Design paramétrico a partir da digitalização 3D de geometrias da natureza com padrão de crescimento espiral

Abstract

A modelagem de geometrias da natureza pode ser um processo complexo devido ás características orgânicas dos elementos. Propõe-se com essa dissertação identificar geometrias espaciais que sigam o padrão de crescimento espiral observado na natureza, utilizando as Tecnologias 3D como ferramentas para o processo de projeto. Para a execução do trabalho foram investigadas os Métodos de Biônica, Crescimento Espiral e a Sequência de Fibonacci, Engenharia Reversa e Design Paramétrico. O processo de representação dos elementos foi realizado em conformidade com a Metodologia para o Desenvolvimento de Produtos Baseados no Estudo da Biônica com o acréscimo das tecnologias de digitalização tridimensional e de processamento de nuvem de pontos, complementado pela parametrização de superfícies à base de curvas. Foram utilizados três processos para modelagem de curvas paramétricas representadas (i) pelo desenho de linhas sobre a malha digitalizada em 3D, (ii) por programação visual no software Grasshopper e (iii) por programação com scripts Python. Foi avaliada como melhor alternativa para o Design Paramétrico a utilização da programação visual otimizada com a programação por scripts, a qual apresentou melhor aproximação entre as curvas analisadas. Estudos de casos realizados com elementos da natureza (abacaxi e pinha) demonstraram a viabilização do método. Desta maneira a sistematização do conhecimento permitirá a proposição de um modelo paramétrico baseado na Biônica para fase inicial de inspiração e concepção de alternativas do projeto de produto.

Modeling the geometries of nature can be a complex process due to the organic characteristics of the elements. It is proposed with this dissertation to identify spatial geometries that follow the pattern of spiral growth observed in nature, using 3D Technologies as tools for the design process. For the execution of the work were investigated the Bionics, Spiral Growth and Fibonacci Sequence, Reverse Engineering and Parametric Design. The process of representation of the elements was carried out in accordance with the Methodology for the Development of Products Based on the Study of the Bionics with the addition of the technologies of three-dimensional digitization and processing of cloud of points, complemented by the parameterization of surfaces based on curves. Three methods were used for modeling parametric curves represented by (i) the drawing of lines on the 3D scanned mesh, (ii) by visual programming in the Grasshopper software and (iii) by programming with Python scripts. It was evaluated as the best alternative for Parametric Design the use of optimized visual programming with programming by scripts, which presented better approximation between the analyzed curves. Case studies carried out with nature elements (pineapple and pine cone) demonstrated the viability of the method. In this way the systematization of the knowledge will allow the proposition of a parametric model based on the Bionics for the initial phase of inspiration and design of alternatives of the product design.