IFC: Zentrale Schnittstelle

Das wichtigste BIM-Datenaustauschformat: Eigenschaften, Begrenzungen, Im- und Export

Damit bei der Übergabe von BIM-Projekten an Fachplaner oder Handwerker die zuvor eingegebenen Definitionen nicht verloren gehen, wurde das Austauschformat IFC (Industry Foundation Classes) geschaffen. Die Qualität dieser Schnittstelle ist jedoch von Softwarehersteller zu Softwarehersteller unterschiedlich. Auch von der Eingabedisziplin und vom Know-how der Anwender hängt viel ab.

Text: Marian Behaneck

Mit IFC wurde von buildingSMART International ein offener, internationaler Standard für den softwareübergreifenden Austausch von Bauwerks-Datenmodellen geschaffen. Der Inhalt des IFC-Datenformats umfasst Gebäudestrukturen und logische Wechselbeziehungen zwischen den Bauteilen, zugehörige Eigenschaften (Attribute) sowie Geometrien. IFC-Daten beschreiben Gebäudemodelle entsprechend einer hierarchischen, baumartigen Struktur: Projekt, Grundstück, Gebäude, Geschoss, Gebäudebauteile (genannt ifcProject, ifcSite, ifcBuilding, ifcBuildingStorey und ifcBuildingElements). Gebäudebauteile werden wiederum in sogenannten Modellelementen oder IFC-Klassen strukturiert. Zu den Architektur-Modellelementen gehören beispielsweise ifcWall (Wand), ifcSlab (Decke) oder ifcStair (Treppe). Daneben existieren auch TGA- und tragwerksspezifische Modellelemente sowie allgemeine IFC-Klassen, wie z. B. ifcBuildingElementProxy für nicht definierte, individuelle Bauteile.

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-Format (.ifcxml) für den Austausch mit Berechnungsprogrammen, die kein IFC unterstützen. Seit Einführung des IFC-Standards wurden sukzessive neue Versionen entwickelt, wovon erst die Version IFC2x3 seit 2006 in der Praxis nennenswerte Verbreitung gefunden hat. Sie wird inzwischen von den meisten Programmen für CAD, Tragwerksplanung, Gebäudetechnik, Mengen- und Kostenermittlung, Bauphysik oder CAFM unterstützt und daher am häufigsten verwendet. Der 2014 eingeführte Nachfolger IFC4 enthält viele Verbesserungen und Erweiterungen, etwa von IFC-Klassen oder Model View Definitions (s. Abschnitt Tipps). IFC4 wird derzeit zwar nur von einigen Software-Anbietern unterstützt, soll IFC2x3 aber sukzessive ablösen [1]. IFC5 ist bereits in der Planung.

Herausforderungen im BIM-Datenaustausch

Mit der Entwicklung neuer IFC-Versionen und der sukzessiven Optimierung programmspezifischer IFC-Schnittstellen wird der BIM-Datenaustausch zwar immer besser. Derzeit wird IFC aber eher für die Koordination von BIM-Fachmodellen als für den Austausch von BIM-Projektdaten genutzt. In der Praxis kam und kommt es nämlich, insbesondere beim Austausch über ältere IFC-Versionen, immer wieder zu Übertragungsfehlern: Komplexere Bauteile wie mehrschichtige Wände, Wanddurchbrüche, Treppen oder Rampen werden dabei falsch, unvollständig oder überhaupt nicht übertragen.

In vielen Fällen resultieren Fehler allerdings nicht aus den durchaus vorhandenen Unzulänglichkeiten des IFC-Datenformats, sondern aus falsch deklarierten oder unsauber modellierten bzw. editierten Bauteilen. Typische Fehlerquellen beim Bauteil Wand liegen beispielsweise hier: Wo beginnt die Wand, wo endet sie? Wie sieht der Wandanschluss im Detail aus? Sind Raumgeometrien oder Raumflächen und ihre Eigenschaften korrekt definiert? Sind auch Installationsschächte, Hohlräume unter abgehängten Decken etc. korrekt definiert? Werden diese und weitere Details bei der BIM-Modellierung nicht beachtet, kommt es zwangsläufig zu Übergabefehlern. Auch eine nicht regelkonforme Bearbeitung eines Standard-Bauteils kann schnell zu Fehlern führen – z. B., wenn eine Öffnung oder ein Gefälle in einer Geschossdecke nicht mit den dafür vorgesehenen Werkzeugen eingefügt wird. Geometrien werden dann beim IFC-Export oder -Import falsch interpretiert und sind nicht mehr mit den gewohnten Werkzeugen bearbeit- oder auswertbar. Häufig fehlen in BIM-Programmen auch wichtige Standard-Bauteile, die vom Anwender dann notgedrungen 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 einen bestimmten 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 Blatt 3, orientieren [1]. Diese erläutern, mit welchen Werkzeugen und Klassifizierungen Bauteile zu modellieren sind, damit man ein Modell erhält, das in anderen Programmen für bestimmte Zwecke weiterverwendet werden kann.

Tipps für IFC-Export und -Import

Die Qualität des IFC-Datenaustauschs hängt neben der Modellqualität natürlich auch von der Qualität der IFC-Schnittstelle ab, ebenso von der IFC-Version, von den programmspezifischen Export-Einstellungen, von den Model View Definitions (MVD) usw. MVDs beschreiben eine Teilmenge der umfangreichen IFC-Datenstruktur und bilden eine Art Informationsfilter, der den Export von BIM-Modelldaten für einen bestimmten Austauschzweck (z. B. Architekturmodell-Übergabe an den Energieberater) vereinfacht. Eine gewisse Sicherheit für den Anwender hinsichtlich der Qualität einer IFC-Schnittstelle geben die seit 2010 nach dem überarbeiteten Verfahren 2.0 durchgeführten buildingSMART-Zertifizierungen für die Version IFC2x3. Sie werden nach IFC-Import und -Export, beim Export zusätzlich nach Fachdisziplinen unterschieden [2].

Für die Wahl der richtigen Einstellungen beim Exportieren einer IFC-Datei ist entscheidend, dass bereits vorher 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 geometrisch stark detailliert exportiert werden, da der Datenumfang dann erheblich ansteigt. In den meisten Fällen genügt ein niedriger Detaillierungsgrad. Für die Planung und Koordination von Durchbrüchen hat sich die Nutzung von Platzhaltern bewährt, den »Provision for Void«- Objekten. Diese lassen sich zwischen Fachmodellen inklusive aller notwendigen Informationen sowie Abmessungen austauschen. Für die Übertragung komplexer Geometrien empfiehlt sich der »Design Transfer View« der Version IFC4, der Verbesserungen im Bereich der Geometrieübersetzung enthält. »IFC4 Reference View« wurde speziell für Referenz-Arbeitsabläufe konzipiert, beispielsweise für Kollisionskontrollen.

Grundsätzlich gilt: Bevor eine IFC-Datei an Planungspartner weitergegeben wird, ist es sinnvoll, das Exportergebnis zu überprüfen. Dazu werden spezielle IFC-Viewer angeboten, mit denen die Bauwerksstruktur, An- oder Aufsichten, das 3D- Modell und die Eigenschaften von Bauteilen betrachtet werden können (z. B. Autodesk Navisworks, BIMvision, der Solibri Model Viewer oder Tekla BIMsight). Beim IFC-Import kann entweder die IFC-Datei in das native Format des jeweiligen BIM-Programms gewandelt oder als Referenz bzw. Link eingefügt werden. Während ersteres eine Weiterbearbeitung der Importdaten ermöglicht, aber auch aufwendiger und fehleranfälliger ist, wird der schnellere und fehlertolerantere Link-Import v. a. für die Koordination genutzt. Manche BIM-Programme bieten zusätzlich die Möglichkeit, Teile des verlinkten Modells nativ zu importieren und weiterzubearbeiten. Jeder BIM-Softwarehersteller hat seine eigene Vorgehensweise beim IFC-Austausch. Hinweise dazu finden sich auf den Hersteller-Webseiten oder in den Handbüchern der jeweiligen CAD/BIM-Programme.

[1] z. B.: www.graphisoft.de/open-bim/open-bim-funktioniert
[2] www.buildingsmart.org/compliance/certified-software

Modellierungsrichtlinien des BIM-Programms helfen bei der Erstellung von Bauteilen
Zeichnung: Graphisoft Deutschland