Lezioni Grasshopper: L'algoritmo visuale

Introduzione ai concetti fondamentali

Mesh e NURBS:

- Mesh: Una rete di triangoli o quadrangoli che approssima una geometria. I triangoli sono sempre piani, mentre i quadrangoli possono non esserlo. Le mesh sono utili per la gestione di geometrie complesse, ma sono approssimate.
- NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines): Un sistema di rappresentazione matematica delle curve e superfici. Le NURBS sono definite da punti di controllo che, attraverso una spline, permettono di modellare forme complesse in modo preciso. Rhino lavora con le NURBS per garantire accuratezza nelle geometrie.

Rhino e la modellazione NURBS:

- Rhino è un software di modellazione 3D basato su NURBS, ideale per la creazione di geometrie precise, come scafi di navi.
- Il flusso di lavoro in Rhino spesso parte da curve che vengono poi estruse per creare superfici e solidi.
- Un limite di Rhino è la modellazione unidirezionale: le modifiche possono richiedere la ricostruzione di parti del modello.

Grasshopper: La modellazione parametrica

- Grasshopper è un plugin di Rhino che introduce la modellazione parametrica.
- Componenti: Sono gli elementi base di Grasshopper, rappresentati da "scatole" che contengono algoritmi visuali. Ogni componente esegue una specifica operazione.
- Parametri: Sono i valori che alimentano i componenti, influenzando il risultato dell'algoritmo. I parametri possono essere numeri (slider), curve, superfici, ecc.
- Workflow parametrico: Invece di modellare direttamente, si definiscono le relazioni tra gli oggetti attraverso i componenti e i parametri. Questo permette di modificare facilmente il modello cambiando i parametri, senza doverlo ricostruire da zero.

Vantaggi di Grasshopper

Flessibilità e controllo: La modellazione parametrica permette di esplorare diverse varianti di un progetto in modo rapido e semplice.
Automazione: È possibile automatizzare compiti ripetitivi e generare geometrie complesse in modo efficiente.
Integrazione con Rhino: Grasshopper si integra perfettamente con Rhino, sfruttando le sue capacità di modellazione NURBS.
Risorse online: La comunità di Grasshopper offre numerosi script, tutorial e risorse online, sia su forum che su piattaforme come Instagram. È anche possibile utilizzare l'intelligenza artificiale (come ChatGPT) per generare script.

Esempio

Immagina di dover progettare un edificio con una facciata complessa. Con Grasshopper, puoi definire le dimensioni, la forma e la disposizione degli elementi della facciata attraverso parametri. In seguito, potrai facilmente modificare questi parametri per esplorare diverse configurazioni senza dover ridisegnare l'intera facciata.

Esercitazione I

creazione di una ruota di bicicletta utilizzando esclusivamente Grasshopper.

Comandi utilizzati:

Circle: per disegnare il cerchio principale della ruota.
Number Slider: per variare parametri come il raggio, la lunghezza e la posizione.
End Points: per definire gli estremi delle linee (raggi).
Polar Array: per disporre i raggi in modo uniforme intorno al centro della ruota.
Offset Curve: per creare un profilo interno o esterno.
Move: per spostare elementi nello spazio.
Pipe: per generare un tubo attorno ai raggi.

Design Parametrico: Dalla Ruota di Bicicletta a Creazioni di Design

Il punto di partenza è un modello parametrico di una ruota di bicicletta, dove ogni dettaglio è personalizzabile tramite Number Sliders. Questo permette di simulare diverse configurazioni, variando il numero di raggi, il diametro del cerchio e altri elementi.

Attraverso l'uso creativo di comandi e combinazioni in Grasshopper, la ruota si evolve in una struttura di tubolari a raggiera, evocando un'estetica industriale.

Questa forma può essere la base per una lampada di design, un elemento decorativo o altre applicazioni creative, dimostrando le potenzialità illimitate della modellazione parametrica.

Esercitazione II

Tradurre Immagini in 3D: Un Approccio Architettonico Ispirato al Memoriale dell'Olocausto

Questa esercitazione si concentra su una tecnica avanzata che permette di collegare informazioni bitmap (colori) a dati numerici, con un focus sulla generazione di forme tridimensionali. Il caso studio di riferimento è il celebre Memoriale dell'Olocausto di Peter Eisenman, un'opera che esplora la relazione tra spazio, memoria e astrazione attraverso l'uso di forme geometriche semplici.

Concetti Chiave

L'idea fondamentale è quella di convertire le tonalità di un'immagine in valori numerici, che a loro volta vengono utilizzati per controllare l'altezza di elementi tridimensionali. In questo modo, l'immagine funge da input per la generazione di una struttura geometrica le cui dimensioni sono direttamente influenzate dalle informazioni cromatiche.

Passaggi Operativi

Creazione della Griglia di Punti:
- Serie (x2): Si creano due serie di punti, una per l'asse X e una per l'asse Y, definendo un intervallo regolare tra i punti.
- Cross Reference: Si combinano i dati delle due serie per ottenere una griglia completa di punti.
- Construct Point: Si assegnano le coordinate X e Y ai punti della griglia, e si imposta inizialmente la coordinata Z a 0.
Generazione dei Parallelepipedi:
- Estrude: Si estrudono i punti della griglia lungo l'asse Z, creando dei parallelepipedi la cui altezza è uniforme.
Collegamento con l'Immagine:
- Image Sampler: Si utilizza il comando Image Sampler per importare un'immagine in bianco e nero (precedentemente preparata in Photoshop).
- Mappatura dei Valori: I valori di luminosità (dal bianco al nero) dell'immagine vengono mappati in una scala di valori numerici. Questi valori vengono poi utilizzati per controllare l'altezza dei parallelepipedi. In questo modo, le aree più chiare dell'immagine corrisponderanno a parallelepipedi più alti, mentre le aree più scure corrisponderanno a parallelepipedi più bassi.

Esercitazione III

Generazione Parametrica di Maglie Strutturali: Ispirandosi a Zaha Hadid con Grasshopper

Questa esercitazione si concentra sull'utilizzo di Grasshopper per la creazione di maglie strutturali parametriche, prendendo ispirazione dalle iconiche architetture di Zaha Hadid, in particolare dal suo Cultural Center. L'obiettivo è dimostrare come un approccio parametrico possa essere impiegato per generare forme fluide, dinamiche e innovative dal punto di vista strutturale.

Approccio Parametrico e Workflow in Grasshopper

Il processo inizia con la modellazione di una superficie base in Rhino, che viene poi importata in Grasshopper. All'interno di Grasshopper, la superficie viene suddivisa in pannelli, creando una griglia che funge da base per la generazione della maglia strutturale.

Fasi principali:

Suddivisione della superficie: La superficie di base viene suddivisa in una griglia di pannelli, definendo la struttura iniziale della maglia.
Generazione della maglia strutturale: I punti chiave della superficie vengono manipolati e collegati attraverso linee e connessioni, creando una maglia strutturale tridimensionale.
Parametrizzazione e controllo: L'utilizzo di comandi come "Riparametrizza" e "Deconstruct Brep" consente di gestire in modo efficiente la superficie e i dati associati, garantendo un controllo preciso sugli elementi geometrici.
Dinamicità del modello: L'intero processo è parametrico, il che significa che la superficie di base può essere facilmente modificata o sostituita, con conseguente aggiornamento automatico dell'intera struttura.