Dieser Beitrag ist in kürzerer Fassung unter dem Titel „IFC: sensible Schnittstelle“ im Deutschen Architektenblatt 09.2021 erschienen.
Von Marian Behaneck
Mit IFC, der wichtigsten Schnittstelle für den modellbasierten Datenaustausch im Bauwesen, werden BIM-Daten zwischen zwei BIM-fähigen Programmen ausgetauscht. Seit 2017 sind die Industry Foundation Classes (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.
Was ist das IFC-Format?
Vom IFC-Datenformat abgebildet werden Gebäudestrukturen und logische Wechselbeziehungen, zugehörige Eigenschaften (Attribute) sowie Geometrien. IFC-Daten beschreiben Gebäudemodelle nach einer vordefinierten, logisch aufgebauten, baumartigen Struktur – vom Grundstück über das Gebäude und die Geschosse bis zu den einzelnen Bauteilen. Letztere werden wiederum in sogenannte Modellelemente oder IFC-Klassen strukturiert. Zu den Architektur-Modellelementen gehören beispielsweise Wände, Wandöffnungen, Decken oder Treppen. Tragwerkselemente sind Stützen, Platten oder Balken.
Daneben existieren auch allgemeine IFC-Klassen, mit denen man im IFC-Modellelemente-Katalog nicht enthaltene, individuelle Bauteile beschreiben kann. 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. Aktuell am weitesten verbreitet ist die Version IFC2x3. Der 2014 eingeführte Nachfolger IFC4 enthält viele Verbesserungen und Erweiterungen und löst IFC2x3 sukzessive ab.
Was sind MVD?
Da es hinsichtlich des Datenvolumens und der Verarbeitungsgeschwindigkeit sinnvoll ist, in IFC-Dateien nur jene Bauwerksinformationen abzubilden, die auch tatsächlich benötigt werden, beschreiben sogenannte Model View Definitions (MVD) eine Teilmenge der umfangreichen IFC-Datenstruktur. MVDs sind also eine Art Informationsfilter, die nur bestimmte Inhalte aus den IFC-Modellen exportieren und damit spezielle 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 IFC2x3 Coordination View V2.0 beziehungsweise IFC4 Reference View. Dabei wird nur die Oberflächengeometrie von Architekturbauteilen wie Wänden, Stützen etc. exportiert. Für die Übertragung komplexer Geometrien empfiehlt sich Design Transfer View der Version IFC4 mit Verbesserungen im Bereich der Geometrieübersetzung. Eine Übersicht aktueller MVDs gibt es auf der Website von buildingSMART International.
Welches Programm unterstützt was?
Alle BIM-fähigen CAD-Programme unterstützen den BIM-Datenaustausch, allerdings mit unterschiedlichen IFC-Versionen. Allplan 2021 beispielsweise unterstützt IFC2x3 und IFC4. Zertifiziert ist aktuell IFC2x3 Coordination View 2.0, künftig auch der IFC4 Reference View. Die im Oktober erscheinende Allplan-Version 2022 beherrscht auch den IFC4.3-Export, einen speziell für Infrastrukturbauwerke entwickelten IFC-Standard. Für Anwender werden Online-Seminare und Trainings offeriert. Darüber hinaus stehen Modellierungsleitfäden für den Datenaustausch zwischen Allplan und Revit sowie für die Erstellung und den Austausch BIM-konformer Bauwerksmodelle und das BIM-Kompendium als Nachschlagewerk zur Verfügung.
Archicad ermöglicht neben den zertifizierten IFC-Versionen 2×3 und 4 mit den Component Quantities auch einen zuverlässigen BIM-Datenaustausch mit AVA-Programmen. Damit werden Brutto-/Netto- respektive VOB-gerechte Bauteildaten, bis in die einzelnen Bauteilschichten genau, per IFC an AVA- oder Auswertungsprogramme übergeben, wo sie für LVs, Angebote oder Kalkulationen weiterverwendet werden können. Anwender werden mit BIM-Modellierungsnachrichten unterstützt. Als weiterer BIM-Vorreiter ist auch Autodesk Revit mit den Schnittstellen IFC2x3 und IFC4 Structural Reference Exchange und Architectural Reference Exchange sowie AutoCAD Architecture mit IFC2x3 zertifiziert. Mit dem Revit-IFC-Handbuch bietet Autodesk Anwendern zudem eine ausführliche Anleitung für den Umgang mit IFC-Dateien.
Xeometric hat schon vor knapp 15 Jahren für die IFC2x3-Schnittstelle in Elitecad Architektur eine buildingSMART-Zertifizierung erhalten. Die neue Version 15 verfügt darüber hinaus über die aktuelle IFC4-Schnittstelle, für die die Zertifizierung in Vorbereitung ist. Vectorworks hat bereits 2019 eine IFC4-Export-Zertifizierung (Architectural Reference Exchange 1.2) erhalten. Zertifiziert ist auch die Version IFC2x3. Die kostenlose Publikation „Datenaustausch mit IFC – Eine Einführung“ vermittelt zudem Basisinformationen nicht nur für Vectorworks-Anwender. Mit ViCADo von mbAEC Software lassen sich IFC-Daten der Versionen IFC2x3 in den MVDs Coordination View 2.0 und Structural Analysis View sowie IFC4 in den MVDs DesignTransferView 1.1, ReferenceView 1.1 und Structural Analysis View austauschen. Wie auch bei einigen anderen Softwareanbietern, sind keine dieser Austauschformate zertifiziert, dafür unterstützt der Hersteller ViCADo- und CAD-Anwender mit mehreren informativen Artikeln und Youtube-Videos zum Thema IFC.
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Bauteile richtig bearbeiten und deklarieren
In der Praxis kam und 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. Kommt es beim IFC-Austausch zu Übertragungsfehlern, liegt das aber nicht immer an der IFC-Schnittstelle: Häufige Ursachen sind auch unsauber modellierte respektive editierte oder falsch deklarierte Bauteile. Manchmal sind unter anderem Wandanschlüsse oder Wandecken unsauber konstruiert, Raumgeometrien oder Raumflächen und ihre Eigenschaften nicht korrekt definiert. Wo fängt eine Wand an, 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 Standard-Bauteile
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 Anbieter von CAD/BIM-Software, wie etwa Autodesk oder Graphisoft, 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.
Austauschformate und Zuordnungen
Austauschformate haben ein Problem: Sie müssen sich als „Vermittler“ zwischen zwei unterschiedlichen Programmwelten auf einen kleinsten gemeinsamen Nenner einigen, damit der Datenaustausch klappt. Deshalb ist prinzipiell ein Datenverlust verbunden und die ausgetauschten Informationen verfügen nicht mehr über die Qualität und „Intelligenz“ des Quellformats. Auch der IFC-Datenaustausch unterliegt dieser Herausforderung. Dennoch kann der IFC-Modellimport in vielen Fällen eine Neueingabe vermeiden, Zeit sparen und eine brauchbare Grundlage für die weitere Planung sein, wenn Modellier-Regeln, IFC-Exporteinstellungen und die Besonderheiten des IFC-Datenaustausches beachtet werden.
Einstellungen anpassen
Die Qualität des IFC-Datenaustausches hängt neben der Modellqualität 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. Vor dem Export einer IFC-Datei ist es wichtig, alle Einstellungen zu überprüfen. Zu den Einstellmöglichkeiten gehören beispielsweise Zuordnungstabellen, mit denen CAD-Objekte wie Wände, Wandöffnungen, Decken, Stützen etc. IFC-Klassen zugeordnet werden, wie IFC-Version und MVD, die beim IFC-Export verwendet wird, in welcher Detailgenauigkeit Geometrieelemente oder welche Objekteigenschaften exportiert werden.
Wichtig für die Wahl der richtigen Einstellungen ist, dass der Verwendungszweck feststeht: Wird die IFC-Datei „nur“ für Koordinationszwecke eingesetzt oder muss sie in einer anderen BIM-Software weiterbearbeitet werden? Bauteile sollten nur in speziellen Fällen mit einem hohen geometrischen Detaillierungsgrad exportiert werden, da der Datenumfang dann erheblich ansteigt.
Dateien mit IFC-Viewern überprüfen
CAD-Objekten können in den sogenannten „IfcCustomPropertySets“ auch selbst definierte, IFC-konforme Datenbankenfelder zugewiesen und damit auch nicht-geometrische Bauteilinformationen exportiert und importiert werden. Diese sollte man aber im projekteigenen BIM-Abwicklungsplan (BAP) dokumentieren, auch weil einige Programme diese IfcCustomPropertySets nicht verarbeiten können.
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, zum Beispiel mit BIMcollab ZOOM, BIMvision, FZK Viewer, Solibri Anywhere oder Trimble Connect.
Import in das Programm oder als Referenz
Die Einstellungsmöglichkeiten beim IFC-Import ermöglichen den Import in das native Format des jeweiligen BIM-Programms oder den Import 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.
Zertifizierungen durch buildingSMART
Eine gewisse Sicherheit für Anwender hinsichtlich der Qualität einer IFC-Schnittstelle geben auch die buildingSMART-Zertifizierungen für die Versionen IFC2x3 und IFC4. Dabei werden anhand von Testbeispielen für Architektur-, TGA- und Tragwerksbauteile automatisierte und manuelle Tests für den IFC-Export und -Import durchgeführt, anhand derer geprüft wird, ob geometrische, alphanumerische sowie strukturelle Inhalte korrekt übergeben werden.
IFC-Checkliste für den Import und Export
- Die Austauschqualität hängt von der Modellqualität, der IFC-Schnittstelle und -Version, den MVDs oder Programm-Einstellungen etc. ab.
- Mehr Sicherheit versprechen buildingSMART-Zertifizierungen (www.buildingsmart.org/compliance/software-certification/certified-software).
- Beim IFC-Export den Verwendungszweck berücksichtigen (Modell-Koordination, Weiterbearbeitung, Planung, Fachdisziplin etc.)
- Auch der Detaillierungsgrad spielt eine Rolle: nur in speziellen Fällen einen hohen geometrischen Detaillierungsgrad wählenFür die Übertragung komplexer Geometrien eignet sich IFC4 Design Transfer View, für Kollisionskontrollen IFC4 Reference View.
- Bevor eine IFC-Datei an Planungspartner weitergeben wird, solle das Exportergebnis per IFC-Viewer überprüft werden.
- BIM-Modelle können nativ für eine Weiterbearbeitung oder schneller und weniger fehleranfällig als Link importiert werden.
- Hinweise zum IFC-Export und Import auf Hersteller-Webseiten oder in Handbüchern der jeweiligen CAD/BIM-Programme beachten.
Mehr Informationen und Literatur
- DABthema BIM auf DABonline.de
- IFC-Basisinfos von Autodesk
- buildingSmart Deutschland
- buildingSmart International
- Autodesk (Hrsg.): Revit IFC Handbuch. Ausführliche Anleitung für den Umgang mit IFC-Dateien, Eigenverlag, München 2018
- Autodesk (Hrsg.): Leitfaden für die BIM-Modellierung in Revit, Version 1.0, Eigenverlag, München, 2020
- Graphisoft (Hrsg.): BIM Modellierungsrichtlinien für Archicad 24, Eigenverlag, München, 2021
- Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (Hrsg.): Datenaustausch mit Industry Foundation Classes (IFC), 2019, Handreichungen und Leitfäden – Teil 9
- Hausknecht, K., Liebich, T.: BIM-Kompendium. Building Information Modeling als neue Planungsmethode, Fraunhofer IRB Verlag, 2. überarbeitete und erweiterte Auflage, Stuttgart, vorauss. 2021
Marian Behaneck ist freier Fachjournalist in Jockgrim (Pfalz)
