segmentierung, Freiformgeometrie oder ergänzende Abweichungsinformationen erforderlich sein.
Welche Toleranz gilt ohne besondere Vereinbarung?
Ohne ausdrücklich As-built-gerechte Beauftragung kann eine vereinfachte Modellierung Abweichungen bis ±50 mm aufweisen. Bei beauftragter As-built-Modellierung legen wir ohne abweichende Vereinbarung bis ±30 mm für die vereinbarten sichtbaren und erfassbaren Bauteilflächen zugrunde.