Diseño paramétrico #02

Diseño paramétrico #02

Primeros saltos

Sistemas abiertos, flexibles, sentir el viento en tu cara, son sensaciones muy agradables. Encima si vienen respaldados por una gran comunidad que da más importancia al crecimiento colectivo como sociedad que al de su cartera…no tiene precio! Por ello, hoy vamos a dedicar el segundo capítulo a la introducción del Ruttenianismo. Para ello repasaremos los puntos clave para empezar a saltar!

· Instala Rhinoceros 5, software de modelado 3d basado en geometrías NURBS, cuando se elige la versión de descarga, seleccionar otro idioma, English (recomendamos software en VO, al igual que los títulos de las películas)

· Instala Grasshopper 0.9.0076. Plug In de diseño paramétrico hospedado en Rhinoceros 3D. Una vez que hemos finalizado la instalación de Rhinoceros 5, cerramos el software e instalamos GH.

· Ejecuta Grasshopper. Abrimos Rhino de nuevo, aparecerá una ventana con el acuerdo de licencia, el cual podemos leer y aceptar. Después de que Rhino haya cargado el Saltamontes escribiremos en la barra de comandos de Rhinoceros “grasshoppper” + intro, entonces la clorofila nos dará la bienvenida.

Interfaz

Vamos a diferenciar diferentes zonas en el nuestra ventana de grasshopper a la hora de trabajar con el software.

A: Nombre del archivo y opciones de ventana de Windows.

B: [File, Edit, View, Display, Solution, Help] Son las opciones generales del programa. File: gestión de archivos. Edit: acciones de trabajo. View: configuración de la interfaz en GH. Display: opciones de visualización de trabajo en GH y de previsulización en RH. Solution: estados y acciones de los componentes. Help : Foro, librería, versión y about.

C: Nombre del archivo y buscador de archivos, cuando estamos trabajando con varios archivos podemos hacer click y seleccionar el archivo con el que queremos trabajar.

D: [Params, Maths, Sets, Vector, Curve, Surface, Mesh, Intersect, Transform, Display], todos los componentes que trae el programa por defecto, divididos en diferentes secciones. Estas a su vez se subdividen en apartados desplegables, para poder acceder a ellos nos situaremos en la barra negra con el nombre de la sección (Params/Geometry). Entonces haremos click y podremos ver todos los componentes disponibles en cada uno de las zonas.

E: Barra tareas del Lienzo. Algunos comandos útiles, abrir, guardar archivos, opciones de visualización en GH y previsualización en Rhino.

F: Lienzo (canvas) espacio de trabajo, en esta zona es donde vamos a desarrollar las definiciones, estás tendrán aspecto de circuito de electrónica y crecerán de manera lineal.

G: Widgets, accesorios que nos darán un extra de información.

H: Número de versión de Grasshopper.

Universo dentro del universo

Para entender el funcionamiento entre Rhinoceros y Grasshopper vamos a suponer que RH es el mundo real y GH el mundo virtual. Por lo cual, cuando estamos trabajando en GH estaremos editando información volátil, siendo necesaria cocinarla con huevo frito para que pase a RH (mundo real).

Para poder trabajar de una manera sencilla entre ambos universos vamos a ordenar las ventanas de la siguiente manera: situaremos la ventana de Rhinoceros como base en el fondo maximizando su tamaño. Por otro lado recomendamos también ampliar una de sus vistas (seleccionando el nombre “perspective” y haciendo doble click).

Ahora configuramos grasshopper (situado encima de RH) con media pantalla dividida (tecla Windows + flecha derecha), esta configuración es la manera más utilizada de trabajo con ambos programas siendo grasshopper la ventana para el lenguaje de programación visual y Rhino la previsualización de nuestro proceso.

Flower power

Vamos a comenzar el día con algo bonito, nuestra primera flor paramétrica. Vamos a hacer doble click (botón izquierdo) en el canvas (lienzo GH) y escribiremos “cir” + Intro, ahora tenemos nuestro primer componente de círculo. Para el siguiente paso vamos a conectar un “number slider” al input R del componente Circle (Cir) con el que podremos variar el tamaño del radio de la circunferencia inicial.

Para conectar dos componentes tendremos que poner el ratón encima del output (media luna blanca) del primer componente, cuando en el cursor aparezca una flecha gris, tendremos que presionar el botón izquierdo del ratón, hasta conectar con el input del siguiente componente. Así es como hacemos las diferentes conexiones con los cables en el programa.

Tercer componente, será “divide curve”+ Intro, conectaremos el output de Circle C al input de Divide Curve C. El siguiente paso será sacar un slider de números enteros, para ello haremos doble click en el canvas y escribiremos “0

dtfmagazine.com

Where is grasshopper in rhino que

Los orígenes de Grasshopper pueden ser atribuidos a la funcionalidad del botón “Record History” contenida en la versión 4 de Rhino3d. Esta característica permitía a los usuarios guardar implícitamente las operaciones de modelado mientras trabajabas. Si le hacías “Loft” a cuatro curvas teniendo el botón de”Record History” encendido, y después editabas los puntos de control de alguna de estas curvas, la superficie se actualizaría automáticamente. En 2008, David planteó la pregunta: “¿qué tal si pudiéramos tener explícitamente más control sobre esta historia?”, y así el precursor de Grasshopper, Explicit History, nació. Éste consiguió exponer la cronología de operaciones y abrió la posibilidad de editarlas a detalle, empoderando al usuario para desarrollar secuencias lógicas más allá de las capacidades básicas de Rhino3d.

Seis años después, Grasshopper es ahora un robusto editor de programación visual que puede ser extendido por suites o por add-ons externos. Más aún, éste ha fundamentalmente alterado los workflows de profesionales a lo largo de múltiples industrias y ha fomentado una comunidad global activa de usuarios.

Este Primer se enfoca en Los Básicos, ofreciéndote el conocimiento esencial que necesitas para surcar hacia el uso regular de Grasshopper, así como posibilidades de cómo ir más allá con tu propio quehacer creativo. Antes de continuar con las descripciones, diagramas y ejemplos provistos de aquí en adelante, discutamos qué es programación visual, los básicos de la interfaz de Grasshopper y la terminología adecuada; tal como las características “en tiempo real” de retroalimentación del viewport, y la experiencia del usuario.

El Visual Programming, o programación visual, es un paradigma de la programación dentro del que el usuario manipula elementos lógicos gráficamente en vez de textualmente. Algunos de los más conocidos lenguajes de programación textual tales como C#, Visual Basic, Processing – y los más cercanos a Rhino – Python y Rhinoscript, requieren de nosotros escribir código que se atiene a una sintaxis muy específica del lenguaje. En cambio, la programación visual nos permite conectar bloques funcionales a una sequencia de acciones donde la única “sintaxis” requerida es que los inputs de los bloques reciban datos del tipo adecuado, e idealmente, que esté organizada de acuerdo al resultado deseado – después ahondaremos al respecto en las secciones de Data Stream Matching y Diseñando con Data Trees; ¡no os preocupeis! Esta característica de la programación visual evita la barrera de acceso comunmente hallada al tratar de aprender un nuevo lenguaje, incluso uno hablado, y previsualiza la interfaz, lo cual para los diseñadores ubica a Grasshopper dentro de un territorio más familiarizado.

Esta imagen compara el proceso para dibujar una curva sinoidal en Python y en Grasshopper.

Para accesar Grasshopper y su funcionalidad de programación visual, necesitamos descargar e instalar el programa desde el sitio de Grasshopper3d.com. Una vez instalado, podemos abrir el plug-in escribiendo “Grasshopper” en la Command Line de Rhino. La primera vez que lo hacemos en una nueva sesión de Rhino, se nos presentará la pantallita de que Grasshopper está cargando, seguida de la ventana principal de Grasshopper. Ahora podremos agregar bloques funcionales llamados “componentes” al “canvas”, conectarlos con “cables”, y guardar la “definición” completa en el formato .ghx.

Una definición de Grasshopper en el canvas, hecha de componentes conectados con cables.

Una vez que hayamos comenzado a desarrollar una definición en Grasshopper y hayamos creado “sliders” dentro de nuestro canvas para controlar geometría, quizá naturalmente intuyamos la conexión que hemos hecho entre éstos y lo que vemos en los viewports de Rhino. Esta conexión es esencialmente en tiempo real – si ajustamos el grip del slider, veremos las consecuencias de ello: Dentro de nuestra definición un input ha cambiado en alguna parte y el programa debe ser resuelto nuevamente para recalcular la solución y mostrar la versión más actualizada. Para nuestro beneficio cuando comenzamos con Grasshopper, la geometría que vemos es una ligera representación de la solución y se actualiza automáticamente. Es importante tomar nota de esta conexión en este momento, ya que cuando tus definiciones se vuelvan más complejas, manejar inteligentemente el flujo de datos, el estado del “solver”, y lo que se visualiza en el viewport de Rhino, prevendrá muchos dolores de cabeza inesperados.

Flujo del programa: de izquierda a derecha.

grasshopperprimer.com

Waffle Structures: Rhino Grasshopper

Yes ! the classic waffle structures , I think this kind of definitions are very useful specially to those starting in their way of parametric design and of course Grasshopper, they have a wide range of applications that can go from architectural projects to conceptual furniture like this quick example I made.

The definition is made so you can set up the number of sections in the X and Y axis separately , also you can set up the height of each sections as well as the thickness of the material you are going to work with. Finally the definitions orients al the parts to the X-Y axis with an ID tag so you can easily organize them and get them ready for the CNC mill or the laser cutter.

This definition will help understand most of the basic components that Grasshopper currently has implemented,It was made with Grasshopper Version 6.0019 we have to remember it still is a WIP so they maybe some problems using it in other versions. I strongly recommend you to download both files the grasshopper definition and the rhino file so you can get familiarized with the inputs you need to start working.

I think that is all , I hope you find it useful an please if you do some work with it, send it to me so I can post it here, have fun.

Rhino file: Ribs(WaffleSystem).3dm
Grasshopper DefinitionFile: Ribs(WaffleSystem).ghx

designplaygrounds.com

RhinoArchitecture

Qu’est-ce-que RhinoArchitecture exactement?

Sous un seul environnement graphique, retrouvez Rhinoceros, VisualArq et Grasshopper :

Rhinoceros : Modeleur 3D/2D polyvalent et pluridisciplinaire. Conception de tout type de structures ou « d’objets » quelles que soient la complexité, la dimension et la précision souhaitée.

VisualARQ : Extension BIM-IFC. Création, édition et manipulation d’objets architectoniques paramétriques. Coupes/sections/élévations/ extractions automatiques de données (documentation). Personnalisez vos objets architectoniques à l’aide de Grasshopper et retrouvez-les en un click souris dans l’interface utilisateur de VisualARQ pour les intégrer et les éditer dans votre modèle !

Grasshopper : Application de design génératif de recherche et d’optimisation de formes de Rhino. Réalisation de vos études de variantes et de vos processus d’automatisation de plans ou modèles.

Pourquoi choisir RhinoArchitecture ?

La convergence du BIM & du design paramétrique

• Solution BIM alternative ou complémentaire, intégrable dans votre workflow
• Offre évolutive et pérenne qui repose sur Rhinoceros, le populaire modeleur 3D (et 2D) connu pour sa puissance géométrique, sa flexibilité et sa capacité à concevoir des formes libres sans limite.
• RhinoArchitecture intègre Grasshopper : l’outil de design génératif et paramétrique le plus puissant et le plus utilisé au monde ainsi que VisualARQ : l’application BIM de Rhino
• Apprentissage rapide, interface et fonctions personnalisables, toolkit complet de développement
• Outils de travail collaboratif et compatible dans les échanges avec Autodesk® Revit, AutoCAD®, Archicad®, SketchUp®, et plus de 15 autres formats de fichiers dont les IFC pour le BIM
• Fonctionnement en mode monoposte et réseau sans surcoût
• Communautés francophones et mondiales très actives d’utilisateurs et de développeurs
• Assistance technique et mises à jour intermédiaires gratuites
• Licence permanente : pas de système de souscription annuelle

Et quoi d’autre encore ?

Une tarification particulièrement abordable pour toutes les bourses : 1 790 € Ht

Modélisation architecturale de forme libre

Rhino peut créer, éditer, analyser, documenter, rendre, animer et traduire des courbes et des surfaces NURBS* ainsi que des solides, des nuages de points et des maillages. Aucune limite en termes de complexité, de degré ou de taille, en dehors de celles de votre matériel. Il embarque aussi un toolkit de développement très puissant qui autorise tout développement d’applications sur le logiciel.

Géométrie complexe précise : *Les NURBS peuvent représenter de façon extrêmement précise tout type de géométrie : courbes, cercles, ellipses, sphères ou tores, géométrie de forme libre complexe comme par exemple des façades de batiments hors normes, des carrosseries de voiture ou même des corps humains.

Fichiers plus légers : la quantité d’informations nécessaire pour générer une géométrie complexe est bien inférieure en utilisant des NURBS qu’avec toute autre méthode.

Les objets de VisualARQ sont compatibles avec les NURBS et peuvent être créés à partir d’une géométrie NURBS, de courbes, surfaces ou solides.

Rhino et VisualARQ possèdent des centaines d’outils d’édition qui facilitent la modification de la géométrie, quel que soit son degré de complexité. Que vous travailliez sur des dessins 2D ou des objets 3D, les outils les plus adaptés à la modification de chaque géométrie sont rapidement accessibles.

Le BIM flexible, pour n’importe quelle forme architecturale

Murs courbes, surfaces, poutres de n’importe quelle forme… Tous les designs architecturaux des plus simples aux plus complexes sont possibles. Travaillez plus facilement avec des objets architectoniques intelligents : murs, murs-rideaux, dalles, poutres, poteaux, escaliers, portes, fenêtres et des objets personnalisés paramétriques.

Documentation dynamique : la géométrie et l’information sont liées. Obtenez toute la documentation de votre projet automatiquement à partir de modèles 3D. Plans d’étages, sections, élévations, zones, générez des tableaux d’informations d’objets…

Grasshopper : l’outil de design paramétrique et génératif de Rhino

Grasshopper, aujourd’hui directement intégré dans la version 6 de Rhino, est l’outil de design paramétrique et génératif le plus puissant au monde. C’est un langage de programmation ou algorithme visuel facile à apprendre pour le plus grand nombre, même pour des non- développeurs. Il est utilisé dans certains projets de conception figurant parmi les plus ambitieux des dix dernières années.

Avec cet outil, réalisez des études de variantes, de recherches de formes, d’optimisations de résultats, ainsi que des processus d’automatisations de tâches. Changez un paramètre, et c’est tout votre modèle
qui se modifie en conséquence.

Exemple : Evaluation de milliers d’hypothèses soumises à contraintes et extractions automatiques des trois meilleures solutions en un temps record.

rhinoforyou.com

Where is grasshopper in rhino que

design, model, present, analyze, realize.

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10 Parametric Plugins Every Architect Should Know !

As we enter a new emerging era in the field of contemporary architecture and design, there is a tremendous demand for highly customizable convoluted geometry playing vital roles in the overall form, shape and size of the buildings. The direct outcome of such an increasingly persistent requirement for “modern” & “futuristic” forms, has paved the way for innovative new techniques and tools for today’s architect – Computer Aided Design (CAD). It deals with the use of computing devices to abet +one’s odds of better perceiving and visualizing a design. It is generally used to create, analyze, modify and finally present the design, due to the accuracy and quality, it is capable of consistently administering. Parametric design on the other hand refers to the use of parameters such as constraints, the relationships between geometric entities, dimensions, the shape and size of the entities, etc. These parameters are substantially responsible in determining the relationship in between the design intent and the design response and overall, to algorithmically generate the desired framework and form of the model, which is to be visualized.

Courtesy of Zaha Hadid

10 Parametric Plugins You Should Know !

The challenge of visualizing complex forms has been met with the emergence of parametric CAD plugins and software. Parametric design is by far one of the most w >[7] .

1. Grasshopper 3D

Grasshopper 3D is a graphical parametric form generating tool, integrated into Rhinoceros 3D. It requires no prior knowledge of programming and scripting and still allows the architects & designers to generate complex parametric forms. The dimensions of the form are subjected to constraints and can easily be altered by sl >[2,7] .

Courtesy of Seth Moczydlowski

2. Ladybug (Environmental analysis)

An open source parametric plugin called “Ladybug” is used to support further environmental analysis ins >[1,3,2,8].

Courtesy of
Chris Mackey

Courtesy of La Masa


3. Honeybee
(Environmental analysis)

Honeybee is another parametric plugin for Grasshopper which also connects Grasshopper3D to “EnergyPlus”, “Radiance”, “Daysim” and “OpenStudio”, for building energy consumption & daylighting simulation [2,3,4] .

Courtesy of
Chris Mackey


4. Geco
(Environmental analysis)

Geco allows one to export and actively collaborate effectively with another software called Ecotect, in order evaluate one’s design with various the performance data, which Geco again makes possible to import the results as feedback, back into Grasshopper. Now, Ecotect is a visual software for architects, which enables them to test environmental performance issues and simulate various environment and climatic conditions in order to design more green and efficient parametric structures [4] .

Courtesy of Danny

5. Heliotrope-Solar (Environmental analysis)

It is a Grasshopper plug-in for manipulating geometry based on the dynamic position of the Sun. The tool calculates the apparent position of the sun (using vector physics) at specified dates and times of the day, and uses this data to compute and prov >[4] .

Courtesy of Brian Lockyear

The applications of ‘Ladybug’, ‘Honeybee’, ‘Geco’ & ‘Heliotrope-Solar’, in the ‘Grasshopper 3D’ environment, can be extended to generate responsive architecture (Dynamic Facades), where the building envelopes adapt to natural systems, such as the dynamic movement of the sun. Initially, the building is modeled in Rhino, oriented as it is to be built in the real world, and is subjected to a virtual Sun, which replicates the real life conditions of the Sun. It is then analyzed extensively at different times of the day, with respect to the Sun’s path. Next, Grasshopper 3D is used to parametrically generate the required geometry for the structure, to determine the size and orientation of openings and to generate various shading devices and mechanisms, for each panel [3,5,8] . These panels open and close in response to the sun’s position and follow it’s movement throughout the day, in turn bringing in more diffused light, causing less heat gain and glare, and more importantly, cutting the cost on air-conditioning systems, inside the building. Good examples of buildings which have implemented this technology are The Al Bahr Towers (which act as the Abu Dhabi Investment Council Headquarters), designed by Aedas and Arup, and The Arab World Institute, located in Paris, which was designed by Jean Nouvel. The panels act as a heat buffer, and also bring down carbon emissions by reducing the need for air conditioning systems, making the building sustainable, balanced and green.

Courtesy of Aedas Architects

These environmental analysis plugins enable architects to build much more balanced, green and sustainable structures, by coming up with various innovations on the facades to leverage the external weather conditions to the maximum. Building envelopes act as interfaces between the natural exterior environment and the controlled interior environment. The variation of form across the façade of a building, is not fabricated at random, but rather is morphed and controlled parametrically, corresponding to the environmental data [3,4] .

6. Kangaroo Physics (Structural Analysis)

Structural Engineers use the Kangaroo Physics plugin inside Grasshopper for interactive real simulation, generating form, optimization and analysis of structural components and constraint introspection.

Courtesy of Arturo Tedeschi

7. Karamba (Structural Analysis)

Parametric design plugins like “Karamba”, define new horizons in the field of structural engineering. Karamba is an interactive structural analysis plugin in the parametric environment of Grashopper 3D. This plugin makes it extremely simple to combine parameterized complex geometric forms, load calculations, finite element analysis, etc. It prov >[7,8] .

Courtesy of Clemens Preisinger + Jens Böke

8. BullAnt (Structural Analysis)

It is a Grasshopper3D plug-in, primarily for Architects and Engineers. It features unique tools which enhance and extend the capabilities of parent program. It features an array of commands including mesh relaxation & inflation, automation in symmetry, tessellation, structural analysis (modeling and sketching) and parametric generation in Grasshopper. It also features geodesic dome & curve network processing.

Courtesy of Jon Mirtschin

9. Hummingbird (Structural Analysis)

It expands Grasshopper’s capabilities by adding a set of components which help in the conversion and creation of Revit files which contain supported geometric algorithms for the Rhino modeled file. In other words, a complex parametrically designed geometry, can be designed in a BIM software, to make the structure much more practical, before presenting or proposing it. Hummingbird basically allows a bi-directional workflow in between Autodesk Revit and Rhinoceros 3D, removing the need to create reference objects. This also helps in better visualizing and analyzing the structural components that are to come into the picture [8,9] .

Courtesy of Tim Meador

10. Mantis (Structural Analysis)

Mantis is a plugin for grasshopper which directly links Rhinoceros and Mathematica. Mathematica is a tool for technical computing, used by mathematicians, engineers and analysts. It is renowned as the world’s best application for computations.

Courtesy of first_1

Structural systems are formed by the interpretation of lines, curves and points as structural elements and forces, through custom components. All the data analyzed is then exported from Rhinoceros to a FEM (Finite Element Method) analysis software like “SOFiSTiK”. The software uses a numerical technique for finding approximate solutions to boundary value problems for partial differential equations harnessed from the prior structural analysis. It basically breaks down a complex problem into simpler parts and then begins to calculate and solve them. This “part to whole” approach truly eliminates a large margin of error and compliments for a much more accurate structural analysis, aiding in a much more robust, stable and balanced parametrically designed structure.

Conclusion

Such parametric design software and plugins also enable the user to instantaneously generate a wide spectrum of dynamic forms simply by inputting various magnitudes & assigning suitable constraints. This ability to perceive alterations made in real time, allow the architect to generate complex form, which otherwise may not have been thought about due to the sheer complexity in the form, shape or structure of the design.

The mentioned tools & plugins are extremely user friendly and require basic understanding of 3D modeling principles to get started with. The cavernous gaps in between the fields of collaborative architecture, environmental studies and structural engineering, are addressed and bridged. They integrate parametric design with statistical analysis into a single modelling envelope, making the building more practical, unique, dynamic, balanced and sustainable – for a much more green future.

Written by Aprameya S Pandit

[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)

www.arch2o.com

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