Tridimensionali
MODELLI
TRIDIMENSIONALI
Il 3D è una tecnologia applicabile a quasi
tutte le categorie merceologiche. Con il suo
contributo è possibile individuare pregi e
difetti di un prodotto prima che esso venga
messo in produzione.
L'importanza della modellazione è rilevante
soprattutto per studi di ergonomicità ed
usabilità. Accade spesso che le immagini
tridimensionali vengano usate per la
promozione di prodotti ancora in fase di
progettazione.
MODELLI 3D
Oggetti tridimensionali semplici possono essere rappresentati con
equazioni operanti su un sistema di riferimento cartesiano
tridimensionale: per esempio, l'equazione x²+y²+z²=r² è perfetta
per una sfera di raggio r. Anche se equazioni così semplici possono
sembrare limitative, l'insieme degli oggetti realizzabili viene
ampliato con una tecnica chiamata geometria solida costruttiva
(CSG, constructive solid geometry), la quale combina oggetti solidi
(come cubi, sfere, cilindri, ecc.) per formare oggetti più complessi
attraverso le operazioni booleane (unione, sottrazione e
intersezione): un tubo può ad esempio essere rappresentato come
la differenza tra due cilindri aventi diametro differente.
Anche questa tecnica non risulta però sufficiente a descrivere con equazioni semplici una gran quantità
di oggetti, per cui non è di utilizzo comune. Per modellare superfici curve in modo arbitrario si possono
usare le patch, ovvero l'estensione delle spline, che approssimano curve continue, alle tre dimensioni.
Le patch più comunemente usate sono in pratica basate su spline NURBS.
L'impiego di equazioni matematiche pure come queste richiede l'utilizzo di una gran quantità di potenza
di calcolo, e non sono quindi pratiche per le applicazioni in tempo reale come videogiochi e simulazioni.
Una tecnica più efficiente, ma che permette un minore livello di dettaglio, per modellare oggetti consiste
nel rilevare solo alcuni punti dell'oggetto, senza informazioni sulla curva compresa tra di essi. Il
risultato è chiamato modello poligonale. Questo presenta "faccette" piuttosto che curve, ma sono state
sviluppate tecniche di rendering per ovviare a questa perdita di dati.
Delle superfici poligonali di un modello senza informazioni sulla curvatura possono essere comunque
raffinate per via algoritmica in superfici perfettamente curve: questa tecnica è chiamata "superfici di
suddivisione", perché la superficie viene suddivisa con un processo iterativo in più superfici, sempre più
piccole, fedeli alla curva interpolata e che vanno a comporre un'unica superficie sempre più liscia.
Realizzazione dei modelli
tridimensionali
Mesh superficiale di una testata
di un motore 4T con valvole e
condotti di aspirazione
La modellazione è il processo che, a partire
da una serie di informazioni (disegni tecnici
2D, informazioni sulla geometria, scansioni),
consente di ottenere un modello 3D
esportabile in formati standard e utilizzabile
dai più diffusi software ingegneristici,
architettonici o di pura grafica 3D.
Il modello viene definito attraverso NURBS
(Non-Uniform Rational B-Splines), ossia la
formulazione più generale ed efficace per la
rappresentazione matematica di superfici che
un qualunque CAD 3D fa di un oggetto,
defininendone accuratamente la geometria
tramite semplici reticoli di curve (splines).
Successivamente la geometria viene
convertita in una mesh costituita da vertici
ed elementi, tipicamente di forma tringolare,
che ne definiscono la connettività.
Diverse rappresentazioni di un modello di valvola. Da
sinistra: superficie NURBS, mesh, rendering.
Il modello 3D così ottenuto può avere molti impieghi nel
campo della progettazione, sia essa ingegneristica o
architettonica, e del design. Si possono fare calcoli
matematici di struttura, ricavare facilmente viste e sezioni,
fornire il modello 3D a una macchina CAM per una
prototipazione veloce e precisa.
Modello
renderizzato
di un kart
completo
Software opportuni consentono di ottenere una rappresentazione fotorealistica del
modello attraverso il processo di rendering. L'aggiunta di sorgenti luminose e la
definizione delle caratteristiche fotocromatiche dei materiali contribuiscono ad una
visualizzazione realistica e di grande effetto del modello. La finalità di questo
processo è la rappresentazione di ambienti virtuali, in cui sia possibile percepire il
prodotto o il progetto così come apparirà una volta costruito, evidenziandone, ad
esempio, possibili interferenze fra i diversi elementi in fase di assemblaggio, o
valutandone l'impatto visivo e l'ergonomia.
SISTEMA DTM ABACUS
Il Sistema DTM Abacus è studiato per dare al progettista la
possibilità di trasformare automaticamente le proprie idee
in oggetti fisici, che gli consentano valutazioni più mirate e
gli facilitino la realizzazione delle opere.
Scanner 3D
Lo scanner 3D consente di rilevare qualsiasi
forma fisica esistente e di importarla nel
computer in formato numerico (coordinate 3D).
Sono disponibili varie tecniche di scansione 3D
(laser, contatto, ecc.) in base alla finalità
dell'operatore e alla tipologia di scansione. In
architettura è possibile rilevare un bene
monumentale (es. capitello), anche a porzioni
assemblabili tra loro, per ottenere un'unica
matematica 3D, utile per essere studiata come
oggetto tridimensionale al'interno di un CAD sia
fine a se stesso che per la riproduzione fedele in
un modello fisico. Questi strumenti, molto semplici
e precisi, sono ideali anche come strumenti di
misurazione tramite la rilevazione di punti sul
modello fisico che vengono convertiti nel computer
come punti nello spazio 3D e rilevarne le misure e
distanze, impossibili da ottenere altrimenti senza
danneggiare il modello fisico. E' inoltre possibile
scannerizzare oggetti fisici scolpiti a mano libera,
per poi riprodurli in scala.
Programmi Cad-Cam
Il sistema DTM Abacus consente una vasta gamma di software perfettamente integrabili
e compatibili con i software di architettura, topografia e design più diffusi.
E' inoltre possibile la creazione ex novo di forme molto complesse nel rispetto della
precisione geometrica, e lo sviluppo di immagini fotorealistiche di altissima
qualità.
La realizzazione di un plastico tecnologico comporta una semplice analisi strutturale del
modello da realizzare.
I disegni 2D e 3D vengono convertiti in percorso utensile per essere scavati o ritagliati
su qualsiasi materiale (legno, plexiglass, resine, ecc) ed eventualmente assemblati. E'
possibile importare una fotografia tradizionale di una facciata architettonica e tramutarla
in modello 3D, come è possibile anche scannerizzare un'immagine da una rivista e
convertirla in 3D come bassorilevo pronta per essere realizzata fisicamente.
Rhinoceros
Programma di disegno CAD 2D e 3D per la modellazione solida e di superfici.
Consente di creare con rapidità modelli che possono essere modificati in ogniloro
caratteristica estetica e di vedere in tempo reale l\'impatto di ogni modifica
consentendo una migliore valutazione delle diverse alternative di design. Rhinoceros
è molto semplice da usare e si rende particolarmente adatto al design, al Reverse
Engineering, all\'analisi ed alla realizzazione di prototipi e progetti avanzati. Consente
anche di integrare dati provenienti da altri programmi di design, drafting, CAM
ingegnerizzazione, analisi, rendering, animazione ed illustrazione.
(Gli altri software di disegno 3D sono:Solid edge, Solid works,Maya, ecc.)
Plotter 3D
Plotter e stampanti tridimensionali di vari formati (da A4 a A0) che permettono di
produrre fisicamente forme 3D disegnate da qualsiasi CAD 2D o 3D, la semplicità
d'uso della macchina come il funzionamento è paragonabile a quella di un plotter
da disegno; al posto di avere un pennino, si utilizza un utensile che taglia o
scolpisce su una superficie. Molto adatto per la realizzazione di planivolumetrici,
plastici architettonici, prototipi, oggetti architettonici.
AbaMill modulare
Fresatrice a 3 e 4 assi, personalizzabile nelle dimensioni e
nelle caratteristiche. Questo speciale centro di lavoro è
particolarmente indicato per la prototipazione rapida, stampi
e controstampi, produzione ad alta velocità di lavorazioni con
taglio e incisoria; in grado di fresare: plexiglass, resine,
poliuretano e tutti i metalli (ottone, alluminio, acciaio, ecc.).
Jürgen Kaupp
Pascal Heubner
Peter Demitz
Reinhard Epp
Tony Klüver
Stefano Pezzoli
restaurante
Uwe Wulff
PROTOTIPI
‘‘I primi elementi della serie’’
Il prototipo non è una necessità avvertita solo
dalle moderne aziende, anzi il ricorso al prototipo
è un'esigenza sentita sin dall'antichità quando ci si
poteva affidare solo a carta e attrezzi da disegno,
per cui la realizzazione del prototipo permetteva
di effettuare importanti osservazioni sul progetto
in corso. I materiali e le tecniche con cui i
prototipi si realizzano sono diversi e, ricorrendo a
tecniche tradizionali, la loro costruzione è affidata
ad artigiani o modellisti. In questo caso ci
troviamo di fronte ad una difficoltà incompatibile
con le esigenze odierne della competizione
globale: la diminuzione dei costi e dei tempi di
realizzazione.
Mentre negli scenari competitivi è ampiamente
sopportabile un aumento dei costi di sviluppo,
sicuramente non è accettabile un ritardo per
l'immissione sul mercato di un dato prodotto.
Infatti un ritardo di pochi mesi può causare una
perdita sugli utili anche del 30%, mentre un
aumento dei costi di sviluppo, anche del 50%, è
ampiamente sopportabile per le imprese.
PROTOTIPAZIONE
RAPIDA
Per quanto premesso sono stati messi a punto processi con l'obiettivo di ridurre sia i
costi di realizzazione che i tempi di costruzione del prototipo stesso; queste tecniche
vengono definite rapid prototyping o prototipazione rapida. Lo sviluppo delle prime
macchine RP è dovuto a Charles W. Hull che per primo realizzò una macchina di tipo
SLA-1 (StereoLitographic Apparatus). Successivamente gli studi sono avanzati così
da giungere a generazioni successive della SLA e messa a punto di tecnologie
differenti quali LOM (Laminated Object Manufactoring), SLS (Selective Laser
Sintering), FDM (Fused Deposition Modeling). Anche lo scenario d'impiego è
cambiato in quanto lo sviluppo di queste macchine non è più affidato alla
collaborazione con grosse aziende o centri di ricerca, ma soprattutto grazie alla
diffusione nelle piccole e medie imprese, imputabile alla sensibile diminuzione dei
costi di queste tecnologie.
La prototipazione rapida si differenzia dalle tecniche tradizionali di lavorazioni
meccaniche in quanto queste ultime operano per asportazione di materiale, ossia
ottengono la forma voluta da un blocco all'interno della quale essa già esiste, le
tecniche RP operano con il concetto inverso ossia per addizione di materiale con la
possibilità di poter ottenere forme anche molto complesse, impossibili da realizzare
con le lavorazioni tradizionali.
La progettazione dei
tessuti
Concepire nuove idee di tessuto é importante ma
non basta. La progettazione dei tessuti, infatti, é
un’attività complessa, nella quale un ruolo
determinante viene svolto da quelle operazioni
che hanno il fine di verificare se l’idea stilistica,
definita a tavolino, una volta messa in pratica
fornisce un risultato apprezzabile e coerente con
lo stile generale a cui si é scelto di mprontare la
collezione in corso di realizzazione. È questo
appunto il compito precipuo della fase di
realizzazione dei prototipi.
La realizzazione
dei prototipi
Nella realizzazione dei prototipi, i tecnici sono gli indiscussi protagonisti. Essi si occupano di
gestire e sviluppare il passaggio dall’idea creativa alla realizzazione del tessuto. In concreto tale
passaggio si articola nei seguenti momenti:
realizzazione dei fazzoletti. Questi sono contenuti in una pezza che appare come un patchwork,
in quanto é composta da tessuti realizzati attraverso combinazioni di trama e ordito tra loro
differenti per colori, disegno e armatura. Il tessuto, infatti, assume forma e aspetto diverso
combinando, in maniera spesso casuale, i seguenti elementi:
in ordito: stesso materiale ( per le fantasie) o materiali diversi seppur compatibili (per gli uniti);
colori diversi;
in trama: armatura ( modalità con cui il telaio tesse il filo per fornire forma e struttura della
tela); disegno (cambia in funzione della modalità con cui si inseriscono le trame, ad esempio
alternando fili di materiali e/o colori diversi).
Una volta individuato il fazzoletto o i fazzoletti di tessuto meglio rispondenti alle aspettative del
progettista, si realizza in piccolo (5-10 metri di tessuto) ciό che, se ritenuto valido, sarà tradotto
campione e presentato al mercato. Spesso, per arrivare ad ottenere un risultato apprezzabile, si
effettuano, anche in questo caso, una serie di prove che possono non andare a buon fine; ad
esempio, si applicano diversi trattamenti di rifinizione per dare al tessuto l’effetto desiderato.
İnfine, l’ultima fase della realizzazione del prototipo consiste nel sottoporre il prototipo a controlli
di qualità. Il risultato dei test di qualità é indispensabile per redigere la scheda tecnica con le
specifiche di affidabilità da allegare al campione quando sarà presentato ai clienti.
É opportuno sottolineare, inoltre, che la fase di realizzazione dei
prototipi si estende per un periodo di tempo rilevante, se comparato con
i ritmi della moda, nel quale si procede per sperimentazione continue, a
volte anche non studiate a tavolino, al fine di individuare la migliore
combinazione di armatura, materiali, disegno e colori in grado di fornire
al tessuto, con l’aiuto dei trattamenti di rifinizione, l’aspetto ricercato.
Fra i prototipi messi a punto in questa fase vengono individuati i
campioni che verranno prodotti se considerati stilisticamente validi,
coerenti con gli altri articoli della collezione e rispondenti ai test di
qualità.
