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Die neuen 3D-Entwurfs-, Berechnungs- und Fertigungsverfahren in Kombination mit dem Werkstoff ultrahochfester Beton (UHPC) bieten das Potenzial, den Beton-Leichtbau zu revolutionieren [1]. Die Herausforderung bei der Herstellung von geometrisch komplexen und hochpräzisen UHPC-Bauteilen liegt dabei im Schalungsbau. Da bisher keine verfügbaren abfallfreien und somit nachhaltigen alternativen Schalungsmaterialien bzw. -systeme identifiziert werden konnten, wurde der Forschungsansatz entwickelt, frei geformte Schalungen für Betonbauteile unter Verwendung von CNC-gefrästen recycelbaren Industriewachsen zu verwenden. Die Erforschung dieses Ansatzes hin zu einer anwendbaren Non-Waste-Schalungstechnologie wurde in einem gemeinsamen Forschungsprojekt des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) und des Instituts für Tragwerksentwurf (ITE) der TU Braunschweig durchgeführt. Im Folgenden werden die wesentlichen Inhalte des Vorhabens, ausgehend von der Auswahl geeigneter Wachse, über die Untersuchung der Zerspanbarkeit bis hin zur Betonierung und anschließenden Analyse der Schalungen und Abgüsse, vorgestellt und diskutiert. Grundlegende Erkenntnisse wurden u. a. bereits 2016 in [2]–[5] veröffentlicht. Diese werden hier teilweise wiedergegeben und zudem mit zusätzlichen Informationen ergänzt. Die wesentlichen Erkenntnisse aus dem Forschungsvorhaben werden zusammengefasst. Ausführliche Informationen zur Entwicklung der Non-Waste-Wachsschalungstechnologie finden sich in der 2019 veröffentlichten Dissertation von Jeldrik Mainka [6]. / The new 3D design, calculation and manufacturing methods in combination with ultra-high strength concrete (UHPC) off er the potential to revolutionise lightweight concrete construction [1]. The challenge in the production of geometrically complex and high-precision UHPC components lies in formwork construction. As no available waste-free and thus sustainable alternative formwork materials or systems have been identified so far, the research approach was developed to use freely shaped formwork for concrete components using CNC-milled recyclable industrial waxes. The research of this approach towards an applicable non-waste formwork technology was carried out in a joint research project of the Institute for Machine Tools and Production Engineering (IWF) and the Institute of Structural Design (ITE) of the Technical University of Braunschweig. In the following, the main contents of the project, starting with the selection of suitable waxes, the investigation of machinability up to the concreting and subsequent analysis of the formwork and castings are presented and discussed. Basic findings have already been published in 2016 in [2]–[5]. These are partly reproduced here and supplemented with additional information. The main findings of the research project are summarised. Detailed information on the development of non-waste wax formwork technology can be found in the dissertation by Jeldrik Mainka [6], published in 2019.

Das Textile-Engineering steht innerhalb der Digitalisierungsphase der vierten industriellen Revolution, vor der Herausforderung, die taktile Erfahrbarkeit von physischen Oberflächen in digitale tools zu übersetzen. Hierbei stehen scheinbar analoge Entwurfsmethoden des Skizzierens, mit dem Duktus im Konflikt mit den digitalen Entwurfsflächen und -räumen. Wie können wir digitale Materialbibliotheken so verwenden, dass diese der „wahren“ Oberflächen(-Ästhetik), entsprechend unseren physisch erlebbaren Welten entsprechen? Wir entwickeln die interaktiven Entwurfsräume der Zukunft „sur face“, über das „Gesicht“ des Materials. Mittels Matrix und digitalem Duktus und im vis à vis von analogen und digitalen vernetzt designen, kommen wir der Anforderung von human centred design der textilen Zukunftswelten näher.

L’évolution technologique du web durant ces dernières années a favorisé l’arrivée d’environnements virtuels collaboratifs pour la modélisation 3D à grande échelle. Alors que la collaboration réunit dans un même espace partagé des utilisateurs distants géographiquement pour un objectif de collaboration commun, les ressources matérielles qu'ils apportent (calcul, stockage, 3D ...) avec leurs connaissances sont encore trop rarement utilisées et cela constitue un défi. Il s'agit en effet de proposer un système simple, performant et transparent pour les utilisateurs afin de permettre une collaboration efficace à la fois sur le volet computationnel mais aussi, bien entendu, sur l'aspect métier lié à la modélisation 3D sur le web. Pour rendre efficace le passage à l’échelle, de nombreux systèmes utilisent une architecture réseau dite "hybride", combinant client serveur et pair-à-pair. La réplication optimiste s'adapte bien aux propriétés de ces environnements répartis : la dynamicité des utilisateurs et leur nombre, le type de donnée traitées (3D) et leur taille. Cette thèse présente un modèle pour les systèmes d’édition collaborative en 3D sur le web. L'architecture cliente (3DEvent) permet de déporter les aspects métiers de la 3D au plus près de l’utilisateur sous la forme d’évènements. Cette architecture orientée événements repose sur le constat d’un fort besoin de traçabilité et d’historique sur les données 3D lors de l’assemblage d’un modèle. Cet aspect est porté intrinsèquement par le patron de conception event-sourcing. Ce modèle est complété par la définition d’un intergiciel en pair-à-pair. Sur ce dernier point, nous proposons d'utiliser la technologie WebRTC qui présente une API familière aux développeurs de services en infonuagique. Une évaluation portant sur deux études utilisateur concernant l’acceptance du modèle proposé a été menée dans le cadre de tâches d’assemblage de modèles 3D sur plusieurs groupes d’utilisateurs. / Web technologies evolutions during last decades fostered the development of collaborative virtual environments for 3D design at large scale. Despite the fact that collaborative environments gather in a same shared space geographically distant users in a common objective, the hardware ressources of their clients (calcul, storage, graphics ...) are often underused because of the challenge it represents. It is indeed a matter of offering an easy-to-use, efficient and transparent collaborative system to the user supporting both computationnal and 3D design visualisation and business logic needs in heterogeneous web environments. To scale well, numerous systems use a network architecture called "hybrid", combining both client-server and peer-to-peer. Optimistic replication is well adapted to distributed application such as 3D collaborative envionments : the dynamicity of users and their numbers, the 3D data type used and the large amount and size of it.This document presents a model for 3D web-based collaborative editing systems. This model integrates 3DEvent, an client-based architecture allowing us to bring 3D business logic closer to the user using events. Indeed, the need of traceability and history awareness is required during 3D design especially when several experts are involved during the process. This aspect is intrinsec to event-sourcing design pattern. This architecture is completed by a peer-to-peer middleware responsible for the synchronisation and the consistency of the system. To implement it, we propose to use the recent web standard API called WebRTC, close to cloud development services know by developers. To evaluate the model, two user studies were conducted on several group of users concerning its responsiveness and the acceptance by users in the frame of cooperative assembly tasks of 3D models.

L'intégration 3DVLSI, également connue sous le nom d'intégration monolithique ou séquentielle, est présentée et évaluée dans cette thèse comme une alternative à la réduction du nœud technologique des circuits logiques CMOS. L’avantage principal de cette technologie par rapport à l'intégration parallèle 3D, déjà existante, est l'alignement précis entre les niveaux, ce qui permet des contacts 3D réduits et plus proches. Un autre avantage, extrêmement favorable à l’approche 3DVLSI, est l’amélioration du placement et du routage par rapport aux circuits planaires, notamment parce qu’elle permet des interconnexions plus courtes et qu’elle offre a un degré de liberté supplémentaire dans la direction Z pour la conception. Par exemple, les fils les plus longs dans les circuits planaires peuvent ainsi être réduits grâce aux contacts 3DCO, en diminuant les éléments parasites d'interconnexion. Il est ainsi possible d’augmenter la vitesse du circuit et de réduire la puissance électrique. Dans ce contexte, la thèse a été divisée en deux parties. La première partie traite de l’évaluation de la Consommation, des Performances et de la Surface (CPS) et donne des recommandations pour la conception des circuits 3D. La deuxième partie traite la variabilité des circuits 3D en utilisant un modèle statistique unifié, et en proposant une approche pour la variabilité des circuits multi-niveaux. / 3DVLSI integration, also known as monolithic or sequential integration is presented and evaluated in this thesis as a potential contender to continue the scaling for CMOS logic circuits. The main advantage of this technology compared to the already existing 3D parallel integration is its high alignment among tiers, enabling small size and pitch with the inter-tier contacts (3DCO). Another great 3DVLSI feature is its improved capability to place and route circuits, compared to the planar approach: the interconnections can be shorter as the design has an additional degree of freedom in the Z direction. For instance, long wires in planar circuits can cut thanks to 3DCO contacts, lowering the interconnection parasitic elements and speeding up the circuit as well as reducing the power. In this framework, the thesis has been divided into two parts: the first part is dedicated to the evaluation of Performance, Power and Area (PPA) of 3D circuits and gives design guidelines. The second part treats the variability in 3D circuits by using a 3D unified statistical model and propose an approach for the multi-tier variability.

Introduction – This thesis in Building Engineering at Jönköping University, in collaboration with Tyréns Sweden AB, examines the issues surrounding 3D models as construction documents from a legal perspective and investigates how digitization affects stakeholders in the construction industry. The goal of the study is to explore a relevant and interesting research area in order to contribute to knowledge development and the advancement of new theories or methods in the field. Method – The study will employ qualitative research, including primary data collection through interviews, to address the research questions posed in the report. The authors have chosen this method to achieve a comprehensive understanding of the respondents' perspectives and identify important themes and patterns. The interviews were conducted with participants from various sectors of the construction industry to obtain a broader picture of the subject. Results – The study revealed that there are certain legal barriers to the use of 3D models as drawing documentation. These barriers are related to a lack of knowledge and uncertainty in handling the models. This includes issues of copyright, liability, and evidential value. There is a need to update current regulations to facilitate the management of digital models. Analysis – The analysis of the results clarifies that industry standards and clearer guidelines would prevent uncertainties and address knowledge gaps in the use of BIM and 3D models. An industry standard could have facilitated a smoother transition to a more digitized construction industry. There is also a need for education in the field for professionals and decision-making stakeholders. Discussion – The discussion focuses on possible solutions to the identified problems, such as the development of standards and guidelines, education, and regulatory updates. There is also a need to raise awareness about the legal aspects of using 3D models in the construction industry, as the uncertainty regarding their legal status is high. Legally, it is possible to use 3D models as contractual documents, but the study shows that concerns about the legal aspects are a reason for the weak implementation. Keywords – 3D model, 3D design, BIM, Building Information Modeling, construction documents, contractual law, and copyright. / Introduktion – Detta examensarbete inom Byggnadsteknik vid Jönköpings Tekniska högskola i samarbete med Tyréns Sverige AB undersöker problematiken med 3D-modeller (tredimensionell modell) som bygghandlingar ur ett juridiskt perspektiv och undersöker hur digitaliseringen påverkar aktörer inom konstruktion. Studiens mål är att undersöka ett relevant och intressant forskningsområde för att bidra till kunskapsutveckling och utveckling av nya teorier eller metoder inom området. Metod – Studien kommer att använda kvalitativ forskning som inkluderar primärdatainsamling genom intervjuer för att besvara frågeställningarna i rapporten. Författarna har valt denna metod för att uppnå en omfattande förståelse av respondenternas perspektiv och identifiera viktiga teman och mönster. Intervjuerna genomfördes med respondenter från olika delar av byggbranschen för att få en bredare bild av ämnet. Resultat – Studien visade att det fanns vissa juridiska hinder för användningen av 3D-modeller som ritningsunderlag. Dessa hinder kopplas till bristande kunskap och osäkerhet i hantering av modellerna. Detta inkluderar frågor om upphovsrätt, ansvar och bevisvärde. Det finns ett behov att uppdatera dagens regelverk för att lättare hantera digitala modeller. Analys – I analys av resultatet klargörs det att en branschstandard och tydligare riktlinjer skulle förebygga osäkerheterna och förebygga kunskapsluckor för användandet av BIM och 3D-modeller. En branschstandard hade kunnat leda till en säkrare övergång till en mer digitaliserad byggbransch. Det finns också ett behov av utbildning inom området för yrkesverksamma och beslutsfattande aktörer. Diskussion – Diskussionen fokuserar på möjliga lösningar på de identifierade problemen, så som utveckling av standarder och riktlinjer, utbildning och uppdatering av regelverk. Det finns också ett behov av att öka medvetenheten om de juridiska aspekterna av användningen av 3D-modeller inom byggbranschen då osäkerheten av den juridiska statusen är hög. Juridiskt sett går det att använda sig av 3D- modeller som kontraktshandling, men studien visar att oron för det juridiska är en anledning till den svaga implementeringen. Nyckelord – 3D-modell, 3D-projektering, BIM, Building Information Modeling,, bygghandling, kontraktsha juridik och upphovsrätt