Mixed Reality als Zukunftstechnologie im Bauwesen - interaktive Simulation bauphysikalischer Eigenschaften und ökonomischer Faktoren von Wandkonstruktionen

Abstract

Mixed Reality hat sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt und findet bereits in vielen Bereichen des Alltags Anwendung. Von immersiven Lernumgebungen bis hin zu unterstützenden Visualisierungen in der Medizin zeigt sich, dass MR nicht nur zur Unterhaltung dient, sondern auch neue Wege eröffnet, komplexe Inhalte verständlich darzustellen. Auch im Bauwesen und Handwerk gewinnt der Einsatz von MR-Technologien zunehmend an Bedeutung, etwa bei der Planung, Visualisierung und Dokumentation von Bauprojekten. In der Praxis profitieren bislang jedoch vor allem größere Unternehmen von diesen Technologien, da bestehende Lösungen häufig kostenintensiv, komplex oder stark auf industrielle Anwendungsfälle zugeschnitten sind. Kleine und mittelständische Handwerksbetriebe sowie Einzelpersonen haben hingegen oft nur eingeschränkten Zugang zu geeigneter MRSoftware. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieser Arbeit eine MR-Anwendung konzipiert und prototypisch umgesetzt, die sich gezielt an kleinere Betriebe richtet. Ziel der Anwendung ist es, bauphysikalische Bewertungen – insbesondere die Berechnung von U-Werten und den Tauwasseranfall – direkt mit der realen Umgebung zu verknüpfen. Dazu werden reale Räume mittels eines MR-Headsets erfasst, virtuell abgebildet und interaktiv bearbeitet. Die Anwendung orientiert sich dabei an etablierten Werkzeugen wie Ubakus, erweitert diese jedoch um eine räumliche, intuitive und immersive Darstellung. Die entwickelte Software wurde hinsichtlich ihrer Funktionalität, Genauigkeit und Praxistauglichkeit validiert und mit bestehenden Berechnungstools verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass Mixed Reality ein hohes Potenzial bietet, bauphysikalische Zusammenhänge verständlicher darzustellen und Planungsprozesse zu unterstützen. Gleichzeitig werden bestehende Grenzen aufgezeigt, die insbesondere in der Scanqualität, der Nutzerführung und der aktuellen technischen Reife von MR-Systemen liegen.

Mixed Reality has developed rapidly in recent years and is already being used in various areas of everyday life. From immersive learning environments to medical training applications, MR demonstrates its potential not only as an entertainment medium but also as a tool for making complex information more accessible. In the construction sector, Mixed Reality is increasingly applied to support planning, visualization, and documentation processes. In practice, however, existing MR solutions are mainly used by large companies. Smaller craft businesses and individual practitioners often lack access to these technologies due to high costs, technical complexity, or solutions that are tailored primarily to industrial use cases. As a result, the potential of Mixed Reality remains largely unused in many small and medium-sized enterprises. This thesis addresses this gap by developing and prototypically implementing a Mixed-Reality application specifically designed for smaller businesses. The goal of the application is to link building-physics evaluations directly to the real environment. Using an MR headset, real rooms are scanned, digitally reconstructed, and interactively modified. Based on this spatial information, key building-physics parameters such as U-values and condensation according to the Glaser method are calculated and visualized. The application is conceptually based on established tools such as Ubakus but extends them through an immersive and spatially intuitive user interface. The developed software was evaluated with regard to its functionality, calculation accuracy, and practical usability and was compared to existing calculation tools. The results show that Mixed Reality can significantly improve the understanding and communication of buildingphysics concepts while supporting planning and decision-making processes. At the same time, the evaluation highlights current limitations, particularly regarding scan accuracy, user guidance, and the technical maturity of MR systems.