Parametrisch ontwerp

Onbeperkte mogelijkheden voor vormgeving en constructie

Het overdekte olympische zwembad Water Cube in Peking of de bewandelbare achtbaan Tiger & Turtle in Duisburg laten het duidelijk zien: de statica en vorm van gebouwen hebben de geometrische grenzen van rechte hoeken en parallelle wanden en plafonds ver achter zich gelaten. Uiteenlopende organische vormen en bizar ogend ontwerp – fantasieën van ontwerpers en architecten die werkelijkheid zijn geworden – zijn mogelijk dankzij de methoden van parametrisch ontwerp.

Ontwerpers en architecten gebruiken CAD-systemen om producten en gebouwen in de virtuele ruimte te ontwerpen en te bouwen. Complexe vormen en structuren worden zo zichtbaar in de simulatie op het scherm en niet alleen in het hoofd van de ontwerper. Opmerkelijke vormen zijn echter speciale onderdelen die nauwelijks geatuomatiseerd geproduceerd kunnen worden en daarom erg duur zijn om te produceren. Om enerzijds ontwerpdiversiteit mogelijk te maken en anderzijds efficiënt te kunnen produceren, is een bouwmethode nodig die beide eisen combineert.

Variabel en intuïtief te bedienen

Vanaf het begin van de jaren zeventig werden daarom parametrische CAD-systemen ontwikkeld voor de machine- en voertuigbouw, die voor een groot deel intuïtief te gebruiken zijn. Het productmodel is niet langer een exact opgeslagen geometrie. De vorm wordt in de computer opgeslagen door een combinatie van parameters en numerieke variabelen die de afmetingen beschrijven. Een kubusvormig object wordt bijvoorbeeld gedefinieerd door de parameters lengte, breedte en hoogte, en een cilinder door diameter en hoogte.

Parametrisch ontwerp van een stoel

Nieuwe ontwerpen: de unieke bouwwijze opent onbeperkte ontwerpmogelijkheden

Future construction

De digitalisering van plannings- en uitvoeringsprocessen verhoogt de rendabiliteit. Gescripte geometriemodellen zijn beduidend goedkoper dan conventioneel vervaardigde speciale onderdelen. De vermindering van de verscheidenheid aan onderdelen en een vereenvoudiging van de geometrieën en details lukt zonder dat de algemene vorm vereenvoudigd hoeft te worden. Integendeel: als de modellen in de computer worden opgeslagen, kunnen vormveranderingen direct op het scherm worden doorgevoerd door eenvoudigweg de numerieke waarden of de combinatie van de parameters te wijzigen. Er wordt 3D-software gebruikt, die ook gebruikt wordt voor het maken van animaties.

De 3D Cocooner uit het Bionic Learning Network

Digitale fabricage: de software brengt de geometrie van de structuur direct over naar de transportwegen van de Tripod

Digitale fabricage: de software brengt de geometrie van de structuur direct over naar de transportwegen van de Tripod

Nieuwe methoden van 3D-printen zijn bij uitstek geschikt als implementatietools voor parametrisch ontworpen vormen. Met de 3D Cocooner presenteerde Festo op de Hannover Messe een prototype applicatie voor een handlingsysteem van Festo, een Tripod van het type EXPT-45. Naar het voorbeeld van de cocons van zijderupsen, maakt een spinneret van met uv-hardende harsen beklede en gestabiliseerde glasvezelbundels lichte structuren die zich vrij in de ruimte kunnen vormen.

De handlingeenheid die het spinmondstuk aanstuurt, wordt rechtstreeks vanuit de ontwerpsoftware bestuurd. Een eenvoudige en intuïtieve gebruikersinterface maakt het mogelijk om vanuit zeer eenvoudige basispatronen talloze varianten te creëren.

Hier kunt u zien hoe de 3D Cocooner werkt:

Overzicht