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.  




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 + 3Ds max

Info

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

Mirror Geometry: ecco il piano e l'asse di simmetria!

In questo video si raccontano le potenzialità di un cluster che sto mettendo a punto parallelamente al mio progetto di ricerca sul Reverse Modeling nel design.

Le idee sono coltivate in maniera continuativa sempre grazie al confronto con il prof. A. Casale ed il prof. G.M. Valenti del corso di Disegno Industriale di Roma SAPIENZA.

  

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

Prove di Reverse Engineering.....

Quello che vediamo spaccato a metà è l'acquisizione allo scanner laser 3D di un esemplare dell' S62 (quindi un modello mesh), vecchio telefono dato alle famigie dalla SIP. La volontà è quella di ricostruire attraverso una rappresentazione NURBS la parte anteriore dell'involucro, rappresentato in figura per mezzo della mesh di acquisizione.
Primo passo è  individuare le pezze che suddivideranno l'oggetto per ospitare superfici quadrilatere. La superficie non presenta spigoli, quindi luoghi i discontinuità, motivo per cui i bordi delle pezze dovranno ricalcare parti in cui vi è una forte variazione della superfici (smussi), questo permetterà di creare una rete primaria di curve  (griglia nera in figura) che disegnerà l'oggetto nelle pezze principali, da dividere ulteriormente in maniera tale da definire sempre quattro lati per tutte le superfici.

Prendiamo in considerazione una delle pezze, quella anteriore, come già dichiarato. Una volta date le informazioni ai bordi, è necessario informare la parte interna del dominio. Attraverso  Grasshopper, riesco a creare un piccolo algoritmo che mi disegna sulla mesh la rete di curve utili a dare le informazioni interne alla superficie da ricostruire matematicamente (il comando è superficie da rete di curve).

Il risultato non è dei migliori, ma sono in grado di migliorarlo avendo identificato le variabili utili alla risoluzione del problema.

La facciata dinamica. (lezione di Casale, Valenti, Calvano per il dottorato di ricerca, SAPIENZA, Roma)

Nel video si vuole mostrare il principio funzionale della facciata: questa reagisce al vettore rappresentante il fascio solare chiudendosi nelle zone di esposizione diretta.
Ogni modulo, è caratterizzato da un vettore perpendicolare ad esso che, con il vettore solare, forma un angolo il quale viene via via valutato in maniera variabile rispetto all'arco solare.
Il sole è quindi una variabile, ma l'altra variabile è la posizione del modulo sulla facciata, che essendo curva, muta l'incidenza solare. Tutti fattori che consentono al prospetto di essere mutevole: principio fondante di un'architettura viva.