CONTINUITA' LIMITATA - rappresentazioni discrete per il disegno delle forme

IQPapers | Progetto editoriale curato dall’Istituto Quasar

Abstract

Il disegno di idee o di forme tratte dalla realtà, e la loro rappresentazione nello spazio bidimensionale del foglio di carta, impone a chi le osserva di fare delle scelte. Ancor prima di scegliere è necessario maturare delle consapevolezze: da una parte vi è lo spazio reale in cui la dimensione degli oggetti è l’infinito, dall’altra vi è lo spazio proposto dai supporti per la rappresentazione, in cui i modelli sono e devono essere emplificati in una quantità di segni chiari e distinti.

Gli oggetti e gli spazi architettonici, dal punto di vista fisico, sono una collezione di superfici composte da una quantità infinita di particelle. Tali superfici si incontrano mutando l’una nell’altra, diventando l’una l’altra senza identificare chiari luoghi di confine, senza esprimere spigoli; questi ultimi non hanno realtà fisica, sono sintesi geometriche utili a razionalizzare le forme all’interno dei “luoghi della rappresentazione”.

I vecchi e i nuovi supporti bidimensionali - quali il foglio di carta e lo schermo del computer - sono i luoghi della rappresentazione. Quando si disegna, l’incertezza e la tolleranza sono le regole assunte per acquisire gli elementi reali, anche quelli che più si avvicinano a chiare forme poliedriche. L’osservazione e l’esperienza di chi disegna aiuta ad individuare il confine più giusto, la discretizzazione è soggettiva, è legata alla forma e mira a degli obiettivi che devono essere fissati a priori. Perché stiamo disegnando? Cosa stiamo disegnando? 

I modelli organici rappresentano un caso emblematico in cui la forma reale non conosce lo spigolo: ne è un esempio il corpo umano, sul quale lo sguardo corre senza trovare soluzione di continuità. All’interno dello spazio digitale, la rappresentazione della forma organica esige una parcellizzazione, una pezzatura in cui tutte le porzioni saranno congiunte, creando una composizione a “prova di luce” che simula il reale. 

Discretizzare il continuo ed implementare il discreto sono le operazioni che permettono di dialogare con il digitale rendendolo strumento al servizio delle operazioni progettuali.

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Salvatore Ferragamo

Nell'ambito del corso di Rappresentazione del Prodotto, insegnamento del corso di laurea di DESIGN DEL PRODOTTO, con la prof.ssa Elena Ippoliti si è deciso di fare un omaggio ad un grande artigiano che sin dagli inizi del 900, esporta la creatività italiana all'estero. Salvatore Ferragamo è uno dei simboli del nostro design, caratterizzato da inventiva ed artigianalità ad alto livello.

Rappresentare i suoi modelli è stato per gli studenti del corso un obbiettivo, da raggiungere attraverso un percorso obbligato che gli permettesse di conoscere tutti i mezzi di rappresentazione dei modelli. Una prima parte del corso si è basato sul processo di Reverse Modeling, che permettesse di passare dalla scansione della forma di un piede da calzolaio, alla sua rappresentazione matematica. Contemporaneamente gli studenti sono stati invitati ad effettuare una ricerca di archivio e bibliografica in modo da reperire il maggior numero di brevetti ( disegni su carta dell'autore). La forma e i disegni hanno consentito di costruire il modello utilizzando superfici nurbs in modo da creare delle rappresentazioni controllate. In un secondo tempo i ragazzi, dopo un approfondita documentazione sui materiali, hanno composto delle immagini statiche di diversi modelli di scarpe di Salvatore Ferragamo.

Sotto i lavori di Danilo Paniccia e Luca Paolo Vasa

Ovviamente ringrazio tutti i partecipanti al corso per l'entusiasmo manifestato e la prof.ssa Ippoliti per l'energia con cui ha sostenuto e portato avanti il percorso.

Il Reverse Modeling per il progetto di design

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INTRODUZIONE

Il Reverse Modeling (RM) è il processo con il quale è possibile dedurre la rappresentazione della forma dall’acquisizione digitale del modello fisico. 

Le finalità del processo possono essere diverse, nel design può essere utilizzato sia per le operazioni di restyling che per operazioni più prettamente progettuali. Attualmente le metodologie e le tecniche utilizzate non seguono delle procedure standard, mostrano invece una dicotomia di comportamenti nei confronti del problema, in alcuni casi sono prevalenti le operazioni artigianali, in altri le azioni mirano al massimo rigore per il conseguimento dell’estrema accuratezza nel risultato.

Nel processo progettuale dell’oggetto di design, il RM ha un ulteriore compito, risolvere 

lo scollamento esistente tra il prototipo ed il modello progettato, assumendo un ruolo attivo nel percorso ideativo dell’oggetto.

Solo una ricerca sperimentale di tipo applicativo consente di analizzare i problemi, i metodi e le tecniche di conversione da un modello numerico (nuvola di punti, rilievo) al modello matematico (progetto digitale). 

Lo studio si prefigge quindi l’obbiettivo di risolvere le problematiche insite nel processo di RM applicato al progetto di design. Esperienza svolta avvalendosi delle nuove potenzialità offerte dai dispositivi digitali, asservendoli agli strumenti tipici del disegno e della geometria descrittiva nella loro accezione più contemporanea. Inoltre la ricerca ha portato risultati alternativi alle odierne tecniche computazionali in uso nelle procedure risolutive del problema. 

La ricerca è stata affrontata secondo una metodologia sistematica, articolata in una prima fase di indagine conoscitiva che precede quella di analisi, in seguito il rilievo e quindi un’applicazione sperimentale. 

La fase conoscitiva ha indagato gli strumenti di rilievo digitale, i software per l’analisi e l’editing del dato numerico e i software di modellazione matematica. 

La fase di analisi è stata rivolta ai problemi propri della rappresentazione matematica negli oggetti di design. 

La successiva fase di rilievo è stata caratterizzata dalla ricerca delle entità geometriche proprie dell’oggetto, dedotte dal dato numerico acquisito.

Quindi la sperimentazione ha risolto le relazioni tra prototipo, dato acquisito e modello matematico, ricostruendo l’antico rapporto tra prototipo, disegno e modello mentale ideativo.

Gli esiti vengono attraverso strumenti propri della nostra area, che esprimono nella ricerca il loro potenziale come mezzi di comprensione e soluzione del processo di Reverse Modeling.  




Esito del corso Rhinoceros & 3DsMax

Diversi potevano essere i soggetti per un corso che introducesse comandi più avanzati di Rhinoceros, noi abbiamo scelto Ronchamp. In questo modo si è cercato da subito di andare oltre l'aspetto conoscitivo dell'architettura (tutte le persone appassionate di arte e architettura conoscono gli aspetti tipologici e distributivi di questa grande opera di LC), passando immediatamente alla risoluzione delle caratteristiche delle superfici complesse che compongono l'architettura presa in esame. Un ricerca fugace ha consentito di ricostruire in maniera proporzionalmente corretta, tre profili e la pianta della cappella. Su questi materiali si è ragionato sulla razionalizzazione delle curve libere e sul corretto uso dei punti di controllo e dei punti di interpolazione. 

Attraverso la pianta ed i profili, si sono ricostruite le curve di bordo ed alcune isoparametriche che orientano l'andamento della copertura e delle superfici della parete spessa, bucata da fori strombati. Le altre pareti, le cappelle ed il campanile costituiscono estrusioni lineari da risolvere nelle parti superiori. Le operazioni più interessanti, hanno riguardato la costruzione della parete spessa: le superfici che la compongono, pur partendo piegate, scivolando su due binari giundo sul bordo opposto verticalmente. 

Quello che si ottiene sono superfici rigate che scivolano e si torcono a creare le shell della polisuperficie voluta. Per la copertura il problema è stato individuare le giuste curve di bordo e l'andamento interno di questa entità. La sfida da vincere era inoltre quella di produrre immagini in grado di trasmettere la potenza e la sinuosità che in tutte le foto dell'opera si percepiscono. Il gruppo di lavoro si è quindi cimentato nella costruzione dei giusti materiali (principalmente la rappresentazione del cemento e dell'intonaco che dominano quest'architettura) e la progettazione delle luci, in grado di esaltare il modello con le ombre.

Si ringraziano tutti i partecipanti che con grande curiosità hanno indagato gli strumenti proposti trasformando le ore di corso in un dibattito in cui l'apprendimento è stato biunivoco. 

Polisuperficie senza soluzione di Continuità

L'idea è quella di creare un percorso  che non abbia soluzione di continuità: una sorta di toro formato da due giri. La soluzione vuole essere facile e d'effetto, senza scomodare complicate equazioni matematiche. La forma d'appoggio iniziale è la spirale, che ad un primo approccio può risultare inutile in quanto curva aperta e completamente piatta.

La prima questione si risolve semplicemente attraverso l'introduzione di un cerchio al quale è imposto di essere tangente alla spira interna e quella esterna. Successivamenti si tagliano porzioni di cerchio e di spirale in modo da comporre una curva che si chiude su se stessa. Si ottiene così l'andamento in pianta della nostra forma, che ha comunque il difetto di di essere una spezzata i cui estremi sono in continuità di tangenza e non di curvatura. Si manipola la continuità degli estremi più esterni portandoli alla stessa curvatura locale in modo da poterli fondere in un'unica entità. La ricostruzione della curva attraverso la riduzione dei punti di controllo, la rende parametricamente meno complessa senza alterarne troppo l'andamento.

Adesso si deve agire sulle quote. Si suddivide la curva per un numero n di curve e li spostiamo veticalmente utilizzando vettori paralleli all'asse Z di modulo variabile ma ordinato secondo la funzione sin. Creiamo un andamento ad onda che porta in maniera ordinata alcuni punti in quota per poi tornare all'altezza di partenza. L'interpolazione di questi punti con una spline, genera la curva che determinerà l'andamento della struttura immaginata.

Adesso costruiamo dei profili rettangolari che seguono l'andamento della nuova curva e che inviluppati da una superficie loft, determinino la poli-superficie desiderata. Ciò deve avvenire stando attenti a che i profili siano sempre perpendicolari rispetto al piano orizzontale e non normali alla curva. Questo per ottenere in seguito una direzione isoparametrica delle superfici che compongono la facciata sempre verticali. Soluzione che ci consentira una suddivisione fattibile della superficie di facciata.

Si creano dei piccoli pannelli forati inizialmente Nurbs, ma poi trasformati in mesh per alleggerire la definizione. Attraverso la reiterazione di algoritmi di suddivisione si determinerà la forma della pelle finale.

Corso di Rhinoceros Base

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Corso di Rhinoceros + 3Ds max

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B-Pavilion: dalla razionalità alla complessità

La struttura, che può sembrare del tutto gestuale, è il risultato dell'incontro e della gestione di varie tecniche  che disegnano i modelli a partire da presupposti diversi.

La piattaforma principale è Rhinoceros, nel quale la prima operazione è stata la costruzione topologica della forma attraverso una rudimentale modellazione numerica. Partire da questa significa avere un totale controllo della struttura che sottende la forma, dando delle basi forti alle future trasformazioni. Il modello rigido che scaturisce può essere ammorbidito attraverso la suddivisione dei poligoni pensando ad una tassellazione triangolare. A questo punto siamo ancora di fronte ad un poliedro abbastanza "spigoloso", per cui si decide di applicargli delle trasformazioni che riescano a mantenere intatta la topologia razionale della mesh. Kangaroo, è un ottimo strumento per i modelli fisici, con il quale, progettata la maglia della mesh e creato il contesto fisico desiderato, applica mutazioni alla forma, rispettando le maglie del poliedro progettato.

Nell'ordine innestiamo il caos inserendo in una lista tutti gli edges della mesh mutata ed applicando una riduzione che, nel caso specifico, è casuale. Il tocco organico è dato nuovamente dalla suddivisione di poliedri, costruiti sugli edges rimasti, con lo strumento Tsplines. Il modello risultante, programmato quasi del tutto in Grasshopper, è parametrico e modificabile all'interno di uno stile derivato dall'aggregazione di metodi.

 

mc

Scheletro parametrico_Casale Valenti Calvano

La possibilità di costruire forme la cui ideazione non sia strettamente legata alla funzione, ma anche a fattori contestuali come il soleggiamento e l'ingombro massimo della struttura, è estremamente affascinante. Come altrettanto interessante è investigare tutte le problematiche relative allo studio degli incastri. Elementi che se ben coordinati donano espressività alla forma senza rischiare di oltrepassare il limite che equilibra bellezza e razionalità. 

Il percorso presentato nel post si basa appunto su questi principi, presentando un padiglione parametrico la cui forma non nasce da un atto gestuale, ma dal coordinamento dei parametri: La forma nasce e muore in Grasshopper. Alcun segno è fatto in Rhinoceros, che diventa strumento esclusivamente illustrativo. Dopo una prima fase relativa allo studio della morfologia, si passa allo studio della fabbricazione del prototipo; fabbricazione effettuata con un semplice plotter da taglio, in grado di sagomare pannelli piani. In questo frangente si cerca di risolvere tutti i problemi relativi alla razionalizzazione del pannello (operazione di Nesting) attraverso un posizionamento intelligente delle parti.

mc

Corso di Rhinoceros + Grasshopper I Un solo posto a disposizione!

MirrorGeometry per Grasshopper: prove tecniche di RM

Nell'applicazione delle procedure per il Reverse Engineering, il primo problema che sorge è quello dell'individuazione dell'asse o del piano di simmetria della Mesh acquisita con scanner laser 3D. La conoscenza di queste geometrie è fondamentale per diversi motivi: la loro individuazione permette di orientare il prodotto nello spazio digitale distinguendo un sopra ed un sotto, un fronte ed un retro, una destra ed una sinistra. Nello specifico, la presenza di un piano di simmetria permette il passaggio da Mesh  a Nurbs, lavorando solo su una metà dell'oggetto, per poi specchiarlo in un secondo momento; mentre l'asse di rivoluzione, consente, una volta intercettata la generatrice attraverso un opportuno piano, di costruire la superficie di rivoluzione appoggiandoci all'asse rilevato.

La ricerca che sto svolgendo mi ha portato alla definizione di una componente di Grasshopper in grado di estrapolare il piano di simmetria o l'asse di rivoluzione da Mesh adeguate.

Come dati di input sono richiesti la Mesh del prodotto da ricostruire matematicamente e un dato di tolleranza (B) funzionale all'accuratezza della Mesh acquisita; come dati di output abbiamo una stringa (Str) che evidenzia ulteriormente il tipo di dato rilevato (piano di simmetria o asse di rivoluzione) e la geometria ricercata (Geo), utile al proseguimento delle azioni di RE.

Nelle immagini del post, i modelli adoperati sono Mesh frutto di tassellazione, essendo la componente Mirror Geometry ancora in fase di sviluppo. 

mc