La modellazione solida

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1 Alla fine del capitolo saremo in grado di: Utilizzare in modo appropriato i vari strumenti di modellazione. Porre in successione una serie integrata di strumenti di modellazione per ottenere forme complesse. Utilizzare le trasformazioni geometriche relative alle Feature Scegliere in modo appropriato gli strumenti che producono le trasformazioni geometriche per le Feature e quelli per gli oggetti. Individuare le proprietà di simmetria negli oggetti e gestire corrispondente gli strumenti idonei. Fruire di ulteriori strumenti di modellazione quali arrotondamenti, smussature, forature. Gestire gli strumenti che consentono la riproduzione di oggetti in serie disposti lungo una matrice rettangolare o lungo una circonferenza. Distinguere gli effetti della serie di feature da quelle degli oggetti. Produrre elementi solidi attraverso la rivoluzione di profili piani attorno ad un asse. Creare elementi scatolari e coordinarli con successive protusioni associate. Scoprire ulteriori proprietà delle protusioni. Manipolare individualmente le facce piane di un solido attraverso la loro rotazione o il loro spostamento. Scegliere strumenti differenti che consentono di realizzare uno stesso risultato finale di modellazione. Gestire le Feature in fase di modifica e/o di visualizzazione Comprendere le potenzialità della modellazione solida. Gestire la modellazione solida parametrica. Apportare le modifiche appropriate agli oggetti solidi. Saper distinguere le feature dagli oggetti solidi Considerazioni generali Il programma che stiamo considerando, consente di realizzare forme tridimensionali complesse. Tali forme possono essere ottenute: Trasformando elementi solidi tridimensionali semplici (modellazione solida). Realizzando forme superficiali complesse trasformate successivamente in solido assegnando alla superficie uno spessore (modellazione con le superfici). Una volta ottenuto il solido con la modellazione attraverso al manipolazione di superfici, è possibile agire su tale elemento grafico anche con gli strumenti della modellazione solida,

2 Questo capitolo consentirà al lettore di ottenere forme tridimensionali complesse attraverso operazioni di modellazione solida, mentre il successivo capitolo mostrerà come modellare forme superficiali. Fino alla versione J del programma gli strumenti di modellazione solida (di tipo parametrico) erano disponibili con il modulo aggiuntivo denominato Feature Modeling. Attualmente tali strumenti sono disponibili direttamente con il pacchetto di base; inoltre, i solidi realizzati con operazioni di modellazione, sono gestibili anche all interno di altri pacchetti applicativi come ad esempio Triforma. Gli strumenti di modellazione solida consentono di modificare la forma dei elementi solidi semplici attraverso una serie di operazioni che ricordano da vicino il modo di operare del mondo reale. Ad esempio si può costruire un solido semplice (magari che rappresenti un muro o un qualunque altro oggetto della realtà) e, successivamente si può: Forarlo con qualunque forma piana sia in modo passante che realizzare una cavità parziale. Modificarne gli spigoli attraverso smussi e arrotondamenti. Ruotare singolarmente le facce del solido, siano esse piane che di forma cilindrica. Realizzare protusioni e cavità anche lungo uno o più spigoli del solido. Nell ambito della modellazione solida, risulta molto efficiente la fase di modifica, dove per rimuovere uno smusso, è sufficiente cancellarlo; e il programma ripristina la forma del solido senza smusso oppure si possono apportare modifiche dimensionali allo smusso stesso o a qualunque altra operazione di modellazione senza dover nuovamente rappresentare il solido. Modellazione del solido basato sulla feature La funzionalità operativa preminente del modellatore è costituita la Feature o caratteristica. Per uniformità con la manualistica del il programma in uso, utilizzeremo sempre la parola Feature tenendo sempre presente che essa è una caratteristica o proprietà aggiuntiva del solido. La Feature è una costruzione geometrica intelligente che è applicata ad un solido semplice precedentemente rappresentato. Una Feature definisce alcuni aspetti di un solido e non può esistere separatamente dal solido stesso. Per esempio, un foro è una Feature di un solido; tale Feature ha diametro, profondità, ed altri parametri. L utilizzo delle Feature consente di modellare un componente che abbia smussi, arrotondamenti degli spigoli, fori circolari, tagli, incavi e protusioni e costolature, ecc. Su di un generico solido si possono: Applicare Feature diverse. Applicare più volte la stessa Feature. Apportare modifiche alle Feature attraverso la modifica dei parametri che la definiscono. Ottenere nuove Feature sullo stesso elemento solido, utilizzando le trasformazioni geometriche relativamente alle sole Feature. Eliminare le Feature senza cancellare il solido a cui appartiene. Le Feature come alternativa all uso delle operazioni booleane Le Feature costituiscono, quasi sempre, un alternativa valida alla realizzazione di solidi attraverso le operazione Booleane di unione, sottrazione, intersezione. Infatti, solidi costruiti con operazione Booleane mostrano inconvenienti operativi che scompaiono se costruiti con le Feature. Ad esempio, il solido ottenuto a seguito di 497

3 \un operazione booleana diventa un unico oggetto. Il primo inconveniente che è necessario affrontare, consiste nell impossibilità di modificare separatamente i solidi iniziali. Al contrario l utilizzo delle Feature oltre a consentire una casistica di forme finali notevolmente superiore, risulta sempre possibile modificare una qualsiasi Feature trasformando magari un intaglio di forma circolare in una forma rettangolare o in una qualunque altra forma. Mostriamo qui di seguito alcune forme solide ottenute mediante l utilizzo delle Feature e lasciando al lettore il compito di individuare le operazioni Booleane mediante le quali sia possibile ottenere tali forme. In Figura 1, si possono osservare: Forature semplici, forature per viti con testa svasata o con testa cilindrica. Protusioni, tagli passanti o parziali (incavi). Smussi ed arrotondamenti. Bene, tutte queste caratteristiche aggiunte al modello iniziale sono delle Feature. Figura 1 Figura 2 La storia delle Feature Al fine di consentire la modifica degli elementi di modellazione, il programma prevede un apposito comando (come mostreremo in seguito nel presente capitolo) attraverso il quale + possibile osservare la sequenza delle operazioni di modellazione che sono state applicate al solido attraverso le feature. Tale sequenza, può essere modificata ma è importante sapere che, selezionando un icona qualunque della sequenza, è immediatamente possibile apportare modifiche ad una determinata Feature. Tale operatività semplifica notevolmente il processo di manipolazione del modello in quanto l intervento potrà essere mirato alla specifica Feature interessata alla modifica. Tale strumento diventa poi, in modo implicito, utile strumento per comprendere come potrà essere realizzato nella realtà il solido rappresentato. 498

4 Figura 3 Linee guida della modellazione La modellazione solida basata sulle Feature, richiede un differente approccio rispetto a quello che si deve utilizzare con un tradizionale strumento di rappresentazione tridimensionale in cui sia possibile operare solo con le operazioni booleane. Innanzitutto è necessario precisare che non esiste un unico percorso per raggiungere lo stesso risultato finale della modellazione. Qui di seguito si vogliono indicare, comunque, alcune regole essenziali che consentono di raggiungere razionalmente e per quanto possibile senza intoppi, il risultato finale desiderato. Un possibile processo operativo potrebbe essere il seguente: Analizzare il modello solido nella sua forma finale e scomporlo in elementi solidi più semplici, operando in modo del tutto analogo come già mostrato in Scomposizione del modello da rappresentare. Individuare, per ciascun elemento, la parte solida separandola dalle Feature associate e realizzare la parte solida iniziale con gli strumenti disponibili in termini di primitive o di strumenti di estrusione parametrica. Applicare le Feature al solido per ottenere la forma finale di ciascun elemento. La capacità di separare il solido iniziale dalle Feature dipende essenzialmente da due fattori: Conoscere le caratteristiche operative delle Feature disponibili. Saper riconoscere il processo di lavorazione dell oggetto solido che si sta rappresentando per ottenere la forma finale desiderata. In effetti con la modellazione, non si deve assolutamente pensare di rappresentare il solido attraverso le sue proiezioni ortogonali (in questo caso si rappresenterebbero solo le linee degli spigoli del solido); si deve invece individuare le trasformazioni che si debbono produrre sul solido per mutarne la forma. È importante, pertanto, conoscere la funzionalità di ciascuno strumento che applica le Feature e le varianti dello strumento, che si ottengono assegnando appropriati valori ai parametri numerici o attivando opzioni specifiche dello strumento stesso. Infatti con l'applicazione di ogni variante, come scopriremo in seguito, otterremo un risultato di modellazione differente che ci consente di ottenere il risultato desiderato. In Figura 4 è mostrato un taglio passante ottenuto con un profilo e, di lato, un incavo cieco ottenuto sempre con lo stesso strumento di taglio a assegnando in modo appropriato nuovi parametri alla Feature. In questo caso possiamo affermare che il nuovo taglio è una variante del 499

5 precedente. Il corretto utilizzo delle Feature e dei relativi parametri consente di raggiungere il risultato finale desiderato, nel modo più razionale possibile. Tale condizione operativa richiede un applicazione costante e riflessione sulle caratteristiche operative degli strumenti da parte dell operatore. Nel caso in cui sia necessario eseguire un operazione booleana su più solidi, è opportuno eseguire un unica operazione su tutti gli oggetti interessati, in particolare quando si deve fare l unione. Quindi, si dovrà eseguire una selezione preliminare di tutti gli oggetti (non è possibile utilizzare la Fence durante le operazioni di modellazione solida) e, successivamente, attivare l operazione di unione. Occorre non dimenticarsi dell impossibilità di tornare ai solidi componenti il modello complessivo, se quest'ultimo è stato ottenuto con operazioni Booleane, se non attraverso la funzione Annulla. Figura 4 A questo punto passiamo a presentare i diversi strumenti di modellazione. Tali strumenti saranno applicati al nostro esempio guida e, in alcuni casi si riproporrà la rappresentazione di alcuni elementi dell edificio utilizzando gli strumenti di modellazione solida, al fine di far osservare al lettore la differenza operativa rispetto agli strumenti per la creazione degli oggetti tridimensionali descritti nei precedenti capitoli. Gli strumenti di modellazione solida parametrica Nella versione 8 sono disponibili gli strumenti che consentono di: Creare solidi parametrici; cioè solidi che possono essere modificati assegnando nuovi valori a parametrici numerici. Modificare (modellare) i solidi assegnando ad essi caratteristiche aggiuntive denominate Feature. Modificare le Feature attraverso i parametri che sono stati utilizzati per applicarle al solido. Per fruire dell insieme dei comandi che consente la modellazione solida, è necessario attivare il comando Feature Modeling presente nel menu Strumenti. A seguito di tale azione si ottiene la disponibilità del seguente insieme di comandi: 500

6 Figura 5 Tali strumenti, pur essendo caratterizzate da specifiche funzionalità, risultano in parte presenti anche in MicroStation di base (vedi Figura 6), ma, in quest ultimo caso, gli strumenti di lavoro hanno funzionalità differenti rispetto a quelle disponibili in Feature Modeling. Figura 6 Nota: I solidi creati con gli strumenti 3D di MicroStation di Base, non sono modificabili con il modellatore rispetto alla parametricità, ma appena si applica una generica feature al solido, il programma trasforma l elemento solido in un oggetto parametrico. In tutti i casi è comunque opportuno operare solo con gli strumenti resi disponibili nell ambiente di modellazione solida. Le primitive solide parametriche Il primo sottogruppo di comandi disponibile con il modellatore è quello relativo alle primitive solide che comunque sono di tipo parametrico. I parametri variano a seconda del tipo di primitiva utilizzata. Attenzione: Il simbolo di calcolatrice posto a fianco di ciascun parametro, indica che lo stesso può essere definito anche attraverso variabili. Tale caratteristica operativa non sarà trattata in questo percorso di apprendimento. I valori dei parametri possono essere assegnati numericamente o ottenuti in modo automatico durante la rappresentazione grafica del solido con Accudraw; infine è possibile anche il metodo operativo in cui alcuni parametri sono definiti analiticamente ed altri ottenuti in modo dinamico per via grafica. 501

7 Figura 7 Una volta rappresentato il solido, sarà possibile modificarlo utilizzando lo strumento di modifica delle feature come sarà illustrato in seguito nel presente capitolo.. È evidente, dai simboli iconici riportati in Figura 7, quali siano le primitive solide disponibili con il modellatore; si può subito osservare che sono le stesse che sono disponibili in MicroStation di base. Si lascia al lettore l acquisizione delle competenze per l uso delle primitive solide del modellatore. Come abbiamo già illustrato nella creazione dei primi oggetti tridimensionali, i solidi iniziali non sono sempre costituiti esclusivamente da primitive solide; spesso, invece, i solidi di partenza si possono ottenere per estrusione di una forma piana generica: Lungo un segmento di retta (estrusione) Attorno ad un asse di rotazione (rivoluzione) Lungo una linea curva o una poligonale mista (segmenti ed archi di circonferenza) Lungo un segmento di retta raccordando due figure piane differenti ma costituite dallo stesso numero di vertici. Lungo un percorso elicoidale nello spazio. I solidi per proiezione parametrica rettilinea di figure piane Il comando che consente di ottenere i solidi di proiezione rettilinea con il modellatore è Estrude Feature del gruppo di comando Profile feature solids. Innanzitutto con questo strumento è possibile ottenere un solido per proiezione (estrusione) di una figura piana lungo un asse normale al piano contenente la figura stessa. La figura può essere chiusa o aperta e realizzata con i diversi strumenti che consentono di realizzare forme piane dallo smartline a forme ottenute con i comandi relativi a figure curve (le bi-spline) che illustreremo nel prossimo capitolo. Fruendo dei vari parametri presenti nella finestra di dialogo dello strumento, si possono ottenere molteplici ed interessanti solidi che, un utente alle prime armi, in genere, non riesce ad immaginare. Ora è importante conoscere come impostare i parametri per ottenere un solido pieno di proiezione. Così facendo sarà possibile, ad esempio, rappresentare la platea della casa relativa al nostro esempio guida. 502

8 I parametri presenti nella finestra di dialogo hanno il seguente significato: Significato parametro Possibile Risultato grafico Distanza (distance) : Costituisce l altezza del solido misurata lungo la normale alla superficie piana; tale altezza può essere impostata analiticamente oppure definita con le coordinate di AccuDraw; infine definita con il mouse, magari utilizzando la tecnica del punto tentativo o Accusnap. Spessore (thickness) : Consente di ottenere forme tubolari partendo dalla forma piana iniziale. Se il valore del parametro è positivo lo spessore del solido è posto all esterno del profilo, se è negativo è posto all interno. Nel caso delle costruzioni civili serve a realizzare pareti perimetrali e tramezzi, in quanto l estrusione può essere realizzata anche partendo da un semplice segmento. Se la forma piana è di tipo aperto e con spessore nullo. Angolo di sformo (Draft Angle): consente di realizzare solidi di forma rastremata sia con diminuzione della forma piana originaria, (angolo negativo) che con aumento della stessa forma (angolo positivo) il risultato della rastremazione o sforma dipende anche dalla direzione in cui si realizza l estrusione. Mostreremo in seguito, nel presente capitolo come realizzare un tetto utilizzando il presente parametro. Si deve tener presente che quando si utilizza un angolo di sformo tale per cui le due facce laterali si intersecano, la parte del solido relativa a tali facce è estesa fino al punto in cui la superficie piana superiore si annulla 503

9 Cella è possibile utilizzare come forma piana di base un elemento in precedenza definito come cella. (vedere in le celle). Quando si utilizza la cella quale figura piana di estrusione, vi è qualche difficoltà nell individuare la direzione della retta di estrusione. Utilizzando il comando V di Accudraw, è possibile definire la direzione dell estrusione, osservando nelle diverse finestre il momento in cui il programma da inizio all estrusione stessa. La potenzialità parametrica dello strumento di estrusione c on celle si completa, nel caso in cui la figura piana che costituisce la cella, sia stata realizzata con gli strumenti del disegno parametrico presenti in MicroStation. Mantieni il profilo: consente di riutilizzare il profilo costituito dalla forma geometrica piana da cui si ricava il solido e di riutilizzarlo successivamente. Tale caratteristica può anche non essere presa in considerazione, utilizzando la possibilità, come illustreremo in seguito nel presente capitolo, di estrarre i profili piani che hanno consentito la realizzazione di solidi o profili che hanno consentito la modellazione attraverso i diversi strumenti disponibili. Combinazione di parametri: è possibile utilizzare anche la combinazione di parametri. Ad esempio se si combinano in modo appropriato i primi tre parametri, si ottiene la forma solida riportata a lato. Alcune osservazioni sui solidi di proiezione Quando si eseguono operazioni di proiezione in una delle modalità ammesse dal programma, occorre rammentare che sulla forma solida ottenuta per estrusione di una figura piana non è possibile apportare modifiche agli smussi, tagli, arrotondamenti, eventualmente generati dall'operazione di estrusione stessa. Ciò deriva dal fatto che le caratteristiche di forma del solido non sono state ottenute attraverso delle Feature aggiuntive, ma sono solo proprietà della figura piana di base. Nel caso in cui non si ritenga di far ricorso alle figure piane parametriche e sia necessario modificare dopo la realizzazione del solido alcune parti specifiche del contorno della figura piana, è necessario seguire il seguente metodo: 504

10 Realizzare la figura piana senza i lati che produrranno superfici del solido che si intendono modificare. Eseguire l estrusione della figura piana per proiezione lungo una retta. Operare con le Feature per aggiungere smussi ed arrotondamenti sino ad ottenere la forma desiderata della superficie laterale del solido. Aggiungere eventuali ulteriori Feature per realizzare la forma finale del solido. In Figura 8, sono mostrati due solidi a prima vista identici ma, osservando attentamente la loro storia costruttiva utilizzando Feature Modeling Feature Manager, si scoprirà come il solido di destra è stato ottenuto per estrusione di una figura piana già opportunamente sagomata in tutte le sue parti, mentre quello di sinistra è costituito da una forma piana parzialmente sagomata e, successivamente, è stato opportunamente Modellato il solido estruso. Si deve pensare al fatto che la forma finale potrebbe essere ottenuta anche attraverso la modellazione di un parallelepipedo. Nel caso del solido ottenuto con la sola estrusione, non è possibile modificare od eliminare gli smussi, gli arrotondamenti e i tagli, nel secondo caso il solido può essere riportato allo stato iniziale eliminando le feature aggiuntive. Figura 8 Sarà possibile apportare modifiche alle parti del solido ottenuto per estrusione di una figura piana contenente le parti generatrici di smussi ed arrotondamenti, solo se, quest ultima, sia stata realizzata con il procedimento che consente di realizzare figure piane parametriche. Un metodo alternativo sarà mostrato nel presente capitolo nella parte relativa a Le forature e le modifiche delle feature, e consiste: Nell estrarre il profilo piano dal solido Apportare modifiche alla figura piana. Sostituire il profilo del solido iniziale con il profilo modificato. Solidi di rivoluzione Il procedimento per realizzare la rivoluzione del profilo al fine di ottenere i differenti solidi di Figura 10 è sostanzialmente lo stesso, tra un solido e l altro mutano i parametri come il raggio 505

11 e lo spessore da dare al profilo e l orientamento dell asse di rotazione rispetto al profilo iniziale. Innanzitutto lo strumento che consente di ottenere solidi di rivoluzione ammette 4 metodi per definire l orientamento dell asse di rivoluzione. Figura 9 Il metodo più generale è quello per due punti. In questo caso, una volta selezionato il profilo, attraverso la posizione di due punti si stabilisce l asse; in tal modo si possono ottenere anche assi di rivoluzione comunque inclinati nel piano o nello spazio. Sempre utilizzando tale metodo, una volta posizionato un punto dell asse, muovendo il mouse sullo schermo, il programma indica in modo dinamico come sarà il solido a seconda dell orientamento dell asse. In particolare, nella barra di stato, il programma indica per quali orientamenti dell asse non può essere ottenuto il solido di rivoluzione. Il parametro angolo, serve a stabilire l ampiezza della rivoluzione che può essere di 360 (rivoluzione completa) o inferiore a 360 per ottenere una rivoluzione parziale( si pensi ad esempio come rappresentare la volta di una cupola realizzata in 12 parti dove ciascuna delle parti ha un angolo di rotazione di 30 ). Il parametro raggio non funziona solo nel caso in cui l asse sia fissato con il metodo dei 2 punti; utilizzando gli altri metodi, se il valore del raggio è impostato, la posizione dell asse è prestabilita e il punto dati serve solo a stabilire l orientamento dell asse di rivoluzione. L ultimo parametro Spessore (thickness), se non è assegnato, il solido di rivoluzione, così come il solido di estrusione sarà pieno. Quando si realizzano solidi di rivoluzione, la difficoltà consiste nello stabilire il profilo che consente di realizzare il solido. Vedremo più avanti in questo capitolo il rapporto tra profilo, asse di rotazione e solido di rivoluzione da ottenere. Nel caso in cui si generi un solido di rivoluzione pieno e, successivamente si vuol rimuovere una faccia, assegnando idonei spessore alle facce rimanenti, vedremo come ciò sarà possibile con gli strumenti di modellazione. Nel caso in cui si assegni uno spessore in fase di creazione del solido di rivoluzione, il solido risulterà sempre forato nel piano normale all asse di rotazione in modo analogo a ciò che si realizza con la estrusione lineare. In Figura 10 sono mostrati alcuni effetti quali: Spessore nullo nel solido. Spessore non nullo. Variazione della posizione ed orientamento dell asse di rivoluzione. Solido con scavatura di una sua parte dopo aver realizzato un solido pieno. 506

12 Figura 10 Realizzazione di alcuni elementi dell edificio con gli strumenti di modellazione Con la conoscenza del funzionamento dei primi strumenti di modellazione (estrusione lineare), è possibile realizzare e modificare alcuni elementi costruttivi dell edificio: Platea di fondazione. Travi di fondazione. Pilastri. Muri esterni e tramezzi. Figura 11 Per rappresentare tali elementi solidi si opera in modo analogo a quando visto nel capitolo relativo alla costruzione dei primi elementi tridimensionali e, specificatamente: Stabilire la vista in cui rappresentare il profilo da estrudere. La vista è quella in cui si può osservare in vista reale il profilo. Nel caso della platea sarà la vista dall alto, mentre nel caso delle travi di fondazione sarà la vista frontale o quella laterale. Rappresentare la forma del profilo iniziale utilizzando lo smartline. Attivare il comando Estrude Feature. 507

13 Impostare in modo appropriato i valori dei parametri, (nel caso di platea, travi di fondazione in questo caso solo l altezza o distance). Selezionare il profilo e con Accudraw definire il verso dell estrusione. Le modifiche dimensionali di un oggetto Supponiamo di aver realizzato due travi di fondazione attraverso il procedimento di estrusione lineare, la terza ha lo stesso profilo delle prime due ma una lunghezza differente. Invece di ripetere l operazione di creazione del profilo, è possibile utilizzando lo strumento di modifica delle feature, variare la lunghezza della trave in quanto la stessa è stata realizzata con l estrusione lineare. Figura 12 Prima di utilizzare lo strumento è necessario far le seguenti ulteriori osservazioni: La finestra di dialogo che apparirà, una volta selezionato il solido da modificare, dipende dal procedimento di costruzione del solido. Se il solido è realizzato attraverso una primitiva solida sarà possibile modificare tutti i parametri caratteristici del solido stesso. Se il solido è stato realizzato attraverso l estrusione di una superficie piana, lo strumento di modifica consente di variare solo il parametro relativo all estrusione. In seguito mostreremo come modificare anche il profilo iniziale. Inizialmente, quando si sceglie il comando di modifica del solido, appare una piccola finestra di dialogo in cui è presente il parametro Modifica solidi attorno al punto ID (Modifica il solido con riferimento al punto di selezione). Se si abilita il selettore, il punto di selezione definirà la sezione che non si muoverà successivamente alla fase di modifica della lunghezza. Nel nostro caso se si selezionerà l estremo sinistro della trave (con Accusnap) e il selettore è attivo la modifica della lunghezza della trave determinerà lo spostamento della faccia di destra della trave. Se, ad esempio, si selezionerà al centro la trave, la modifica della lunghezza determinerà lo spostamento dio entrambe le facce estreme del solido. Suggerimento: Si consiglia di abilitare sempre tale parametro e di utilizzare il punto tentativo o Accusnap nella fase di selezione del solido, La procedura per modificare la lunghezza della nostra trave ruotata è la seguente: Scegliere il comando Modifica Solido O Feature ed abilitare il parametro Modifica solidi attorno al punto ID. 508

14 Selezionare il solido con Accusnap o con il punto tentativo nel punto in cui la trave non deve subire alcuno spostamento; il programma indicherà il punto di selezione con un quadratino vedi Figura 13) Confermare la selezione. Digitare il valore del nuovo parametro di distanza (nel nostro caso 14,7). Confermare il nuovo valore con il pulsante Ok, Figura 13 La misura del parametro di lunghezza deve essere digitata e non può essere definita visualmente; ciò significa che il valore della misura deve essere noto preliminarmente; inoltre è necessario, al fine di non invertire il verso dell estrusione, assegnare la distanza, con lo stesso segno con cui appare nella finestra di dialogo il valore iniziale del parametro da modificare. Se il valore della distanza è negativo, significa che, al momento della creazione del solido, il verso di estrusione era opposto al verso della normale alla superficie. Una maggior attenzione alla finestra di dialogo di Figura 13 ci induce a notare che è possibile apportare modifiche ai parametri di rastremazione e della forma proiettata e di trasformare il solido in una forma tubolare assegnando l idoneo spessore. Per quanto riguarda ancora la parametricità del nostro oggetto, è da tener presente che essa viene conservata con i nuovi valori dei parametri e, di conseguenza, può essere ulteriormente modificata operando nuovamente con la procedura illustrata. Operando nel modo appena descritto, è possibile modificare ciascuna trave per ottenere la misura appropriata. Se ci si sofferma un momento, si può riflettere sull enorme potenzialità della rappresentazione con modellatore parametrico. Per realizzare le travi di diversa lunghezza, in sostanza si tratta di 509

15 rappresentare la sezione e, successivamente di eseguire l estrusione con operazioni di copia e di eventuali modifiche del parametro lunghezza. Figura 14 Il completamento del seminterrato con i solidi parametrici Figura 15 Per quanto riguarda i pilastri si fa riferimento a quanto riportato nella costruzione della casa seminterrato, tenendo conto che lo strumento presente nel modellatore è parametrico ed è 510

16 possibile modificare ciascuno dei parametri che definiscono il parallelepipedo associato al pilastro stesso. Per ottenere gli altri pilastri, è sufficiente far riferimento a quanto riportato al capitolo Completamento della prima parte del modello. È certamente interessante utilizzare gli strumenti di modellazione per realizzare i muri in alternativa a quanto riportato in Gestione logica del progetto con i livelli (argomento Inserimento dei Muri).Infatti, i muri possono essere ottenuti attraverso la rappresentazione di linee guida che definiscono il profilo lineare del muro e successivamente con un estrusione nella quale si definiscono i valori di altezza e spessore. Per facilitare l inserimento delle linee guida sono state rimosse le travi di fondazione; inoltre non bisogno mai dimenticare che i livello e la profondità attiva devono essere definiti prima di inserire il nuovo elemento grafico. Figura 16 In Figura 16 è riportato tutto il processo di estrusione dei muri. Nella windows 1 sono riportati i profili iniziali dei muri che possono essere rappresentati anche in assonometria, avendo cura di disabilitare il blocco di profondità. Nella windows 2 è riportata l estrusione del primo muro esterno avendo cura di utilizzare la vista assonometrica per definire il verso di estrusione del muro; nella windows 3 il risultato dell estrusione di tutti i muri nella windows 4 è riporta l estrusione di un muro esterno che risulta essere estruso in modo errato rispetto alle esigenze. Ciò è dovuto al segno dello spessore dell estrusore rispetto al verso di percorrenza del profilo iniziale. In effetti il verso di percorrenza del profilo iniziale è stato opposto rispetto a quello dei muri esterni ed opposto deve essere il segno dello spessore di estrusione. Nella windows 5 è stato corretto il segno dello spessore. Nella windows 6 è riportata l estrusione di un tramezzo interno. Dove è stato variato lo spessore. In questo caso il segno dello spessore ha un significato più semplice, se negativo, lo spessore del solido è realizzato all interno della figura, 511

17 se positivo lo spessore è realizzato all esterno della figura piana. Nella windows 8 è stata completa l estrusione con l ultimo tramezzo. Mentre le prime estrusioni hanno come figura piana un segmento di retta, le ultime due estrusioni hanno come profilo piano una poligonale. In questo caso con un unica operazione si ottiene l estrusione di tutto il profilo. Per quanto mostrato in precedenza nella modifica dei solidi o delle feature, è possibile in qualunque momento modificare sia lo spessore che l altezza dei singoli elementi estrusi. Il risultato finale dell estrusione dei muri è riportato in Figura 17. Figura 17 Le forature, i tagli negli oggetti con il modellatore e le modifiche delle Feature Una volta realizzati i solidi, che nel nostro caso sono costituiti dai muri pieni, si può passare a realizzare forature, tagli, incavi, protusioni nei solidi stessi utilizzando, utilizzando le Feature anziché le operazioni Booleane. In sostanza le feature eseguono operazione booleane, solo che lo strumento è in grado di memorizzare i parametri relativi alle forme geometriche che consentono di modellare il solido. Inoltre utilizzando lo strumento di modifica delle feature è possibile apportare modifiche di forma al solido, senza dover ripetere tutto l iter costruttivo. Mentre programmi specializzati di architettura realizzano le corrispondenti forature quando si inseriscono i corrispondenti serramenti, con modellatore è necessario separare le due operazioni. Nonostante ciò si illustrano le varie caratteristiche del modellatore solido, in quanto vi sono forme del modello, comprensivo di eventuali forature che risulta molto più complesso realizzale con gli strumenti propri di Triforma. Qui di seguito illustreremo i diversi tipi di foratura e taglio in un solido, mentre facendo riferimento alle celle (vedere in Le celle) si possono inserire nelle forature dell edificio i serramenti realizzati in precedenza e memorizzati nelle librerie di celle. Una volta illustrate le caratteristiche di base della Feature necessaria per realizzare tagli e forature, applicheremo tale strumento per la realizzazione dei vani delle finestre; mostreremo, inoltre, come modificare le stesse forature utilizzando le risorse del modellatore. 512

18 Gli strumenti per forare o tagliare con Feature Modeling La modellazione solida Abbiamo affermato in precedenza che il modellatore è in grado di modificare la forma del solido iniziale attraverso l associazione di Feature al solido stesso; e che inoltre è possibile modificare in posizione e forma le Feature o eliminarle. Attivando il pannello delle Feature, si può osservare la presenza dello strumento Crea taglio Figura 18 Tale strumento consente in sostanza di: Realizzare forature sia normali ad una faccia del solido che in direzione inclinata rispetto a qualunque faccia. Produrre tagli di forma qualunque Realizzare forature non passanti (Nicchie). Sono disponibili, però, altri strumenti per generare forature, tagli o cavità negli elementi solidi, quali: Crea Fori, il quale fori circolari; (che mostreremo durante la realizzazione di particolari d arredo). (Taglia/ Crea protusioni) lungo spigoli; tale strumento consente anche di scavare il solido assumendo come percorso di taglio uno o più spigoli del solido stesso. Svuota Solido, per ricavare un solido scavato da un solido pieno come ad esempio la cappa aspirante da cucina o il tetto a spiovente di una casa. Modifica Faccia, il quale serve a modificare le superfici del solido ottenendo dei risultati visivi che in qualche caso sono simili ad operazione di taglio. In questo caso, visto che dobbiamo inserire i vani nei muri, mostriamo l utilizzo dello strumento da taglio per realizzare forature e nicchie negli oggetti solidi I profili per le forature o i tagli L operazione di taglio o di foratura con Crea Taglio (Cut Feature), consiste nelle seguenti fasi: 513

19 Rappresentazione della figura piana o profilo per generare il taglio o la foratura del solido. Esecuzione dell eventuale modifica di posizionamento ed orientamento nello spazio del profilo. Impostazione dei parametri di taglio o foratura. Esecuzione del taglio o della foratura. In Figura 19 sono riportati diversi profili utilizzati per produrre tagli o forature nel parallelepipedo e, specificatamente i profili: 1, 2, 3, 6 sono costituiti da figure piane aperte realizzate con le risorse bidimensionali del programma; le figure aperte, producono solo dei tagli nel solido. I profili 4 e 5 sono costituiti da figure piane chiuse; tali figure determineranno delle forature o al minimo delle nicchie, quando il profilo di taglio è compreso nel solido; in caso contrario si otterranno dei tagli. Figura 19 Posizionamento ed orientamento dei profili È importante disporre il profilo nella vista idonea e orientarlo in modo appropriato rispetto al solido, in quanto, durante l operazione di taglio, tali caratteristiche influiscono sul risultato finale dell operazione stessa. Quando si realizza l operazione di taglio o di foratura, il programma individua la normale al piano contenente il profilo; se quest ultimo è costituito da un solo segmento, la normale ad esso coincide con la normale alla vista nella quale il segmento stesso è stato disegnato. 514

20 Oltre all orientamento del profilo taglio rispetto al solido, è importante posizionare il profilo rispetto alla superficie del solido che si assume come riferimento per l operazione di taglio; infatti, oltre alla direzione, il programma individua anche il verso della normale. Se si osservano i diversi profili di taglio riportati in Figura 19, si noterà che: I profili 1 e 4 sono situati al di là del solido nella vista frontale; il primo darà luogo ad un taglio, il secondo ad una foratura o ad una nicchia. I profili 2 e 3 sono situati nella vista frontale al di qua del solido; in particolare il profilo 2 è costituito da un segmento che, nel nostro esempio è disegnato nella vista frontale stessa, mentre la figura di taglio 3 è costituita da un arco di circonferenza interno al contorno del solido nella vista frontale. Nella simulazione del taglio mostreremo l effetto di tali profili durante l operazione di taglio, per far osservare al lettore cosa succede quando i profili non costituiti da figure piane chiuse, hanno gli estremi situati esternamente al solido che dovrà essere tagliato. Il profilo 5 è costituito da una forma chiusa posta all interno del solido; anche in questo caso è possibile realizzare una foratura e, in particolare, è possibile realizzare anche una cavità completamente interna al solido. Infine il profilo 6 è costituito da una figura aperta realizzata con strumenti che non sono ancora stati presi in considerazione; ciò che è importante qui far presente, è che il piano a cui appartiene il profilo non è parallelo a nessuna faccia del parallelepipedo che si vuol forare. Volutamente si sono posizionate le figure piane di taglio in modo distinto rispetto al solido per poterle mostrare come elementi separati. La loro posizione, spesso, risulta appartenente ad un piano coincidente con una delle superfici piane delimitanti il solido anche se tale posizione non è vincolante. Realizzazione della foratura Figura 20 Si possono ottenere diversi risultati della foratura e tutto dipende, una volta posizionato ed orientato nello spazio di lavoro il profilo di taglio, da come si impostano i parametri di creazione della Feature Taglio. Il primo parametro Metodo di taglio (interno al profilo) determina il volume da sottrarre al solido in fase di taglio. Nel caso in cui tale il metodo sia interno, sarà sottratta dal solido la porzione intersecata dall'interno del profilo di taglio, in caso contrario sarà sottratta la parte di solido esterna al profilo. 515

21 Il secondo parametro Entrambe le direzioni se abilitato, consente di realizzare il taglio in entrambi i versi della normale al piano contenente il profilo di taglio (vedi Figura 20) Se si disabilita il precedente parametro, il verso del taglio è gestibile in modo dinamico con il posizionamento idoneo del mouse. In Figura 21 è mostrato l'effetto del taglio, posizionando il cursore di schermo del mouse al di qua o al di là del piano contenente il profilo n 5 di taglio, nella vista dall'alto. Il parametro di taglio Profondità (Through), consente di definire fino a quale profondità sarà realizzato il taglio o la foratura. Figura 21 Le impostazioni possibili di tale parametro sono: Tutte le Facce (All Faces); sono attraversate tutte le facce del solido incontrate dal profilo di taglio lungo la normale. Cieca (Blind) Fino al solido (Up to Body); attraversa tutta la parte solida fino la prima superficie in cui l asse normale entra nello spazio privo dell elemento solido da forare. Cieca; il taglio o la foratura è eseguito fino ad una profondità prefissata, misurata a partire dalla posizione corrente del profilo in modo da ottenere un incavo piuttosto che una foratura. In questo caso è importantissima la posizione del profilo rispetto al solido, in quanto un incongruenza tra i valori della profondità di taglio e la posizione del profilo rispetto al solido, può non dar luogo a nessuna operazione di taglio nel solido. Faccia successiva (Next Face), arresta la foratura quando la proiezione del profilo di taglio non interseca una faccia qualunque del solido 516

22 Facce selezionate (Selected Faces), alcune facce del solido selezionate durante l operazione di taglio costituiscono un piano di riferimento rispetto al quale è definita la profondità di taglio. Figura 22 Figura 23 Per meglio comprendere la funzionalità di tale parametro è opportuno osservare il seguente esempio costituito da un solido tubolare che deve essere forato da una forma piana di tipo esagonale come riportato in Figura 23, la quale volutamente è stata posta all interno di un superficie del solido per far notare la differenza tra Next Face e All Face. Si deve osservare subito che il solido è un elemento unico e, di conseguenza, l effetto della foratura oltre ad interessare le facce del solido più vicine alla figura di taglio, può interessare anche tutte le facce del solido che il profilo interseca durante l operazione di taglio in base alle impostazioni definite. 517

23 Qui di seguito mostriamo alcuni effetti della foratura in base alle impostazioni di direzione e di attraversamento scelte Impostazioni ed annotazioni Profondità: Tutte le Facce (All Faces) Direzione: Entrambe, Indietro, Avanti La profondità tutte le facce consente di forare tutte le facce del solido incontrate dal profilo, se è attiva la direzione Entrambe, e se la voce Profondità Opposta è attiva la voce Tutte le facce, allora il solido è completamente attraversato dal profilo di foratura, in caso contrario il risultato dipende dall impostazione di quest ultimo parametro. Quando la direzione Entrambe è disabilitata, il programma produce la foratura lungo tutto il solido, ma solo nel verso impostato dal mouse. Ad esempio data la posizione del profilo, nel caso Avanti, la foratura è parzialmente cieca su una parte del solido e passante dall altra parte. Risultati della Foratura Impostazioni ed annotazioni Direzione: Entrambe Disabilitata Profondità: Cieca (Blind) Il risultato della foratura oltre a dipendere dal verso scelto dall utente, dipende dall impostazione della profondità e dalla posizione del profilo rispetto al solido. Nel primo caso la profondità di taglio è minore dello spessore residuo e si ottiene una cavità interna, nel secondo caso la profondità di taglio è maggiore dello spessore residuo e si ottiene una nicchia. 518

24 Risultati della Foratura Impostazioni ed annotazioni Direzione: Entrambe Disabilitata Profondità: Fino al solido (Up to body) Il risultato della foratura oltre a dipendere dal verso scelto dall utente, dipende dalla posizione del profilo di taglio rispetto al solido. Nel caso 1 il taglio termina in corrispondenza della prima faccia incontrata nel processo di foratura, nel caso 2 il taglio termina in corrispondenza della seconda faccia incontrata perché quest ultima è quella adiacente allo spazio privo di solido. Risultati della Foratura Impostazioni ed annotazioni 519

25 Direzione: Entrambe Disabilitata Profondità: Faccia successiva (Next Face) Il risultato della foratura è simile a quello del caso precedente, solo che la foratura si arresta, non appena il profilo di taglio interseca una faccia nel verso di taglio. Nel primo caso il risultato della foratura è uguale al caso 1 dell esempio precedente in quanto la prima faccia incontrata dal profilo è la stessa. Nel secondo caso il risultato differisce dal corrispondente caso dell esempio precedente, in quanto il profilo deve arrestare la sua foratura quando raggiunge la prima faccia e non quando abbandona completamente il solido. Nel terzo caso il risultato è ancora difforme e si può notare che tra le tre facce che il profilo può intersecare nella parte sinistra del solido, arresta la propria foratura proprio in corrispondenza della prima faccia incontrata. Risultati della Foratura 520

26 Impostazioni ed annotazioni Direzione: Entrambe Disabilitata Profondità: Facce selezionate (Selected Faces) Questo metodo è un poco più complesso ed ha come obiettivo quello di definire la profondità di foratura in base alla posizione di una opportuna faccia selezionata durante la procedura di foratura. n effetti, il risultato potrebbe essere ottenuto anche con il metodo della foratura Cieca. Il motivo dell introduzione del procedimento che qui illustriamo è probabile che sia determinato dalla necessità di ridurre i calcoli di profondità di foratura, quando è noto che la stessa è riferibile ad una faccia esistente. Innanzitutto la faccia, che deve essere scelta per definire la profondità, non deve essere perpendicolare al piano del profilo. Si deve tener presente inoltre che vi sono due opzioni di profondità: Offset di (Offset by) significa che la foratura sarà arrestata prima rispetto al piano a cui appartiene la faccia selezionata, della quantità indicata Offset di. Sposta di (Move By) significa che la foratura sarà arrestata Dopo rispetto al piano a cui appartiene la faccia selezionata, della quantità indicata in Sposta di La procedura, oltre a quanto indicato in precedenza per le forature, richiede la scelta della faccia a cui far riferimento per definire la profondità. Fino a quando non sarà selezionata la faccia e non sarà confermata tale scelta, la foratura sarà del tipo passante. Per confermare la faccia scelta si deve premere un punto dati esternamente al solido. Nel caso 1 si è scelto Sposta di e la faccia selezionata è quella interna della zona destra del solido ed è possibile osservare che il termine della foratura è oltre a tale faccia. Nel caso 2 si è scelto Offset di e la faccia selezionata è quella in basso alla destra ed è possibile osservare che il termine della foratura è arretrato rispetto al piano della faccia selezionata. 521

27 Risultati della Foratura Per gestire con padronanza tutti i parametri e le possibili combinazioni, è necessario fare un certo numero di prove osservando il rapporto tra l impostazione dei parametri e il risultato 522

28 grafico di modellazione ottenuto. Pertanto si lascia al lettore di scoprire l effetto degli altri parametri di taglio (che sono utili anche operando con altre Feature). Si può far senz altro riferimento a quanto indicato in I primi elementi costruttivi di un modello tridimensionale In tutti i casi si consiglia di utilizzare lo stesso metodo della scoperta qui mostrato, per poi decidere come utilizzare in modo appropriato il parametro per raggiungere il risultato desiderato nel proprio ambito applicativo. Applicazione dello strumento di foratura al muro Ora abbiamo tutti gli strumenti per realizzare le forature dei muri. Nel nostro caso i muri sono costituiti da singoli parallelepipedi, e quindi ogni foratura sarà relativa ad un singolo muro. Figura 24 Il procedimento per ottenere la foratura del muro è la seguente: Realizzare il profilo corrispondente alla forma del vano e posizionarlo nel punto desiderato per ottenere il vano nel muro (verificare la posizione del profilo nelle diverse viste). Per quanto possibile, è opportuno disporre il profilo in adiacenza alla superficie dove si osserva la forma del vano (in Figura 24 sono indicate in stile tratteggiato i profili prima di eseguire la foratura). Attivare lo strumento di taglio e verificare che il parametro di attraversamento sia impostato a Tutte le facce Selezionare il muro che si desidera forare. Selezionare il profilo. Verificare la correttezza del verso di taglio dall osservazione temporanea del risultato grafico (nel caso in cui il verso sia errato, modificare la direzione del taglio prima di dare la conferma dell operazione). 523

29 Verificare l opzione Taglia profilo interno; tale opzione determina se la parte del solido che deve essere eliminata è quella interna al profilo (Taglia profilo interno attivo) oppure se è quella esterna. Confermare l operazione. Applicando il metodo appena esposto ai muri esterni del piano seminterrato si ottiene il risultato finale riportato in Figura 25. Figura 25 Realizzazione di una nicchia nel muro Supponiamo di dover realizzare una nicchia nel muro, all interno della quale disporre successivamente, ad esempio, il contatore dell acqua. Il profilo sarà sempre un rettangolo, ma l impostazione della Profondità sarà Cieca. Figura

30 Le possibilità di taglio Con lo stesso strumento fin qui illustrato, è possibile eseguire dei tagli. Il risultato di taglio, anziché di foratura dipenderà dal tipo di profilo e dalla posizione del profilo rispetto alla sagoma esterna del solido. Si ottiene un taglio quando il profilo non è chiuso oppure quando il profilo chiuso interseca la sagoma esterna del solido. Nel caso dei profili illustrati in Figura 19, si ottengono dei tagli solo con profili non chiusi. Illustriamo qui di seguito i risultati dei tagli per i profili non chiusi. Inoltre ipotizziamo di spostare il profilo rettangolare in modo che intersechi la sagoma esterna del solido. Nell ipotesi di voler ottenere un taglio completo del solido, l attraversamento deve essere impostato a Tutte le facce. Profilo ed osservazioni Profilo N 1 La parte del profilo esterna alla sagoma esterna del solido viene ignorata. Nel caso del profilo aperto è importante verificare l effetto dell opzione Taglio profilo interno. Risultati del taglio Profilo N 2 Il profilo è prolungato fino all intersezione con il contorno del solido. Il profilo, deve essere selezionato nella vista in cui la normale alla vista intersechi il solido (nel nostro caso nella vista frontale). È interessante provare a realizzare un taglio assegnando un angolo non nullo al parametro Angolo di sformo, per realizzare tagli inclinati rispetto alla normale del profilo. Profilo N 3 In questo caso il profilo sarà prolungato lungo le tangenti ai suoi estremi, fino ad incontrare il contorno del solido. In questo caso si è mostrato che cosa può verificarsi a seconda che si abiliti o meno l opzione Taglio profilo interno. 525

31 Profilo N 4 Il profilo chiuso che interseca il contorno del solido determina un taglio anziché una foratura Profilo N 6 Il profilo risulta inclinato rispetto a qualsiasi faccia del solido e, di conseguenza, il taglio è inclinato. Il profilo, inoltre suddivide il solido in due parti. L oggetto solido però è sempre unico, ragion per cui se si producono trasformazioni geometriche sul solido, la stessa trasformazione è applicata a ciascuna delle parti. Lo strumento di taglio e di foratura, è uno degli strumenti maggiormente usati nell ambito della modellazione. Pertanto si consiglia il lettere di eseguire un numero idoneo di prove al fine di acquisire la necessaria padronanza dello strumento. Inoltre l uso appropriato dei parametri con le operazioni di taglio, torna utile anche con altri strumenti di modellazione come ad esempio la protusione che mostreremo nella realizzazione di elementi costruttivi di dettaglio. Eliminazione di una Feature Ogni singola Feature può essere eliminata e il solido riprende automaticamente la forma che aveva prima dell inserimento della Feature stessa. Tale funzione è estremamente comoda in quanto non implica di manipolare irrazionalmente il modello. È importante, quando si eliminano le feature attivare lo strumento Feature Manager che sarà illustrato alla fine del presente capitolo al fine di non determinare incongruenze nella modellazione a seguito di eliminazioni errate. Quando si esegue l eliminazione di una feature il programma provvede a mostrare all operatore la feature oggetto di eliminazione, tratteggiandone il contorno. Quando sono presenti più feature e, in particolare smussi ed arrotondamenti, rotazione di facce, ecc. è necessario porre molta attenzione alla feature selezionata in fase di eliminazione. Si lascia al lettore di osservare l effetto dell eliminazione, rammentando ancora una volta che, se si utilizza lo strumento di eliminazione di MicroStation, viene eliminato contemporaneamente l oggetto solido e tutte le Feature associate. 526