TOI: Technisch Ontwerp en Informatica - Design Informatics

BK3OV3: Week 4: Vorm, ruimte, simulatie, analyse en optimalisatie

Introductie

Ontwerpen is een iteratief proces. Je maakt een ontwerpbeslissing, je analyseert deze in zijn context en maakt verbeteringen op basis van die analyse. Er is dus een relatie tussen het analyseren van de ontwerpbeslissingen en het aanpassen van het ontwerp. Om dit proces effectief te ondersteunen heeft sommige ontwerpsoftware een zogenaamde parametrische structuur. Dit betekent niet meer dan dat het ontwerp niet alleen is aan te passen door vorm direct aan te passen, maar door het aanpassen van waarden en formules die gebruikt worden om de vorm te genereren. Bijvoorbeeld de diameter van een cilinder of de lengte van een balk.

In een parametrische ontwerpomgeving leg je relaties tussen de verschillende onderdelen vast. Dat kunnen eenvoudige numerieke relaties zijn, zoals een afstand tussen twee delen, maar ook complexere formules of voorwaardelijke afhankelijkheden. Je maakt een soort ‘recept’, waarbij nog ruimte is om te variëren met precieze hoeveelheden. Hierdoor zijn veranderingen makkelijker en sneller door te voeren dan in een niet parametrische omgeving. Het principe blijft grotendeels gelijk, alleen de gebruikte waardes (parameters) verschillen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat een parametrische structuur als standaard geldt voor de meeste ontwerpsoftware voor de architectuur en andere industrieën.

Als je van te voren weet welke invloed bepaalde delen van je gebouw kunnen hebben op bijvoorbeeld wind en zon, dan kan je deze zo definiëren dat ze eenvoudig zijn aan te passen zijn.

De leerstof voor week 4

Voor de opdracht van week 4 neem je de volgende leerstof door:

• Getting started with Grasshopper
• Grasshopper transformations
• How to adjust your design in Grasshopper

Leerstof opgave: Om aan te tonen dat je tijdig de leerstof hebt doorgenomen dien je uiterlijk de maandag van week 4 onderstaande kleine opdracht te hebben ingeleverd:

• Leerstof opgave week 4

De opgave van week 4

Je kiest aan de hand van de zon en wind simulatie van week 3 een onderdeel van je ontwerp uit dat invloed heeft op de bezonning en/of wind. Je bepaalt van dit onderdeel welke geometrische eigenschappen van invloed zijn. Hierbij kun je denken aan aspecten als lengte, breedte, hoogte, positie en rotatie. Door dit onderdeel van je ontwerp zo te definiëren dat het snel en eenvoudig aan te passen is, wordt het mogelijk effectief te werken richting een optimale oplossing. Je gebruikt hiervoor Grasshopper. Grasshopper is een plug-in voor Rhino. Het stelt de ontwerper in staat specifiek deze geometrische eigenschappen en relaties te definiëren zodat ze makkelijk aangepast kunnen worden. Het ondersteunt daarmee het itererend ontwerpproces.

De snelheid van de ontwerpiteraties is in dit geval niet alleen afhankelijk van de parametrische structuur maak ook van de snelheid van de simulatie. Je simuleert je aangepaste model opnieuw in Revit of Flow Design om te kijken of de aanpassing een verbetering heeft opgeleverd van de bezonning en luwte van het terras.

Aan de hand van de uitkomsten van de analyse pas je het ontwerp van het ingangsgebouw en de beeldentuin aan en werkt het verder uit tot een concept schetsmodel.

Je documenteert het proces in woord en beeld en plaatst dit op je A3 poster voor week 4. Op deze poster geef je tenminste inzicht in onderstaande punten:

• Welke onderdeel van het ontwerp heb je parametrisch gemaakt. Motiveer je keuze en illustreer dit a.d.h.v. enkele plaatjes
  Het gebruik van een parametrische omgeving is essentieel in het digitale ontwerpproces. Het stelt de ontwerper in staat eenvoudig aanpassingen te maken aan het ontwerp. De meeste ontwerpsoftware is daarom parametrisch. De snelheid van aanpassen van in dit geval de geometrie heeft het voordeel dat er eenvoudig meerdere simulaties kunnen worden uitgevoerd op zoek naar een zo goed mogelijke oplossing. Dit gebeurt niet alleen in relatie tot de analyse maar ook in relatie tot de locatie, functionaliteit en ruimtelijkheid.


• Wat is (zijn) de belangrijkste sturende parameter en beschrijf welke rol de eerder analyse gespeeld hebben bij het bepalen hiervan.
  Het definiëren van de parameters bepaalt in dit geval de mogelijkheden van het aanpassen van de geometrie en is essentieel. Dit kan een transformatie van een component zijn of een deformatie van de gekozen geometrie.


• Laat met enkele plaatjes zien wat het bereik is van het parametrische deel. Voorzie deze van duidelijke uitleg. Hoe zijn de gekozen extremen tot stand gekomen?
  Het aanpassen van de geometrie heeft niet alleen gevolgen voor de bezonning en windhinder maar ook voor de functionaliteit, de ruimtelijkheid en stedenbouwkundige inpassing van het ontwerp. Dit zal beperkingen opleveren voor de mogelijke aanpassing van de geometrie van het ontwerp.


• Wat is de uiteindelijk gekozen variant? Laat het proces hoe je tot deze oplossing bent gekomen in een aantal plaatjes zien.
  Het bepalen van een optimale oplossing vindt plaats in de context van het geheel van ontwerp criteria en uitgangspunten. Dit betekend dat het resultaat niet altijd een optimale oplossing is voor het specifiek geanalyseerde.


• Welke verbetering of verfijning is er nog nodig?

Benodigde bestanden

Voor de opdracht van week 3 heb je de volgende bestanden nodig:

• Presentatie poster week 4
  De presentatie poster voor week 4

Inleveren

Je levert de producten in via de Inleverpagina

Repository

Hieronder vind je extra materiaal dat je kunt gebruiken bij de opdracht van deze week. Het bestaat uit verdiepend en verbrendend materiaal. Het is geen verplichte lesstof.

• TOI pedia Generic Solutions in Grasshopper
• TOI pedia defining points in Grasshopper
Een verdere uitleg hoe je punten kan maken die als basis dienen voor het maken van makkelijk aanpasbare curves.
• TOI pedia extracting points from a curve
  Een verdere uitleg hoe punten van een curve kunnen worden gegenereerd en deze vervolgens kunnen worden gebruikt b.v. voor het maken van een vakwerkligger.
• Grasshopper website
  De Grasshopper website met o.a. tutorials, links en een forum waar veel informatie te vinden is.
• Food4Rhino
  Plug-ins voor Rhino en Grasshopper, zoals Kangaroo, LunchBox, FireFly, etc.
• The Grasshopper Primer
  Een uitgebreide pdf van Lift Architects over de basis van Grasshopper.
• Generative algorithms with Grasshopper
  Zubin Khabazi, een afstudeerder van EmTech, Architectural Association (AA), Londen, heeft een on-line boek van zijn ontwerp experimenten in Grasshopper gepubliceerd.
• Essential Mathematics for computational design
  Een introductie in de basis wiskunde die noodzakelijk is voor een effectieve ontwikkeling van computationele methoden.

En ter vermaak: