Параметрический потолок. Процесс проектирования и изготовления.
Originally posted by timshapkin at Параметрический потолок. Процесс проектирования и изготовления.
В предыдущем посте я опубликовал только лишь красивые фотографии результата и тайм-лапс процесса монтажа без каких либо подробных комментариев. Исправляюсь, теперь расскажу более подробно о самом процессе проектирования, изготовления и монтажа самой большой в России параметрической конструкции.
Предварительные пожелания к дизайну потолка заключались в использовании структуры на основе образа снежинки. Поэтому в качестве базовой структуры потолка был выбран шестиугольник. Было разработано несколько вариантов дизайна, каждый из них был создан и проанализирован в 3D.
В итоге был выбран вариант, где отверстия в виде снежинок образуют между собой триангулярную сеть. Получили сочетание сетки из шестиугольников и треугольников. Сами снежинки постоянно меняются в размерах, что дает возможность делать потолок в необходимых местах более проницаемым и наоборот.
Так как поверхность потолка должна быть изогнутой в двух измерениях, то встала проблема как расположить шестиугольники таким образом, чтобы все грани идеально совпадали между собой. Как известно на двояковыпуклой поверхности невозможно расположить структуру из плоских шестиугольников без их деформации. Понятно, что каждая панель будет изогнутой, в то время как выкройка панели должна быть в одной плоскости.
Выход нашелся такой: каждый шестиугольник разбивается на 4 плоских треугольника, которые легко можно разогнуть для выкройки каждой детали.
Каждая панель имеет "ушки", которые придают жесткость тонкому листу алюминия и служат креплением панелей между собой посредством заклепок. Чтобы гиб "ушей" был аккуратным, в листе алюминия прорезается пунктирная линия.
Чтобы понять оптимальное количество отверстий для заклепок, их расположение, частоту пунктирной линии, размер "ушек" и прочее, мы изготовили несколько пробных образцов. После подбора оптимальных решений был закончен алгоритм, который генерирует чертеж каждой панели. Нужно понимать, что каждая панель имеет уникальную геометрию, а их общее количество около тысячи. Если бы пришлось чертить каждую панель вручную, то потребовалось бы в сотни раз больше времени.
Общая картина скрипта. Отношение времени, затраченного на алгоритм геометрии и алгоритм создания чертежей примерно 50 на 50. О сложности написания алгоритма в среде Grasshopper я рассказывать не буду, так как это может быть темой отдельного поста.
Так выглядит чертеж отдельно взятой панели. Маркеры каждой панели расположены везде с одной стороны, что позволит правильно ориентировать панели в пространстве при сборке.
А это фрагмент общего чертежа всех панелей:
Среднестатистическия панель:
План потолка. Вдоль дорожек ось паттерна остается прямой, в то время как остальные оси искривляются как угодно. Увеличение снежинок и растворение потолка происходит по мере приближения к краю поверхности.
Что касается подвесов потолка, то здесь конструкция проста: в бетонное перекрытие анкерятся крючки, за которые цепляются тросы. Размер каждого троса также высчитан на основе алгоритма.
Также перед монтажом был подготовлен чертеж очередности сборки, который так и не пригодился. Зеленым цветом отмечены длина каждого троса и его координаты.
Итак, панели нарезали, привезли. Осталась исключительно ручная работа. Необходимо было отсортировать сотни панелей и подготовить их перед монтажем. "Ушки" каждой панели загибали вручную в том числе и мы, проектировщики. Сортировали панели по рядам. Каждая "гора" алюминия на фото - это один ряд или часть его.
Распечатали большую схему потолка с номером каждой панели, чтобы фиксировать уже использованные панели. Первый большой сегмент из 14 панелей соединили на земле и повесили на 5 тросов для пространственной устойчивости. Остальные сегменты шли по 3 штуки и монтировались на весу. В итоге удобнее всего оказалось монтировать каждую отдельную панель уже на весу.
Процесс монтажа достаточно трудоемкий и занял более недели. Ошибки порядка расположения панелей были исключены, так как все панели разные и каждая подходит только лишь к своей соседке. Параллельно шел процесс разводки электрики таким образом, чтобы светильники попадали точно в центр снежинок. Пара деталей крупным планом:
Плавно перехожу к тому, ради чего затевался данный пост. Несмотря на то, что у меня это первый опыт конструкции такой сложности, я попытался сформулировать несколько практических советов. Если читатель решил ввязаться в подобную авантюру, будь то строительство сложного объекта их уникальных элементов или любую другую задачу, основанной на генеративном проектировании, то эти советы для вас.
1.Время
Учтите, что задачи подобной сложности займут у вас в 2 а то и в 3 раза больше времени чем обычно. Производство не повторяющихся сегментов даже при помощи станков и техники также увеличивают время в разы. Планируйте свое время с большим запасом.
2.Mock-up
Любое техническое решение которое вы применяете впервые - опробуйте сначала в реальности. Спроектируйте тестовый фрагмент (mock-up) вручную, без применения параметрических инструментов, постройте его, проанализируйте все ли работает и только после этого приступайте к созданию мега-скриптов или алгоритмов. Поместите тестовый фрагмент в те условия, в которых он будет эксплуатироваться. К примеру, если фрагмент должен висеть, то обязательно подвесьте его, чтобы отработать возможные решения по монтажу.
3.Смежники
Если ваша инсталляция тесно связана, к примеру, с освещением, то проектировать разводку, расположение светильников и саму инсталляцию должен один человек. Это исключит всю несогласованность, которая неизбежно возникает на объектах подобной сложности.
4.Рабочая сила.
В силу национальной специфики, монтажем вашей конструкции будет заниматься низкоквалифицированная рабочая сила. Даже если ваш объект небольшой, где хватит исключительно ваших сил и сил друзей, то обратите внимание что вы сами и ваши друзья являются низкоквалифицированными строителями. Проектируйте так, чтобы максимально исключить ошибки при монтаже в силу криворукости людей.
Ремарка. В нашем случае монтажем занимались граждане узбекистана. Маркеры панелей состояли из латинских букв. Проблема оказалось в том, что наши строители не знали латинского алфавита, поэтому не могли в правильном порядке скомпоновать панели. Для этих целей пришлось нанять человека (нашего друга), который правильно располагал панели и вообще вел авторский надзор.
5.Семь раз проверь чертеж, один раз отправь на производство.
6.Сортировка компонентов
Чем больше времени вы потратите на сортировку компонентов, тем в разы меньше времени уйдет монтаж. Маркеры изделий должны быть отчетливо понятны и иметь общую закономерность расположения на каждом компоненте.
7.Материал
Для больших партий изделий не редки случаи, когда в одной одной и той же партии производитель использует незначительно отличающийся по свойствам материал. Проконтролируйте, чтобы вся партия была из одной марки или сорта, одной толщины, фактуры, цвета.
Спасибо за внимание!
В предыдущем посте я опубликовал только лишь красивые фотографии результата и тайм-лапс процесса монтажа без каких либо подробных комментариев. Исправляюсь, теперь расскажу более подробно о самом процессе проектирования, изготовления и монтажа самой большой в России параметрической конструкции.
Предварительные пожелания к дизайну потолка заключались в использовании структуры на основе образа снежинки. Поэтому в качестве базовой структуры потолка был выбран шестиугольник. Было разработано несколько вариантов дизайна, каждый из них был создан и проанализирован в 3D.
В итоге был выбран вариант, где отверстия в виде снежинок образуют между собой триангулярную сеть. Получили сочетание сетки из шестиугольников и треугольников. Сами снежинки постоянно меняются в размерах, что дает возможность делать потолок в необходимых местах более проницаемым и наоборот.
Так как поверхность потолка должна быть изогнутой в двух измерениях, то встала проблема как расположить шестиугольники таким образом, чтобы все грани идеально совпадали между собой. Как известно на двояковыпуклой поверхности невозможно расположить структуру из плоских шестиугольников без их деформации. Понятно, что каждая панель будет изогнутой, в то время как выкройка панели должна быть в одной плоскости.
Выход нашелся такой: каждый шестиугольник разбивается на 4 плоских треугольника, которые легко можно разогнуть для выкройки каждой детали.
Каждая панель имеет "ушки", которые придают жесткость тонкому листу алюминия и служат креплением панелей между собой посредством заклепок. Чтобы гиб "ушей" был аккуратным, в листе алюминия прорезается пунктирная линия.
Чтобы понять оптимальное количество отверстий для заклепок, их расположение, частоту пунктирной линии, размер "ушек" и прочее, мы изготовили несколько пробных образцов. После подбора оптимальных решений был закончен алгоритм, который генерирует чертеж каждой панели. Нужно понимать, что каждая панель имеет уникальную геометрию, а их общее количество около тысячи. Если бы пришлось чертить каждую панель вручную, то потребовалось бы в сотни раз больше времени.
Общая картина скрипта. Отношение времени, затраченного на алгоритм геометрии и алгоритм создания чертежей примерно 50 на 50. О сложности написания алгоритма в среде Grasshopper я рассказывать не буду, так как это может быть темой отдельного поста.
Так выглядит чертеж отдельно взятой панели. Маркеры каждой панели расположены везде с одной стороны, что позволит правильно ориентировать панели в пространстве при сборке.
А это фрагмент общего чертежа всех панелей:
Среднестатистическия панель:
План потолка. Вдоль дорожек ось паттерна остается прямой, в то время как остальные оси искривляются как угодно. Увеличение снежинок и растворение потолка происходит по мере приближения к краю поверхности.
Что касается подвесов потолка, то здесь конструкция проста: в бетонное перекрытие анкерятся крючки, за которые цепляются тросы. Размер каждого троса также высчитан на основе алгоритма.
Также перед монтажом был подготовлен чертеж очередности сборки, который так и не пригодился. Зеленым цветом отмечены длина каждого троса и его координаты.
Итак, панели нарезали, привезли. Осталась исключительно ручная работа. Необходимо было отсортировать сотни панелей и подготовить их перед монтажем. "Ушки" каждой панели загибали вручную в том числе и мы, проектировщики. Сортировали панели по рядам. Каждая "гора" алюминия на фото - это один ряд или часть его.
Распечатали большую схему потолка с номером каждой панели, чтобы фиксировать уже использованные панели. Первый большой сегмент из 14 панелей соединили на земле и повесили на 5 тросов для пространственной устойчивости. Остальные сегменты шли по 3 штуки и монтировались на весу. В итоге удобнее всего оказалось монтировать каждую отдельную панель уже на весу.
Процесс монтажа достаточно трудоемкий и занял более недели. Ошибки порядка расположения панелей были исключены, так как все панели разные и каждая подходит только лишь к своей соседке. Параллельно шел процесс разводки электрики таким образом, чтобы светильники попадали точно в центр снежинок. Пара деталей крупным планом:
Плавно перехожу к тому, ради чего затевался данный пост. Несмотря на то, что у меня это первый опыт конструкции такой сложности, я попытался сформулировать несколько практических советов. Если читатель решил ввязаться в подобную авантюру, будь то строительство сложного объекта их уникальных элементов или любую другую задачу, основанной на генеративном проектировании, то эти советы для вас.
1.Время
Учтите, что задачи подобной сложности займут у вас в 2 а то и в 3 раза больше времени чем обычно. Производство не повторяющихся сегментов даже при помощи станков и техники также увеличивают время в разы. Планируйте свое время с большим запасом.
2.Mock-up
Любое техническое решение которое вы применяете впервые - опробуйте сначала в реальности. Спроектируйте тестовый фрагмент (mock-up) вручную, без применения параметрических инструментов, постройте его, проанализируйте все ли работает и только после этого приступайте к созданию мега-скриптов или алгоритмов. Поместите тестовый фрагмент в те условия, в которых он будет эксплуатироваться. К примеру, если фрагмент должен висеть, то обязательно подвесьте его, чтобы отработать возможные решения по монтажу.
3.Смежники
Если ваша инсталляция тесно связана, к примеру, с освещением, то проектировать разводку, расположение светильников и саму инсталляцию должен один человек. Это исключит всю несогласованность, которая неизбежно возникает на объектах подобной сложности.
4.Рабочая сила.
В силу национальной специфики, монтажем вашей конструкции будет заниматься низкоквалифицированная рабочая сила. Даже если ваш объект небольшой, где хватит исключительно ваших сил и сил друзей, то обратите внимание что вы сами и ваши друзья являются низкоквалифицированными строителями. Проектируйте так, чтобы максимально исключить ошибки при монтаже в силу криворукости людей.
Ремарка. В нашем случае монтажем занимались граждане узбекистана. Маркеры панелей состояли из латинских букв. Проблема оказалось в том, что наши строители не знали латинского алфавита, поэтому не могли в правильном порядке скомпоновать панели. Для этих целей пришлось нанять человека (нашего друга), который правильно располагал панели и вообще вел авторский надзор.
5.Семь раз проверь чертеж, один раз отправь на производство.
6.Сортировка компонентов
Чем больше времени вы потратите на сортировку компонентов, тем в разы меньше времени уйдет монтаж. Маркеры изделий должны быть отчетливо понятны и иметь общую закономерность расположения на каждом компоненте.
7.Материал
Для больших партий изделий не редки случаи, когда в одной одной и той же партии производитель использует незначительно отличающийся по свойствам материал. Проконтролируйте, чтобы вся партия была из одной марки или сорта, одной толщины, фактуры, цвета.
Спасибо за внимание!