Alat baru memungkinkan desain kaca ekonomis
Computer

Alat baru memungkinkan desain kaca ekonomis


Pengguna dapat dengan mudah mengadaptasi konsep aslinya untuk menciptakan fasad kaca yang mengesankan yang dapat dibuat dengan tekukan dingin. © Ruslan Guseinov / IST Austria Credit: Ruslan Guseinov / IST Austria

Fasad kaca lengkung bisa sangat indah, tetapi metode konstruksi tradisional sangat mahal. Panel biasanya dibuat dengan ‘pembengkokan panas’, di mana kaca dipanaskan dan dibentuk menggunakan cetakan atau mesin khusus, proses intensif energi yang menghasilkan limbah berlebih dalam bentuk cetakan individu. Kaca bengkok dingin adalah alternatif yang lebih murah di mana panel kaca datar ditekuk dan dipasang pada bingkai di lokasi konstruksi. Namun, mengingat kerapuhan materialnya, menghasilkan bentuk yang menarik secara estetika dan dapat diproduksi sangatlah menantang. Sekarang, alat desain interaktif berbasis data memungkinkan arsitek melakukan hal itu.

Dibuat oleh tim ilmuwan dari IST Austria, TU Wien, UJRC, dan KAUST, perangkat lunak ini memungkinkan pengguna untuk secara interaktif memanipulasi desain fasad dan menerima umpan balik langsung tentang fabrikasi dan estetika panelisasi —- cara yang sangat nyaman untuk menavigasi berbagai realisasi niat desainer. Perangkat lunak ini didasarkan pada jaringan saraf dalam yang dilatih pada simulasi fisik khusus untuk memprediksi bentuk panel kaca dan kemampuan fabrikasi. Selain memungkinkan pengguna untuk secara interaktif mengadaptasi desain yang dimaksudkan, itu dapat secara otomatis mengoptimalkan desain yang diberikan, dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam alur kerja arsitek yang biasa. Perangkat lunak dan hasil penelitian dipresentasikan di SIGGRAPH Asia 2020.

Kaca bengkok panas dan bengkok dingin

Kaca lengkung panas telah digunakan sejak abad ke-19, meskipun baru pada tahun 1990-an kaca ini tersedia secara umum. Namun, prosesnya tetap mahal dan logistik pengangkutan kaca bengkok rumit. Sebuah alternatif, kaca bengkok dingin, dikembangkan sekitar sepuluh tahun yang lalu. Itu murah untuk dibuat, mudah diangkut, dan kualitas geometris dan visualnya lebih baik daripada kaca hot-bent. Teknik ini juga memungkinkan arsitek untuk menggunakan jenis kaca khusus dan secara akurat memperkirakan tegangan deformasi pada panel.

Masalahnya adalah bahwa mendesain fasad kaca bengkok dingin merupakan masalah komputasi yang sangat besar. Ruslan Guseinov, postdoc Austria dan rekan penulis pertama IST, menjelaskan: “Meskipun mungkin untuk menghitung kapan panel individu akan rusak, atau memberikan margin keamanan untuk beban tambahan, bekerja dengan façade penuh —- yang sering terdiri dari ribuan panel —- terlalu rumit untuk alat perancang konvensional. ” Selain itu, menggunakan komputer dengan metode komputasi tradisional untuk mendapatkan tegangan dan bentuk setiap kali perubahan dilakukan akan membutuhkan waktu terlalu lama untuk dapat digunakan.

Mengaktifkan teknologi baru

Dengan demikian, tujuan tim adalah membuat perangkat lunak yang memungkinkan pengguna (non-ahli) untuk mengedit permukaan secara interaktif sambil menerima informasi waktu nyata tentang bentuk bengkok dan tekanan terkait untuk setiap panel individu. Mereka memutuskan pendekatan berbasis data: tim menjalankan lebih dari satu juta simulasi untuk membangun database kemungkinan bentuk kaca melengkung, yang direpresentasikan dalam format CAD (computer-aided design) konvensional dalam arsitektur. Kemudian, deep neural network (DNN) dilatihkan pada data ini. DNN ini secara tepat memprediksi satu atau dua kemungkinan bentuk panel kaca untuk bingkai batas segi empat tertentu; ini kemudian dapat digunakan dalam fasad yang dibuat sketsa oleh seorang arsitek.

Bahwa DNN memprediksi beberapa bentuk adalah “salah satu aspek DNN yang paling mengejutkan,” tambah Konstantinos Gavriil, penulis dan peneliti bersama di TU Wien. “Kami tahu bahwa batas tertentu tidak secara unik menentukan panel, tetapi kami tidak mengantisipasi bahwa DNN akan dapat menemukan banyak solusi, meskipun belum pernah melihat dua panel alternatif untuk satu batas.” Dari rangkaian solusi, program memilih geometri panel yang paling sesuai dengan desain fasad, dengan mempertimbangkan karakteristik seperti kehalusan bingkai dan pantulan.

Pengguna kemudian dapat menyesuaikan model mereka untuk mengurangi stres dan memperbaiki penampilan secara keseluruhan. Jika ini terbukti terlalu sulit, pengguna dapat secara otomatis mengoptimalkan desain kapan saja, yang memberikan solusi ‘paling sesuai’ yang secara signifikan mengurangi jumlah panel yang tidak layak. Pada akhirnya, semua panel dapat dibangun dengan aman, atau pengguna dapat memilih untuk membengkokkan beberapa di antaranya. Setelah pengguna puas dengan formulir tersebut, program mengekspor bentuk panel datar dan geometri bingkai yang diperlukan untuk konstruksi fasad.

Akurasi dan efisiensi

Untuk menguji keakuratan simulasi, tim membuat bingkai dan panel kaca, termasuk panel di bawah tekanan yang sangat tinggi. Dalam kasus terburuk, mereka mengamati penyimpangan kecil dari bentuk yang diprediksi (kurang dari ketebalan panel), dan semua panel dapat dibuat seperti yang diharapkan. Tim selanjutnya memverifikasi bahwa model berbasis data dengan setia (dan efisien) mereproduksi keluaran simulasi.

“Kami yakin kami telah menciptakan sebuah sistem baru dan praktis yang memadukan desain geometris dan fabrikasi serta memungkinkan desainer untuk secara efisien menemukan keseimbangan antara kriteria ekonomi, estetika, dan teknik,” tutup Bernd Bickel, profesor di IST Austria. Di masa mendatang, program ini dapat diperluas dengan memasukkan fitur tambahan untuk desain arsitektur praktis, atau digunakan untuk mengeksplorasi material berbeda dan model mekanis yang lebih kompleks.


Menjaga bangunan ikonik dari ledakan bom


Informasi lebih lanjut:
Konstantinos Gavriil et al, Desain komputasi fasad kaca bengkok dingin, Transaksi ACM pada Grafik (2020). DOI: 10.1145 / 3414685.3417843

Disediakan oleh Institut Sains dan Teknologi Austria

Kutipan: Tekuk, jangan rusak: Alat baru memungkinkan desain kaca ekonomis (2020, 7 Desember) diakses 7 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-dont-tool-enables-economic-glass.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.




Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran HK