KI-Tools für die Materialwahl

Michael Schuster: Im KI-Dialog der aktuellen DBZ-Ausgabe beschäftigen wir uns mit KI-Tools für die Materialauswahl – passend zum Heftthema Materialien. Das ist ein besonders spannendes Feld, denn letztlich besteht jedes Gebäude aus Material. Oder gibt es auch immaterielle Gebäude?

Jan R. Krause: Mir fällt dazu das Blur Building von Diller und Scofidio auf der Swiss Expo in Yverdon-Les-Bains 2002 ein: ein Pavillon aus Wassernebel, erzeugt durch 35 000 Hochdruckdüsen.

Michael Schuster: Stimmt. Die entstehende Nebelwolke veränderte sich mit den Jahreszeiten, von Stunde zu Stunde in einem kontinuierlichen dynamischen Zusammenspiel natürlicher Kräfte und menschengemachter Technik.

Jan R. Krause: Ein intelligentes Wettersystem erfasste die sich ändernden klimatischen Bedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Wind und regulierte den Wasserdruck in verschiedenen Zonen, um die Nebelwolke aufrechtzuerhalten. Das System lernte mit der Zeit, sich entsprechend zu verhalten. Diller und Scofidio nannten es übrigens „eine frühe Form künstlicher Intelligenz“.

Michael Schuster: Dieses fast immaterielle Projekt führt uns zu der Frage, welches Material das richtige ist. Wie findet denn eigentlich die Materialauswahl in Architekturbüros statt?

Jan R. Krause: Die Materialrecherche von Architektinnen und Architekten erfolgt ganz unterschiedlich. Manchmal entsteht eine Materialidee intuitiv – etwa wenn man unterwegs einen besonderen Stein entdeckt und denkt: Daraus müsste man mal etwas machen. Manchmal ergibt sich das Material aus dem Ort, zum Beispiel wenn ein Projekt einen starken regionalen Bezug hat. Gleichzeitig kommen Inspirationen aus ganz anderen Welten, die ursprünglich gar nichts mit dem Bauen zu tun haben.

Michael Schuster: Kannst Du ein Beispiel für diese Zweckentfremdung von Materialien in der Architektur nennen?

Jan R. Krause: Ein prominentes Beispiel dafür ist die Nationalbibliothek in Paris. Dominique Perrault suchte für die Gestaltung des Innenraums nach einem innovativen, metallischen Material, das flexibel einsetzbar war. Er wurde bei einem damals auf industrielle Brauereifilter und Siebgewebe spezialisierten Unternehmen fündig: Gebrüder Kufferath in Düren – GKD. Gemeinsam entwickelten Perrault und GKD das erste Architekturgewebe aus Edelstahl. Gerade ist ein 2 000-seitiges Buch dazu erschienen mit dem Titel „Maille Métallique – Metal Mesh: The Story of Weaving“.

Michael Schuster: Woher kommt diese Neugier, Materialien neu zu entdecken oder zweckzuentfremden?

Jan R. Krause: Schon im Studium werden wir als angehende Architekten dafür sensibilisiert, Dinge in Frage zu stellen, neue Zusammenhänge herzustellen, das Denkbare mit dem Machbaren zu verbinden und zu experimentieren. Diese Freiheitsgrade nehmen wir aus dem Studium mit in die Berufspraxis und erlauben uns, immer wieder zum Perspektivwechsel ­herauszufordern.

Michael Schuster: Welche Rolle kann Künstliche Intelligenz bei der Materialwahl spielen? Eröffnen sich damit noch einmal ganz neue Möglichkeiten?

Jan R. Krause: Der Weg der Digitalisierung in der Materialrecherche ist interessant. Zuerst wurde vor allem mit Suchbegriffen gearbeitet. Dann folgte die Bildersuche, um über Räume und Oberflächen geeignete Materialien zu finden. Jetzt kommt KI als neue Dimension dazu. Mit KI-Tools können wir nicht nur Materialien bewerten und vergleichen, zum Beispiel hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen. Sondern wir können Materialeigenschaften beschreiben und KI-gestützt in riesigen Datenbanken danach suchen lassen, welches Material diese Eigenschaften erfüllt. Ein professionelles KI-Tool, das diese Art der Materialrecherche ermöglicht, ist Revalu.

Michael Schuster: Wird damit also der Entwurfsprozess umgekehrt: nicht mehr zuerst die Ästhetik und dann das Material, sondern von den Eigenschaften zum Material?

Jan R. Krause: Genau. Das ist ein Paradigmenwechsel. Hier kann KI tatsächlich zum Game Changer werden. Mit KI-Tools wie Revalu können wir eine datenbasierte Materialwahl treffen und begründen. Die entwurfsbegleitende Darstellung der Umweltauswirkungen wird bewusstere Entscheidungen ermöglichen.

Michael Schuster: Fällt Dir auch auf, dass Nachhaltigkeit inzwischen viel konkreter kommuniziert wird – etwa über Rezyklat­anteile oder Cradle-to-Cradle-Zertifizierungen?

Jan R. Krause: Es ist tatsächlich interessant, wie sich die Kommunikation in der Baubranche verändert hat. In den 1990er-Jahren ging es vor allem um Performance: Größe, Stabilität, technische Kennwerte. Zwischen 2000 und 2010 standen Systeme und Systemkompetenz im Mittelpunkt. Von 2010 bis 2020 wurden „Lösungen” versprochen. Und seit etwa 2020 wird zunehmend die Lebenszyklusbetrachtung fokussiert: CO₂-Bilanz, Wiederverwertbarkeit und Kreislauffähigkeit.↓

Michael Schuster: Schwingt da nicht immer der Verdacht des Greenwashings mit?

Jan R. Krause: Greenwashing funktioniert nicht mehr. Nachhaltigkeit ist messbar geworden. Fast alle Hersteller können heute Angaben zu Inhaltsstoffen und Umweltauswirkungen machen, weil sie für die Ökobilanz eines Gebäudes benötigt werden. Spätestens seit es eine DIN für „Nachhaltigkeit von Bauwerken“ gibt, haben wir eine gute Grundlage für die Versachlichung der Diskussion. Nachhaltiges Bauen in Deutschland orientiert sich maßgeblich an der Normenreihe DIN EN 15804, die ökologische, ökonomische und soziokulturelle Aspekte über den gesamten Lebenszyklus bewertet. Die Einteilung in fünf Phasen von Herstellungsphase über Errichtungsphase und Nutzungsphase bis zu Entsorgungsphase und der Kategorie Gutschriften und Lasten außerhalb der Systemgrenze führt zu Transparenz und Vergleichbarkeit. Sie ist zugleich die verbindliche Grundlage für die Umweltproduktdeklarationen.

Michael Schuster: Ich habe den Eindruck, dass die Neubewertung von Materialien und die Betrachtung des gesamten Gebäudelebenszyklus zu zahlreichen Innovationen führen. Erlebt die Baubranche einen Innovationsschub?

Jan R. Krause: Es ändert sich gerade enorm viel in unserer sonst eher konservativ geprägten Branche. Vieles befindet sich im Wandel. Den Begriff finde ich übrigens besser als „Wende“. Der Gebäudesektor ist verantwortlich für 39 Prozent des CO₂-Ausstoßes. Und 56 Prozent des Müllaufkommens sind Bauschutt. Die Baubranche hat also einen enorm großen ­Hebel, um Klimaziele zu erreichen und einen klaren Auftrag, Ressourcen zu schonen. Dadurch entsteht tatsächlich ein großer Innovationsdruck. Alle Materialbereiche sind zur Zeit von Veränderungen betroffen.

Michael Schuster: Künstliche Intelligenz wird ja auch in der Materialforschung eingesetzt, um neue Materialien oder Materialkombinationen zu entdecken, deren Eigenschaften schneller vorherzusagen und Herstellungsprozesse zu optimieren, zum Beispiel bei der Suche nach Alternativen zu Seltenen Erden für E-Autos, Computer und Smartphones. Welche Rolle spielt KI bei der Entwicklung neuer Baustoffe?

Jan R. Krause: Ich glaube, wir erleben gerade eine Phase der Materialerfindung, die ähnlich aufregend ist wie zur Zeit der Industrialisierung. Damals wusste man nicht, welche Baustoffe sich langfristig durchsetzen würden. Heute stehen wir wieder an einem solchen Punkt – mit neuen Rohstoffen, Recycling­strategien und biobasierten Materialien. KI wird zum Beispiel in der Metallforschung eingesetzt, um neue Legierungen zu entwickeln mit verbesserten Eigenschaften wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder Temperaturstabilität. KI wird auch eingesetzt, um neue Polymere mit definierten Eigenschaften zu entwickeln für recyclingfähige Hochleistungskunststoffe und potenziell abbaubare Verpackungsmaterialien oder Bauprodukte. Auch bei Geopolymeren und alternativen Bindemitteln wird KI eingesetzt, um Rezepturen für einen CO₂-reduzierten Zement zu entwickeln. ↓

Michael Schuster: Dann wird KI sicher auch eingesetzt, um biobasierte Baustoffe zu entwickeln?

Jan R. Krause: Das ist ein besonders interessantes Forschungsfeld, weil KI eine große Zahl an Materialkombinationen aus Biomasse durchsuchen kann, biologische Prozesse, wie das Myzelwachstum optimiert, Materialeigenschaften vorhersagt und neue bioinspirierte Materialien generiert.

Michael Schuster: In der DIN für „Nachhaltigkeit von Bauwerken“ ist auch die End-of-Life Phase eines Gebäudes beschrieben. Welche Rolle können KI-Tools bei der Müllvermeidung spielen?

Jan R. Krause: In Recyclinganlagen können KI-Systeme Baustoffe automatisch erkennen und trennen. Diese Systeme nutzen hyperspektrale Kameras und Sensoren. In Verbindung mit Deep Learning können sie verschiedene Materialien identifizieren. Noch raffinierter ist natürlich die Idee des Urban Mining. Hier wird KI genutzt, um Materialien in bestehenden Gebäuden zu identifizieren, damit sie dem Kreislauf wieder zugeführt werden können, bevor wir sie entsorgen.

Michael Schuster: Gibt es auch KI-Tools, um diese Wertstoffe dann wieder einzusetzen?

Jan R. Krause: Bauteilbörsen wie Concular ermöglichen die Wiederverwendung von Bauprodukten. Besonders interessant finde ich aber ein gemeinsam von Concular mit Patrick Teuffel von Circular Structural Design und dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz entwickeltes KI-Pilotprojekt, das das Ziel verfolgt, nicht nur einzelne Produkte, sondern ganze Bauteile unter Berücksichtigung ihrer Tragfähigkeit in neue Gebäude­entwürfe zu integrieren. Unter dem Titel „Re-Create“ wird untersucht, wie sich vorhandene Betonfertigteile in einem neuen Gebäude mit neuen Anforderungen und neuen Geometrien wiederverwenden lassen. In vier EU-Ländern sollen vier Häuser rückgebaut und aus den Fertigteilen vier neue Häuser realisiert werden: Deutschland, Niederlande, Finnland und Schweden. Bei diesem Beispiel einer Re-Design und Re-Assembly-Strategie wird KI-gestützt abgeglichen, welche vorhandenen Eigenschaften von Bauteilen aus sekundären Quellen mit den gesuchten Eigenschaften des Neubaus übereinstimmen.

Michael Schuster: Gibt es neben solchen Pilotprojekten auch KI-Tools für zirkuläres Bauen, die allen zugänglich sind?

Jan R. Krause: Die Internationale Bauausstellung IBA’27 Stuttgart hat den „Circular Construction Hub“ entwickelt. Die unter knowledge.iba27.de öffentlich zugängliche Plattform kombiniert KI-gestützte Beratung, praxisnahe Werkzeuge und eine Materialdatenbank mit gebrauchten Baustoffen. Ziel ist es, zirkuläres Bauen für alle Akteure in Architektur, Handwerk, Studium und auch für Privatpersonen zugänglich zu machen. Im Zentrum des Hubs steht ein KI-Chatbot, der in Echtzeit Fragen zum zirkulären Bauen beantwortet. Er greift auf eine Datenbasis von mehr als 1 000 geprüften Fachinformationen zurück und wird kontinuierlich aktualisiert. Darüber hinaus stellt die Plattform die Ergebnisse einer beispielhaften Stoffstromanalyse vor, die die IBA’27 gemeinsam mit Metabolic an sieben ausgewählten IBA’27-Projekten durchgeführt hat. Hierfür wurden genaue Daten über die in den Gebäuden verbauten Materialien erhoben. Diese Daten sollen Planung und Rückbau effizienter machen.↓

Michael Schuster: Kann KI auch helfen, Gebäude zu analysieren und den Bestand zu bewerten?

Jan R. Krause: Im Gebäudebestand steckt großes Potenzial, aber zugleich große Verunsicherung. Welche Materialien sind verbaut? Welche Schadstoffe könnten vorhanden sein? Mit welchem Aufwand lässt sich ein Gebäude ertüchtigen und zukunftsfähig machen? Welche nicht sichtbaren Überraschungen sind zu erwarten? Hier ist viel Berufserfahrung von Architekten gefragt. KI-Tools können bei der Bewertung unterstützen und Sicherheit bieten.

Michael Schuster: Wie darf man sich das konkret vorstellen?

Jan R. Krause: KI-basierte Systeme werden gezielt eingesetzt, um Baustoffe im Bestand zu erkennen. Dabei kombinieren sie u. a. Computer Vision mit 3D-Scanning, Spektralanalyse und Sensorik. An der Cornell University wurde schon 2015 ein Projekt zur Erkennung von Materialien anhand von Fotos realisiert: Die Materials in Context Database MINC besteht aus 50 000 Fotos und wird mit Deep Learning kombiniert, um die Materialerkennung und -segmentierung in Bildern von gebauten Räumen zu ermöglichen.

Michael Schuster: Welche Rolle spielt BIM in dem ganzen ­Prozess?

Jan R. Krause: Beim Scan-to-BIM-Prozess werden Gebäude mit Laserscannern oder LiDAR aufgenommen. KI analysiert anschließend die Punktwolken und erkennt Bauteile wie Wände, Decken, Türen und Materialien.

Michael Schuster: Was für einzelne Gebäude interessant ist, eröffnet sicher auch aufschlussreiche Perspektiven für ganze Quartiere?

Jan R. Krause: Hierzu haben die Materialkataster-Plattform Madaster und Syte, eine KI-Plattform zur Objekt- und Bestandsanalyse, eine vielversprechende Kooperation gestartet. Gemeinsam arbeiten sie daran, KI-gestützte Gebäude- und Materialanalysen flächendeckend verfügbar zu machen.

Michael Schuster: Wie funktioniert diese Kooperation?

Jan R. Krause: Die KI-basierten Gebäudedaten von Syte wie Adresse, Baujahr, Nutzungsklasse und Rauminhalt werden per API an Madaster übertragen. Madaster nutzt sie, um Material-mengen, graue Energie und Zirkularitätspotenzial zu berechnen. In einem Pilotprojekt in der Kölner Innenstadt wurden 10 000 Gebäude analysiert. Das  Ergebnis ist durchaus beeindruckend: 12,31 Mio. Tonnen Material, davon der größte Teil Beton, und 2,25 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalente.

Michael Schuster: Was lässt sich mit diesen Daten anfangen?

Jan R. Krause: Mit diesen Werten von Bestandsimmobilien kann es gelingen, verbaute Materialien als wertvolle Ressourcen zu begreifen statt als Abfall. Damit werden neue Grundlagen für den Bestandserhalt und zirkuläre Planungsentscheidungen geschaffen.

Michael Schuster: Gibt es weitere KI-Tools für die Bewertung der Umweltauswirkungen und Klimaresilienz?

Jan R. Krause: Das Leipziger Start-up r3leaf hat eine Methode zur KI-gestützten Einordnung von Klimarisiken, Sanierungsbedarf und Kosten für einzelne Immobilien oder ein ganzes Immobilien-Portfolio entwickelt. Ich finde sehr ermutigend, dass in Deutschland solch innovative KI-Lösungen entwickelt werden. Aber auch aus der Schweiz wird in Kürze ein neues KI-Tool auf den deutschen Markt kommen: keeValue verbindet KI-gestützte Kostenkalkulation mit KI-gestützter Nachhaltigkeitsbewertung. Diese Kombination versetzt Architektinnen und Architekten in die Lage, in frühen Leistungsphasen bereits präzise Aussagen zu den ökonomischen und ökologischen Auswirkungen von Entwurfsentscheidungen zu treffen.

Michael Schuster: Wie wichtig sind neben den Daten weiterhin Materialbibliotheken, in denen man Produkte und Werkstoffe anfassen und vergleichen kann?

Jan R. Krause: Wir werden zwar stärker datenbasiert entwerfen und viel früher nach Inhaltsstoffen, Umweltauswirkungen oder Kosten fragen. Aber die sinnliche Erfahrung wird das maßgebliche Kriterium bei der Materialwahl bleiben. Nach dem Digitalisierungsschub erleben wir wieder eine neue Sinnlichkeit in der Architektur.

Michael Schuster: Ein Punkt wird aus meiner Sicht oft unterschätzt: die handwerkliche Umsetzung. Ist am Ende nicht die Qualität der Ausführung von entscheidender Bedeutung?

Jan R. Krause: Materialien müssen immer in Verbindung mit ihrer Fügung gedacht werden. Architektur und Handwerk werden wieder näher zusammenrücken. Viele Hochschulen arbeiten verstärkt mit Materialexperimenten. Die Werkstatt und die Baustelle sind elementare Stationen im Architekturstudium.

Michael Schuster: Das klingt nach einer Rückbesinnung auf die Lehre am Bauhaus?

Jan R. Krause: Das Lehrkonzept vom Bauhaus ist heute so aktuell wie vor 100 Jahren. Material, Konstruktion und Gestaltung gehören untrennbar zusammen. Das Erleben von Raum mit allen Sinnen ist die Kernkompetenz von Architektinnen und Architekten. Das braucht Wissen, Erfahrung und Vorstellungskraft. Das kann keine KI ersetzen.↓

Veranstaltungshinweise:

9.4.2026, 18:30 Uhr, Q-West, Bochum: DBZ KI-Dialog live über KI in der Architekturkommunikation

DBZ-Chefredakteur Michael Schuster im Gespräch mit...

• Alexandra Busch, Podcasterin und KI-Architekturkommunikationsexpertin

• Dr. Patrick Friedrich, KI/Transfer- und Projektmanager, KI.NRW/Fraunhofer Institute for Intelligent Analysis and Information Systems

• Prof. Jan R. Krause, Architektur Media Management, Hochschule Bochum

• Hanns-Jochen Weyland, Head of Digital Transformation bei Störmer Murphy & Partners

10.4.2026, 9:00 Uhr, Bluebox Bochum: 19. AMM-Symposium „AI Shift – Künstliche Intelligenz für einen nachhaltigen Wandel von Architektur und Kommunikation“ an der Hochschule ­Bochum, 12 Vorträge, 8 Workshops

Anmeldung: www.hochschule-bochum.de/amm-symposium