Tecniche di modellazione nei moderni software CAD 55

Le versioni più recenti dei software CAD, grazie ai progressi compiuti in campo informatico, vantano potenzialità di modellazione parametrica e visualizzazione notevoli (v. Figura 3.2.3).

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Il Taping è una tecnica di prototipazione molto utilizzata in campo automobilistico e motociclistico. Il designer ha a disposizione una parete sulla quale stende con le mani un nastro adesivo nero e realizza il modello in scala reale. Modifiche e aggiunte sono applicate velocemente rimuovendo o aggiungendo nastro.

Figura 3.2.3. Esempio di modello virtuale realizzato in SolidWorks. Dal sito http://www.solidworks.com

Rispetto alle precedenti versioni o applicazioni di disegno assistito dal calcolatore, che utilizzavano rappresentazioni B-Rep e C.S.G., l’associatività e la parametricità dei programmi attuali consentono di gestire in maniera veloce le modifiche da apportare a forme e dimensioni di componenti meccanici.

La logica di funzionamento dei CAD parametrici si basa sull’utilizzo di due elementi principali:

• Lo schizzo;

• Le funzioni applicate allo schizzo;

Mentre il primo rappresenta il profilo di base dell’oggetto, le funzioni applicate (sweep, loft, estrusione etc.) generano gli oggetti solidi (v. Figura 3.2.4) o le lavorazioni di taglio applicate agli oggetti stessi.

Figura 3.2.4. Logica di funzionamento dei CAD parametrici associativi: le funzioni di schizzo per crfeare i profili di base, le funzioni applicate per generare le geometrie solide e le lavorazioni

dell’oggetto.

Funzioni di Schizzo Funzioni Applicate

Modello Virtuale

Schizzo 2D Schizzo 3D Estrusione Sweep

Due sono i fattori che condizionano il progettista durante la modellazione concettuale15: • Valutare la forma dell’oggetto nello spazio tridimensionale durante il disegno; • Puntare ad elementi non appartenenti ad un piano;

Il primo fattore deriva dalla rappresentazione intrinseca dei software sullo schermo, che vincola alla visualizzazione degli oggetti secondo la loro proiezione rispetto al piano ortogonale alla vista. Le funzioni di visualizzazione consento di muovere dinamicamente il punto di vista rispetto al sistema di riferimento virtuale associato all’oggetto. Anche se queste funzioni risultano utili nella fase di valutazione finale dell’oggetto creato è auspicabile un’interattività visiva migliore che consenta di percepirne in maniera più naturale la forma (v.Figura 3.2.2) durante la fase di modellazione o modifica.

A tal riguardo una tecnica efficace è quella che prevede l’utilizzo della visualizzazione simultanea di quattro viste dell’oggetto (v. Figura 3.2.5).

Figura 3.2.5. Modellazione con viste multiple collegate al modello.

In questo modo si percepiscono meglio gli effetti, sulla forma finale, causati dal disegno o dalla modifica delle geometrie di costruzione del modello.

Il secondo fattore che vincola il disegnatore, nella modellazione concettuale riguarda le possibilità offerte dai software di puntare ad entità geometriche nello spazio di lavoro.

15 _{Affermazione dell’autore supportata dall’esperienza maturata come esercitatore del corso di Disegno}

Assistito dal calcolatore presso l’università di Roma Tor Vergata negli anni accademici 2006/2007 e 2007/2008.

Tale fattore è influenzato dalla dinamica di funzionamento dei programmi. La maggior parte delle funzioni per la creazione degli schizzi sono associati ai piani di appartenenza degli stessi, l’operazione di selezione di punti nello spazio è pertanto vincolata a tali piani e difficilmente con la vista di proiezione bidimensionale si riesce a selezionare il punto cercato. I limiti appena accennati vengono parzialmente risolti utilizzando le funzioni implementate per gli schizzi di entità tridimensionali (v. Figura 3.2.4). In questo caso il progettista può selezionare punti nello spazio e tracciare curve parametriche tridimensionali per creare profili di contorno o di controllo per superfici di forma complessa (v. Figura 3.2.6 ). Tuttavia anche in questo caso il vincolo ad utilizzare una vista bidimensionale limita la possibilità di puntare consapevolmente ai punti nello spazio. A tal proposito in Figura 3.2.6 si riporta il caso della modellazione della visiera di un casco: si noti come la curva parametrica di contorno della visiera, indicato dalla freccia rossa, per le viste Laterale e Superiore risulti correttamente tracciato nella vista laterale mentre presenti una anomalia sulla curvatura evidenziata nella vista superiore. Tale anomalia genera un effetto indesiderato sulla forma finita, visibile nella Vista 3D riportata in alto a destra in Figura 3.2.6.

Figura 3.2.6. Errori di costruzione per la modellazione CAD di profili 3D.

Pertanto, sebbene l’utilizzo delle viste multiple collegate al modello sia uno strumento efficace che permette di valutare efficacemente eventuali effetti indesiderati sulle forme

generate, è senza dubbio un sistema macchinoso e poco intuitivo da utilizzare nella modellazione, poiché il progettista deve controllare visivamente più viste e deve disporre le entità geometriche utilizzate per la modellazione passando da una vista all’altra in un processo iterativo che si conclude quando l’entità geometrica assume, su tutte le viste, una forma congruente con quella desiderata.

Risulta pertanto evidente che nei sistemi CAD che utilizzano un’interfaccia tradizionale WIMP, cioè monitor, tastiera e mouse, la creazione e la modifica di modelli 3D è possibile solo mediante scomposizione in operazioni bidimensionali su sezioni o piani ausiliari, che, oltre ad essere non intuitive, ostacolano il flusso creativo e la rapida espressione e valutazione delle idee.

La ricerca di un ambiente di modellazione tridimensionale, in cui muovere il punto di vista e controllare la posizione dei punti nello spazio è la soluzione ideale per agevolare e semplificare il processo di disegno [188] (Figura 3.2.7).

Figura 3.2.7. Modellazione 3D in Realtà Aumentata sviluppata da Wayne Piekarsky.

In tale ambito l'interattività è uno dei componenti più importanti dell'applicazione, per questo si è scelto di utilizzare un dispositivo elettromagnetico e un HMD che permette all’utente di muoversi agevolmente nello spazio di lavoro avendo a disposizione sempre viste prospettiche allineate con il suo punto di vista e potendo selezionare in maniera intuitiva gli oggetti nello spazio senza il limite della profondità imposto dalle attuali configurazioni desktop.