BM-Serie BIM, Teil 5: BIM-Schnittstelle IFC

Marian Behaneck

Mit IFC, der wichtigsten Schnittstelle für den modellbasierten Datenaustausch im Bauwesen, werden BIM-Daten zwischen zwei BIM-fähigen Programmen ausgetauscht. Holzverarbeiter, Treppen-, Tür- oder Fensterbauer importieren damit beispielsweise vom Architekten geplante BIM-Gebäudedaten, um neue Konstruktionen einzufügen und diese im Kontext des Gebäudes zu planen, zu berechnen oder zu visualisieren. Dabei können Geometrie-, Material-, Bauphysik-, Brandschutz- oder andere Bauteildaten einfach übernommen werden, ohne sie neu eingeben zu müssen.

Was ist IFC?

Seit 2017 ist IFC mit der DIN EN ISO 16739 ab der Version 4 auch offiziell das europäische Datenformat für den Austausch von Geometrien und Bauteileigenschaften eines BIM-Modells zwischen Softwareanwendungen verschiedener Hersteller. Urheber ist BuildingSmart International, das ist eine internationale Organisation für den modellbasierten Austausch von Bauwerksdaten. Daneben gibt es auch weitere, für bestimmte Anwendungsszenarien konzipierte BIM-Austauschformate wie etwa BCF (Nachrichtenaustausch), gbXML (Gebäudesimluation) oder COBie (Gebäudemanagement). Vom IFC-Datenformat abgebildet werden Gebäudestrukturen und logische Wechselbeziehungen, zugehörige Eigenschaften (Attribute) sowie Geometrien. Ausgetauscht werden IFC-Informationen über Dateien mit der Endung IFC, die über einen ASCII-Editor geöffnet, gelesen und modifiziert werden können. Gebräuchlich sind auch komprimierte IFC-Dateien (IFCZIP) und IFC-Dateien im XML-Standard (IFCXML) für den Austausch mit Programmen, die kein IFC unterstützen. Seit Einführung des IFC-Standards wurden sukzessive neue Versionen entwickelt. Die Version IFC 2×3 ist am häufigsten verbreitet und wird von den meisten bauspezifischen Programmen unterstützt. Der 2014 eingeführte Nachfolger IFC 4 enthält viele Verbesserungen und Erweiterungen und soll IFC 2×3 sukzessive ablösen. Im holzverarbeitenden Bereich verfügen beispielsweise Cadwork Schreiner, CAD-Plan, OSD-Spirit, SchüCad, TopSolid Wood, Vectorworks und andere über eine IFC-Schnittstelle.

Wie sind IFC-Daten aufgebaut?

IFC-Daten beschreiben Gebäudemodelle nach einer vordefinierten, logisch aufgebauten, baumartigen Struktur – vom Projekt über das Grundstück, Gebäude und Geschoss bis zu den Gebäudebauteilen. Letztere werden wiederum in sogenannte Modellelemente oder IFC-Klassen strukturiert. Zu den Architektur-Modellelementen gehören beispielsweise Wände, Decken oder Treppen. Tragwerkselemente sind Stützen, Platten oder Balken. Daneben existieren auch allgemeine IFC-Klassen, mit denen man im IFC-Modellelement-Katalog nicht enthaltene, individuelle Bauteile beschreiben kann. Da es hinsichtlich des Datenvolumens und der Verarbeitungsgeschwindigkeit sinnvoll ist, in IFC-Dateien nur jene Bauwerksinformationen abzubilden, die auch tatsächlich benötigt werden, beschreibenso genannte Modell View Definitions (MVD) eine Teilmenge der umfangreichen IFC-Datenstruktur. MVDs bilden also eine Art Informationsfilter, die bestimmte Inhalte aus den IFC-Modellen exportieren und damit die in der Praxis auftretenden Austauschszenarien unterstützen. Eingesetzt werden sie in Form von Einstellungen beim Export und Import von IFC-Daten. MVDs entscheiden darüber, für welchen Zweck eine IFC-Datei verwendet wird. Soll beispielsweise das BIM-Architekturmodell übertragen werden, wählt man die MVD IFC 2×3 Coordination View V2.0. Dabei wird nur die Oberflächengeometrie von Architekturbauteilen wie Wänden, Stützen, Böden, Decken etc. exportiert. Für die Übertragung komplexer Geometrien empfiehlt sich die Design Transfer View der Version IFC 4 mit Verbesserungen im Bereich der Geometrieübersetzung. Eine Übersicht aktueller MVDs gibt es hier: https://technical.buildingsmart.org/standards/ifc/mvd/mvd-database.

Probleme beim IFC-Datenaustausch

In der Praxis kommt es insbesondere beim Austausch über ältere IFC-Versionen immer wieder zu Übertragungsfehlern: Komplexere Bauteile wie mehrschichtige Wände, Wanddurchbrüche, Treppen oder Rampen etc. werden falsch, unvollständig oder überhaupt nicht übertragen. In einigen Fällen resultieren Fehler allerdings nicht aus den durchaus vorhandenen Unzulänglichkeiten des IFC-Datenformats, sondern aus falsch deklarierten oder unsauber modellierten respektive editierten Bauteilen. Das fängt schon bei der Wand an: Wo beginnt, wo endet sie? Wie sieht der Wandanschluss im Detail aus? Sind Raumgeometrien oder Raumflächen und ihre Eigenschaften korrekt definiert? Werden diese und weitere Details bei der BIM-Modellierung nicht beachtet, kommt es zwangsläufig zu Auswertungs- und Übergabefehlern. Auch eine nicht regelkonforme Bearbeitung eines Standard-Bauteils kann zu Fehlern führen. Geometrien werden dann beim IFC-Export oder -Import falsch interpretiert und sind dadurch nicht mehr mit den gewohnten Werkzeugen bearbeitbar oder auswertbar. Häufig fehlen einzelnen BIM-Programmen auch wichtige Standard-Bauteile, die vom Anwender dann durch andere Bauteile oder frei definierte Objekte ersetzt werden. Als Folge werden beim IFC-Export falsche Elementtypen übertragen. Deshalb bieten manche CAD/BIM-Programme die Möglichkeit, Bauteilen den gewünschten IFC-Typ zuzuordnen. Einige Hersteller von CAD/BIM-Software haben für Anwender zusätzlich BIM-Modellierungsregeln entwickelt, die sich teilweise an Richtlinien, etwa an der VDI-Richtlinie 2552-3, orientieren. Diese erläutern, mit welchen Werkzeugen und Klassifizierungen Bauteile regelkonform zu modellieren sind, damit man ein BIM-Modell austauschen kann.

Darauf sollte man achten

Die Qualität des IFC-Datenaustausches hängt neben der Modellqualität natürlich auch von der Qualität der IFC-Schnittstelle ab, von der IFC-Version, von den programmspezifischen Export-Einstellungen, von den Modell View Definitions und so weiter. Eine gewisse Sicherheit für den Anwender über die Qualität einer IFC-Schnittstelle geben auch die seit 2010 nach dem überarbeiteten Verfahren 2.0 durchgeführten BuildingSmart-Zertifizierungen für die Version IFC 2×3, die nach IFC-Import und -Export beim Export zusätzlich nach Fachdisziplinen unterschieden werden. Für die Wahl der richtigen Einstellungen beim Exportieren einer IFC-Datei ist entscheidend, dass der Verwendungszweck feststeht: Wird sie „nur“ für Koordinationszwecke eingesetzt oder muss sie in einer anderen BIM-Software weiterbearbeitet werden? Auch der Detaillierungsgrad spielt eine Rolle. Bauteile sollten nur in speziellen Fällen mit einem hohen geometrischen Detaillierungsgrad exportiert werden, da der Datenumfang dann erheblich ansteigt. Grundsätzlich gilt: Bevor eine IFC-Datei an Planungspartner weitergegeben wird, ist es sinnvoll, das Exportergebnis vorher zu überprüfen. Dazu werden teilweise kostenlose IFC-Viewer angeboten, mit denen die Bauwerksstruktur, An- oder Aufsichten, das 3D-Modell und die Eigenschaften von Bauteilen betrachtet werden können (z. B. BIM Collab Zoom, BIM Vision, FZK Viewer, Solibri Model Viewer, Tekla BIM-Sight etc.).

Die Einstellungsmöglichkeiten beim IFC-Import beschränken sich auf den Import in das native Format des jeweiligen BIM-Programms oder als Referenz respektive Link. Während Ersteres eine Weiterbearbeitung der Importdaten ermöglicht, aber auch länger dauert, aufwendiger und fehleranfälliger ist, wird der schnellere und fehlertolerantere Link-Import vor allem für die Koordination von BIM-Fachmodellen genutzt. Manche BIM-Programme bieten zusätzlich die Möglichkeit, Teile des verlinkten Modells nativ zu importieren und weiterzubearbeiten. Diese und weitere Hinweise zum IFC-Export und -Import sind teilweise auch auf Hersteller-Webseiten oder in Handbüchern der jeweiligen CAD/BIM-Programme enthalten. Fazit: IFC hat zwar Schwächen, dennoch kann ein importiertes IFC-Modell Zeit sparen und eine brauchbare Grundlage für die weitere Planung sein, wenn Modellier-Regeln und IFC-Exporteinstellungen beachtet werden.