Предлагаю почитать перевод статьи 10 Parametric Plugins Every Architect Should Know! (10 плагинов для параметрического моделирования, которые должен знать каждый архитектор). Оригинал можно найти тут.

Для получения консультаций и индивидуальных уроков по Grasshopper онлайн пишите на 4boldyreva@gmail.com

parametric-plugins

Так как мы входим в новую эру в области современной архитектуры и дизайна, мы видим большой спрос на кастомизируемые решения, играющие жизненно важные роли в создании объектов сложной формы.  Результат увеличивающегося спроса на “современные” и “футуристические” формы приводит к появлению инновационных методов и инструментов для архитектора (автоматизированное проектирование CAD). Эти методы и инструменты используются для создания, анализа, модификации и финальной презентации дизайна. Например, параметрический дизайн имеет отношение к использованию параметров, таких как размеры, ограничения, отношения между геометрическими объектами, параметры формы объекта и тд. При помощи параметрического дизайна налаживаются взаимосвязи различных параметров, что позволяет алгоритмически генерировать желаемую форму модели.

Arch20-Parametric-Plugins-06

10 плагинов для параметрического дизайна, который вы должны знать!

Задача визуализации сложных форм была удовлетворена появлением параметрических CAD-дополнений и программного обеспечения. Параметрический дизайн сегодня является одним из наиболее широко распространенных приемов моделирования при создании большого количества похожих (но не одинаковых) элементов и сложных паттернов. При этом данный метод позволяет решить задачи в относительно короткие сроки (*прим. в зависимости от сложности задачи). Некоторые плагины для параметрического моделирования (работающие внутри инструментов 3d моделирования Rhinoceros и Grasshopper) используются очень активно сегодня: Hummingbird, Heliotrope-Solar, Mantis и многие другие. Так как Rhinoceros/Grasshopper является опенсорсным продуктом, многие разработчики активно создают бесплатные плагины и дополнения. Кратко рассмотрим 10 плагинов[7].

1. Grasshopper 3D

Grasshopper 3D — это плагин для Rhinoceros, представляющий среду для визуального программирования. Он не требует предварительного знания программирования и позволяет архитекторам и дизайнерам генерировать сложные параметрические формы. Характеристики формы подчинены правилам и могут быть легко изменены при помощи изменения параметров в Grasshopper[2,7].

Arch20-Parametric-Plugins-013

2. Ladybug (Environmental analysis)

Опенсорсный плагин для параметрического моделирования Ladybug, работающий внутри Grasshopper, используется для средового анализа. Ladybug импортирует стандартные файлы “Energy Plus Weather” (.EPW) в Grasshopper 3D и позволяет использовать широкий спектр 2d и 3d интерактивных графиков для проведения средовых исследований для создания формы здания. Плагин упрощает процесс анализа и автоматизирует расчеты, а также генерирует легкую для понимания графическую информацию в среде Grasshopper. Помимо этого плагин позволяет пользователям работать с “EnergyPlus”, “Radiance” и “Daysim”, программами, позволяющими архитекторам создавать более эффективные дизайн решения[1,3,2,8].

Arch20-Parametric-Plugins-02Arch20-Parametric-Plugins-10

3. Honeybee (Environmental analysis)

Honeybee — это другой плагин для параметрического моделирования в Grasshopper, который также соединяет Grasshopper с “EnergyPlus”, “Radiance”, “Daysim” и “OpenStudio” для анализа потребления энергии и симуляции естественного освещения[2,3,4].

Arch20-Parametric-Plugins-11

4. Geco (Environmental analysis)

Geco позволяет экспортировать и активно взаимодействовать с другим программным обеспечением под названием Ecotect (*прим., продажа лицензий прекращена Autodesk в 2015),  для оценки дизайн решения с различных сторон, Geco также позволяет импортировать результаты в качестве фидбэка в Grasshopper. Ecotect — программное обеспечение для архитекторов, которое позволяет им тестировать средовые характеристики и симулировать различные средовые и климатические условия для создания наиболее эффективного и экологического дизайна[4].

Arch20-Parametric-Plugins-05

5. Heliotrope-Solar (Environmental analysis)

Плагин для Grasshopper, разработанный для манипулирования геометрией на основе динамической позиции солнца. Инструмент вычисляет кажущееся положение солнца (используя векторную физику) в указанную дату и время дня и предлагает набор компонентов для параметрической манипуляции дизайном, основанной на позиции солнца в указанное время. Плагин используется для создания конструкций, ориентированных на солнечную энергию и для создания затеняющих конструкций[4].

Arch20-Parametric-Plugins-012

Приложения ‘Ladybug’, ‘Honeybee’, ‘Geco’ и ‘Heliotrope-Solar’ для Grasshopper 3D могут быть использованы для генерации респонсивной архитектуры (Dynamic Facades), где здание адаптируется к природным условиям, например, к движению Солнца. Первоначально здание моделируется в Rhinoceros так, как оно должно быть построено в реальном мире, связывается с виртуальным Солнцем, которое повторяет движение реального солнца. После производится анализ в разное время суток с учетом пути движения Солнца. Далее, Grasshopper используется для генерации необходимой структуры, для определения размера и ориентации отверстий, а также для генерации различных затеняющих устройств и механизмов[3,5,8]. Эти панели закрываются и открываются в зависимости от позиции Солнца и реагируют в ходе движения Солнца в течение дня, что приводит к более рассеянному свету, уменьшению бликов и уменьшению получаемого тепла, и, что наиболее важно, позволяет сократить затраты на системы кондиционирования воздуха внутри здания. Хорошими примерами зданий с внедренной обсуждаемой нами технологией можно назвать башни Аль-Бахра (которые являются штаб-квартирой инвестиционного совета Абу-Даби), спроектированные Aedas и Arup, и здание Arab World Institute, расположенное в Париже, спроектированное Жаном Новелем. Панели работают как тепловой буфер, а также снижают выбросы углекислого газа за счет снижения потребления систем кондиционирования, все это делает здание экологичным, сбалансированным и устойчивым.

Arch20-Parametric-Plugins-12

Вышеупомянутые плагины для экологического анализа благодаря разработке различных инноваций на фасадах, учитывающих внешние погодные условия, позволяют архитекторам создавать более сбалансированные, экологичные и усточивые здания. Оболочки зданий работают как интерфейсы между окружающей средой и контролируемой средой внутри здания. Изменения формы фасада не производятся хаотично, они контролируются параметрически, отвечая на информацию, взятую из окружающей среды[3,4].

6. Kangaroo Physics  (Structural Analysis)

Структурные инженеры используют плагин Kangaroo Physics внутри Grasshopper для создания интерактивных симуляций (*прим, симуляций физики, например, поведение структуры в условиях гравитации), генерации форм, оптимизации и анализа структурных компонентов.

Arch20-Parametric-Plugins-014Arch20-Parametric-Plugins-13

7. Karamba (Structural Analysis)

Такие проектные плагины как “Karamba” определяют новые горизонты в области структурной инженерии. Karamba — это плагин для интерактивного структурного анализа в среде параметерического проектирования Grasshopper. Этот плагин делает максимально возможно простым процесс работы со сложными параметрическими структурами, расчетом нагрузок, расчетом по конечному элементу и тд. Плагин обеспечивает точный анализ пространственных ферм, рам и оболочек на ранней стадии проектирования. Пользователь может создать базовую плоскостную систему ‘pin-jointed’, на основе которой формируется и анализируется графическая статика, таким образом он может понять доступные степени свободы в этих системах[7,8].

Arch20-Parametric-Plugins-03

8. BullAnt (Structural Analysis)

Этот плагин создан преимущественно для архитекторов и инженеров. Он содержит уникальные инструменты, которые расширяют возможности родительской программы. Он содержит множество команд, включая расслабление меши (mesh relaxation), автоматизацию в симметрии, тессаляцию, структурный анализ (моделирование и эскизирование) и параметрическую генерацию в Grasshopper.

Arch20-Parametric-Plugins-011

9. Hummingbird (Structural Analysis)

Этот плагин расширяет возможности Grasshopper, добавляя набор компонентов, которые помогают в преобразовании и создании Revit файлов, которые содержат поддерживаемые геометрические алгоритмы для модели Rhino. Другими словами, сложная параметрически созданная геометрия может быть спроектирована в BIM софте, чтобы сделать структуру наиболее практичной до ее презентации. Hummingbird позволяет работать между Autodesk Revit и Rhinoceros 3D, избегая необходимости создавать референсные объекты. Плагин также помогает в лучшей визуализации и анализе структурных компонентов[8,9].

Arch20-Parametric-Plugins-04

10. Mantis (Structural Analysis)

Mantis — плагин для Grasshopper, который напрямую связывает Rhinoceros и Mathematica. Mathematica – инструмент для технических вычислений, используемый математиками, инженерами и аналитиками. Он известен как лучшее в мире приложение для вычислений.

Arch20-Parametric-Plugins-01

Структурные системы формируются путем интерпретации линий, кривых и точек как структурных элементов и сил с помощью пользовательских компонентов. Вся проанализированная информация после экспортируется из Rhinoceros в FEM (Finite Element Method, метод конечных элементов) софт, например “Sofistik”.

Выводы

Программное обеспечение для параметрического моделирования и различные дополнения позволяют пользователям мгновенно генерировать широкий спектр форм, вводя различные параметры и назначая необходимые ограничения. Эта способность производить изменения в реальном времени позволяет архитектору генерировать сложную форму, о которой иначе нельзя было даже и подумать.

Указанные инструменты и плагины созданы с предельно дружелюбным интерфейсом и требуют базового знания 3d моделирования для начала работы. Разрывы между областями архитектуры, анализа окружающей среды и структурной инженерии существенно сокращаются, благодаря таким инструментам у нас появляются нужные мосты. Такие инструменты объединяют параметрический дизайн со статическим анализом, что делает здания более практичными, уникальными, динамичными и устойчивыми. Все это помогает двигаться к более экологичному будущему.

Автор исходного текста на английском: Aprameya S Pandit

Перевод и примечания: Александра Болдырева

Фоновое изображение: https://mamou-mani.com/

[1]“Ladybug: A Parametric Environmental Plugin for Grasshopper to help designers create an environmentally-conscious design”, (Pg nos. 3128, 3130) Mostapha Sadeghipour Roudsari, Michelle Pak Adrian Smith + Gordon Gill Architecture, Chicago, U.S.A. http://www.ibpsa.org/proceedings/BS2013/p_2499.pdf

[2]“Paneling Tools for Grasshopper”, (Pg nos.3-89) (to understand the various complex geometries the tools enable it to generate & model), Rajaa Issa, Robert McNeel & Associates. http://wiki.mcneel.com/_media/labs/panelingtools4grasshopperprimer.pdf

[3]“Integration of Outdoor Thermal and Visual Comfort in Parametric Design” (Pg nos.1, 3, 9) Emanuele Nabonii. http://www.plea2014.in/wp-content/uploads/2014/12/Paper_3B_2882_PR

[4]“Daylight Optimization: A Parametric Study of Atrium Design”. (Pg 1, 3)

[5]“Performative Parametric Design of Radiation Responsive Screens”, (Pg nos. 580, 582) Henry Marroquin, Mate Thitisawat and Emmanouil Vermisso. https://www.brikbase.org/sites/default/files/ARCC2013_UNCC_Conference_Proceedings_597.pdf

[6]“Form Finding, Force and Function: Mass-Spring Simulation for a Thin Shell Concrete Trolley Barn “, Michael W. Weller. http://dmg.caup.washington.edu/pdfs/MArch.Thesis.MikeWeller.2011.pdf

[7]“Optimizing a Trussed Frame Subjected to Wind Using Rhino, Grasshopper, Karamba and Galapagos”, Evan J. Gerbo, Edmond P. Saliklisa. http://content-calpoly-edu.s3.amazonaws.com/arce/1/people/documents/Genetic%20Algorithm%20Paper%20v4.pdf

[8]“Parametric Tools & The Evolving Design Process”, Liam Taylor. http://www.aceuoa.org.nz/resources/Parametric_Design_Presentation_Slides.pdf

[9]“Bio-Origami, Form finding and evaluation of origami structures”, Daniel Baerlecken, Matthew Swarts, Russell Gentry, Nixon Wonoto. http://cumincad.architexturez.net/system/files/pdf/ecaade2012_250.content.pdf

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s