El diseño paramétrico es un método de diseño en el que características, como elementos de construcción y componentes de ingeniería, se moldean basándose en procesos algorítmicos en lugar de manipulación directa. En este enfoque, los parámetros y reglas establecen la relación entre la intención del diseño y la respuesta del diseño. [1] [2] [3] El término paramétrico se refiere a los parámetros de entrada que se introducen en los algoritmos. [1]
Si bien el término actualmente se refiere típicamente al uso de algoritmos informáticos en el diseño, se pueden encontrar precedentes tempranos en el trabajo de arquitectos como Antoni Gaudí . Gaudí utilizó un modelo mecánico para el diseño arquitectónico (ver modelo analógico ) uniendo pesos a un sistema de cuerdas para determinar las formas de elementos constructivos como arcos. [3]
El modelado paramétrico se puede clasificar en dos categorías principales:
Sistemas basados en propagación, donde los algoritmos generan formas finales que no están predeterminadas en función de entradas paramétricas iniciales. Sistemas de restricciones, en los que se establecen restricciones finales y se utilizan algoritmos para definir aspectos fundamentales (como estructuras o uso de materiales) que satisfacen estas restricciones. [4] Los procesos de búsqueda de forma a menudo se implementan a través de sistemas basados en propagación. Estos procesos optimizan ciertos objetivos de diseño frente a un conjunto de restricciones de diseño, lo que permite "encontrar" la forma final del objeto diseñado en función de estas restricciones. [4]
Las herramientas paramétricas permiten reflejar tanto la lógica asociativa como la geometría de la forma generada por el software paramétrico. La interfaz de diseño proporciona una pantalla visual para respaldar la visualización de la estructura algorítmica del esquema paramétrico para respaldar la modificación paramétrica. [5]
El principio del diseño paramétrico se puede definir como diseño matemático, donde las relaciones entre los elementos de diseño se muestran como parámetros los cuales podrían reformularse para generar geometrías complejas, estas geometrías se basan en los parámetros de los elementos, cambiando estos parámetros; Se crean nuevas formas simultáneamente. [6]
En el software de diseño paramétrico, los diseñadores e ingenieros son libres de agregar y ajustar los parámetros que afectan los resultados del diseño. Por ejemplo, materiales, dimensiones, requisitos del usuario y datos del cuerpo del usuario. En el proceso de diseño paramétrico, el diseñador puede revelar las versiones del proyecto y el producto final, sin volver al principio, estableciendo los parámetros y estableciendo la relación entre las variables luego de crear el primer modelo. [7]
En el proceso de diseño paramétrico, cualquier cambio de parámetros como edición o desarrollo se actualizará automática e inmediatamente en el modelo, lo que es como un "atajo" al modelo final. [8]
La palabra parámetro deriva del griego para (además, antes o en lugar de) + metron (medida). Si miramos el origen griego de la palabra, queda claro que la palabra significa un término que sustituye o determina otra medida. [9]
En el software CAD paramétrico, el término parámetro generalmente significa un término variable en ecuaciones que determinan otros valores. Un parámetro, a diferencia de una constante, se caracteriza por tener un rango de valores posibles. Uno de los poderes más seductores de un sistema paramétrico es la capacidad de explorar muchas variaciones de diseño modificando el valor de unos pocos parámetros de control [10].
Uno de los primeros ejemplos de diseño paramétrico fue el modelo de iglesias al revés de Antonio Gaudí . En su diseño para la Iglesia de la Colonia Güell , creó un modelo de cuerdas cargadas con perdigones para crear complejos techos abovedados y arcos. Ajustando la posición de las pesas o la longitud de las cuerdas, podía alterar la forma de cada arco y observar el impacto en los arcos conectados. Colocó un espejo en la parte inferior del modelo para ver cómo se vería si se construyera boca arriba.
El método analógico de Gaudí incorporaba las principales características de un modelo paramétrico computacional (parámetros de entrada, ecuación, salida):
La longitud de la cuerda, el peso de los perdigones y la ubicación del punto de anclaje funcionan como parámetros de entrada independientes.
Las ubicaciones de los vértices de los puntos de las cuerdas sirven como resultados del modelo. Los resultados se obtienen utilizando funciones explícitas, en este caso, la gravedad o la ley del movimiento de Newton. Al modificar los parámetros individuales de estos modelos, Gaudí pudo generar diferentes versiones de su modelo y al mismo tiempo garantizar que la estructura resultante se mantuviera en pura compresión. En lugar de calcular manualmente los resultados de ecuaciones paramétricas, pudo derivar automáticamente la forma de las curvas catenarias mediante la fuerza de gravedad que actúa sobre las cuerdas. [11]
El arquitecto alemán Frei Otto también experimentó con procesos paramétricos no digitales, utilizando pompas de jabón para encontrar formas óptimas de estructuras de tensegridad , como en el Estadio Olímpico de Munich , diseñado para los Juegos Olímpicos de Verano de 1972 en Munich . [12]
La naturaleza ha servido a menudo de inspiración para arquitectos y diseñadores. [12] La tecnología informática ha proporcionado a los diseñadores y arquitectos las herramientas para analizar y simular la complejidad observada en la naturaleza y aplicarla a las formas estructurales de los edificios y los patrones de organización urbana. En la década de 1980, arquitectos y diseñadores comenzaron a utilizar computadoras con software desarrollado para las industrias aeroespacial y cinematográfica para "animar formas". [13]
Uno de los primeros arquitectos y teóricos en utilizar computadoras para generar arquitectura fue Greg Lynn . Su arquitectura de blobs y pliegues son los primeros ejemplos de arquitectura generada por computadora. La nueva Terminal 3 del Aeropuerto Internacional Shenzhen Bao'an , terminada en 2013, fue diseñada por el arquitecto italiano Massimiliano Fuksas con el apoyo de diseño paramétrico de la firma de ingeniería Knippers Helbig . Sirve como ejemplo del uso de tecnologías de producción y diseño paramétrico en un edificio a gran escala. [14]
En el diseño arquitectónico general, todos los aspectos del diseño y sus dimensiones pueden considerarse como parámetros, como la ubicación, la orientación, la forma, la radiación solar, etc. [15]
El proceso iterativo es un enfoque para mejorar continuamente un concepto, diseño o producto. Los creadores producen un prototipo, lo prueban, lo modifican y repiten el ciclo con el objetivo de acercarse a la solución. [dieciséis]
En el caso de la arquitectura paramétrica, la iteración puede, en principio, crear variación en cada paso por el mismo conjunto de instrucciones. Los ejemplos pueden incluir variar el tamaño y la forma de una placa de piso cuando se construye un rascacielos, o cambiar el ángulo de un sistema de revestimiento modular cuando se coloca sobre una superficie ondulada. Además de producir variación, la iteración puede ser una herramienta poderosa tanto para la optimización como para minimizar el tiempo necesario para lograr esa optimización. Utilizando un sistema paramétrico fluido, que puede brindar retroalimentación inmediata, un diseñador puede generar soluciones y probarlas rápidamente iterando a través de muchas posibilidades, cada una creada con un conjunto diferente de parámetros. [17]
El urbanismo paramétrico se centra en el estudio y predicción de patrones de asentamiento. El arquitecto Frei Otto identifica ocupar y conectar como los dos procesos fundamentales involucrados en toda urbanización. [18] Los procesos paramétricos pueden ayudar a optimizar la circulación de peatones o vehículos, las orientaciones de manzanas y fachadas, y comparar instantáneamente los diferentes desempeños de múltiples opciones de diseño urbano. [19]
Las técnicas de diseño paramétrico permiten a arquitectos y diseñadores urbanos abordar y responder mejor a diversos contextos urbanos, desafíos ambientales y cuestiones sociales. Al integrar datos y análisis en el proceso de diseño, el urbanismo paramétrico permite soluciones más informadas y adaptativas a los desafíos del diseño urbano, lo que en última instancia conduce a entornos urbanos más resilientes y sostenibles.
Con el desarrollo de la tecnología y la mejora de la calidad de vida de las personas, cada vez son más los factores que inciden en el resultado final del diseño de interiores y mobiliario. El espacio, la forma, el color, la línea, la luz, el color, el patrón y la textura son todos elementos influyentes. [20]
El método de diseño paramétrico ofrece a los diseñadores industriales más posibilidades de diseño. El método de diseño paramétrico brinda a los diseñadores de muebles la oportunidad de desafiar estructuras de muebles más complejas y crear formas más complejas. Cuando se trata de problemas ergonómicos, los métodos de diseño paramétrico pueden ayudar a los diseñadores a crear escenarios digitales de uso real y proporcionar conceptos de diseño más cómodos.
El uso de mesas de diseño en la industria del mueble para implementar el diseño paramétrico es útil cuando se necesita cumplir con un pedido grande con diferentes tamaños del mismo modelo de mueble, ya que reduce el tiempo de trabajo y la posibilidad de error. [21]