Parametrikus tervezés a gyakorlatban

Amikor valaki parametrikus építészetet emleget, az ember fejében burjánzó, megfoghatatlan biomorf formák képe jelenik meg. De mit jelent valójában a tervezésben a parametrikus szó? És miért jó ez nekünk? Romvári Péter Moholy-Nagy Ösztöndíjas munkája során többek között ezeket a kérdéseket, és az ilyen típusú tervezésben megnyíló új lehetőségek gyakorlati alkalmazását kutatta. 

Egy Moholy-Nagy László Formatervezési Ösztöndíjas munka tanulságai.

Elméletben a parametrikus tervezés azon alapul, hogy a geometriát különböző számok vezérlik. Az ebben rejlő lehetőségeket akkor aknázhatjuk ki igazán, ha ezeket a számokat egymással kapcsolatba hozzuk, és ez a kapcsolati hálózat egy rendszert alkot. Így lehetséges, hogy egyetlen paramétert megváltoztatva a teljes test megváltozik, annak minden komponensével együtt. Ez hatékonyságot jelenthet szokásos szerkezetek tervezésénél. Képzeljünk el egy rácsos tartót, ahol az áthidalási távolságot megváltoztatva a szerkezet magassága, és a tartók sűrűsége magától változik a modellen és a konszignációs lapokon úgy, hogy kézzel semmit nem kell átrajzolni. Persze egy ilyen rendszer felállítása időigényes, és mérlegelni kell, hogy érdemes-e megcsinálni. Azonban ha már megépítettünk a különböző paraméterekből, szabályrendszerekből álló, dinamikusan változó modellünket, egy flexibilis eszközhöz jutunk, amellyel rengeteg verziót lehet tesztelni rövid idő alatt.

 

 

A megszokott formák parametrikus irányítása mellett létrehozhatunk olyan új formákat, szerkezeteket is, amelyeket a szokásos eszköztárunkkal lehetetlen lenne megrajzolni. Számos olyan kötöttségtől megszabadulhatunk, amelyek általában végig mankóként szolgálnak egy épület tervezésekor: a szerkezeti elemeket nem kell vízszintes és függőleges síkokra helyezni, a derékszögű rasztert felválthatja bármely más, szabályokkal leírható rendszer. Ha a gazdaságos gyárthatóságot már az elejétől figyelembe vesszük a modell megalkotásánál, akkor az építés nem jelent feltétlenül aránytalanul nagy többletköltséget. Ez lehet a parametrikus szoftverek másik nagy előnye: a gyártósorokkal a program közvetlenül kommunikál, kiiktatva sok közvetítőt. Így a tervező pontosan azt kapja, amit digitálisan megalkotott.

 

 

Mivel a címben a tervezés gyakorlati használatát ígértem, nem mehetek el amellett, hogy megemlítsek konkrét tervező programokat. A technológia valójában korántsem új, számos szoftverrel lehet ilyen rendszereket kidolgozni. A Pro/Engineer főleg gépészeti alkalmazásokból ismert. A Generative Components és a Digital Project már az építészeket célozza meg. Ezek a szoftverek igen drágák, itthon nem igazán terjedtek el. Számos animációs szoftverrel - szinte melléktermékként - lehet non-standard épületeket tervezni. Ilyen például a Houdini, vagy a Maya; az utóbbihoz nem árt a Mel script nyelv ismerete is. A gazdag tervezési eszköztárhoz azonban nem társulnak mérnököknek szánt eszközök. Talán a legígéretesebb, legrugalmasabb ilyen típusú modellező eszköz ma a piacon a Grasshopper, egy ingyenes plug-in a Rhino3D-hez. Működése hasonlít a programozáshoz, viszont nem igényel semmilyen programozói hátteret. Számokat, és műveleteket adhatunk meg benne úgy, hogy nem kell kódsorokat írni; a program kezelőfelülete grafikus. Talán ez teszi egyre népszerűbbé az építészek körében.

 

 

Egy paraméterek kapcsolati hálójaként megépített rendszer teljesen nyitott: rá lehet kötni szenzorokat, amelyek akár valós időben reagálnak a környezetre, vagy bele lehet építeni algoritmusokat. A vFlow nevű munkámban egy térfelosztó - ún. voronoi - algoritmust építettem a kódba, az adja a szerkezet gerincét. Egy olyan eszköz létrehozása volt a célom, amely lekövet egy tetszőleges görbült felületet, azt egy buborékszerű struktúrával gazdagítja, és egyben síkokra bontja, megkönnyítve ezzel a gyártást. A rendszer használható ideiglenes pavilonok tervezéséhez, különleges igényű üzletek belsőépítészeti elemeként. Egy nemzetközi pályázaton megosztott második helyet ért egy ilyen rendszerrel tervezett pavilontervem. A prototípust Houstonban fejlesztik tovább, és egy vándorkiállítás keretében megtekinthető lesz az Egyesült Államokban. Az első prototípus az Iparművészeti Múzeumban volt kiállítva a Moholy-Nagy László és a Kozma Lajos Ösztöndíjasok 2010. évi beszámoló kiállításán április 3-ig.

 

 

A tervezés menete a következő: létrehozunk egy szabadon formált NURBS felületet, amelyet manapság a legtöbb modellező szoftver könnyedén kezel. Ezután megfestünk bitmap-eket, amelyek ráfeszülnek a felületre, ezek aztán különböző tulajdonságokat irányítanak, pl.: vastagság, véletlenszerűség. Ezek adják a bemeneti adatokat, az inputokat. Ezek alapján a program kioszt a térben pontokat, amelyek cellaközéppontjai lesznek a 3d voronoi mintának. A minta alját levágjuk egy síkkal, ezen fog állni a szerkezet a valóságban. A folyamatot az alábbi ábra szemlélteti:

 

 

Az alábbi néhány kép a nemzetközi pályázaton díjazott pavilontervet mutatja:

 

 

Hasonló rendszerrel fejlesztettem ki egy másik prototípust: a végtelen számú variációban megtervezhető polcrendszert. Olyan termék ez, ahol a felhasználó és a tervező már nem választható szét egyértelműen: egy honlapon található egyszerű eszközökkel bárki megtervezheti a saját, voronoi algoritmus által generált bútordarabját. Nem a polclapok kapcsolódási pontjait, hanem cellák középpontjait mozgathatja a felhasználó. Tetszőleges számú verziót elmenthet, és a kívánt kompozíciót meg is rendelheti. A parametrikus szoftver kiszerkeszti a szükséges vágómintákat és az összeszereléshez szükséges jeleket, így a bútorban nincs két azonos alkotóelem. A CNC vágógép pedig kivágja és gravírozza a postán kiküldött darabokat. Otthon a felhasználó (tervező) egy összeszerelést segítő ábrával megépítheti a saját elképzelése szerint megvalósuló bútordarabot. Ha ezek alapján kicsit nehéz elképzelni, hogy is működik az algoritmusokkal történő tervezés, itt ki lehet próbálni.

 

 

Végezetül hangsúlyozni szeretném, hogy ösztöndíjas munkám csupán egy kis szeletét tárja fel a parametrikus tervezésben megnyíló lehetőségeknek. Rámutattam, hogy a módszer új távlatokat nyit meg nem csupán az építészet, de a belsőépítészet, illetve bútortervezés terén is. Teszi ezt úgy, hogy a tervezés és kivitelezés folyamata közelebb kerül egymáshoz, és olyan új eszközöket adhat a tervezők kezébe, amelyek képesek befogadni a tudományok legújabb vívmányait.

 

Romvári Péter

 

Kapcsolódó oldalak

Márton Enikő: Tervezési technikák evolúciója

Parametrikus design kurzus az YBL Építéstudományi Karán - videó

FAB-RIC 2.0 — kiállítás az N&n galériában 2009

Alulról-fölfelé / Bottom-up — Design workshop 2009