El diseño paramétrico es un método de diseño en el que las características, como los elementos de construcción y los componentes de ingeniería, se moldean en función de procesos algorítmicos en lugar de una manipulación directa. En este enfoque, los parámetros y las 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]
Aunque el término ahora 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 ) al colocar pesos en un sistema de cuerdas para determinar formas para elementos del edificio como arcos. [3]
El modelado paramétrico se puede clasificar en dos categorías principales:
Sistemas basados en propagación, en los que los algoritmos generan formas finales que no están predeterminadas en función de los parámetros iniciales. Sistemas con restricciones, en los que se establecen restricciones finales y se utilizan algoritmos para definir aspectos fundamentales (como las estructuras o el uso de materiales) que satisfacen estas restricciones. [4] Los procesos de búsqueda de formas suelen implementarse mediante 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 facilitar la visualización de la estructura algorítmica del esquema paramétrico y facilitar la modificación paramétrica. [5]
El principio del diseño paramétrico se puede definir como el diseño matemático, donde la relación entre los elementos del diseño se muestra como parámetros que podrían reformularse para generar geometrías complejas, estas geometrías se basan en los parámetros de los elementos, al cambiar estos parámetros, se crean simultáneamente nuevas formas. [6]
En el software de diseño paramétrico, los diseñadores e ingenieros tienen la libertad de agregar y ajustar los parámetros que afectan los resultados del diseño. Por ejemplo, materiales, dimensiones, requisitos del usuario y datos corporales del usuario. En el proceso de diseño paramétrico, el diseñador puede revelar las versiones del proyecto y el producto final, sin tener que volver al principio, estableciendo los parámetros y estableciendo la relación entre las variables después de crear el primer modelo. [7]
En el proceso de diseño paramétrico, cualquier cambio de parámetros como edición o desarrollo se actualizará automáticamente 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 observamos 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 suele significar 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 invertido de iglesias de Antonio Gaudí . En su diseño para la iglesia de la Colonia Güell , creó un modelo de cuerdas lastradas con perdigones para crear arcos y techos abovedados complejos. Al ajustar 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 quedaría cuando se construyera al derecho.
El método analógico de Gaudí incorporó las características principales 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 posiciones de los vértices de los puntos de las cuerdas sirven como resultados del modelo. Los resultados se derivan utilizando funciones explícitas, en este caso, la gravedad o la ley de movimiento de Newton. Al modificar los parámetros individuales de estos modelos, Gaudí podía generar diferentes versiones de su modelo al tiempo que se aseguraba de que la estructura resultante se mantuviera en compresión pura. En lugar de calcular manualmente los resultados de las ecuaciones paramétricas, podía derivar automáticamente la forma de las curvas catenarias a través de la fuerza de la gravedad que actúa sobre las cuerdas. [11]
El arquitecto alemán Frei Otto también experimentó con procesos paramétricos no digitales, utilizando burbujas de jabón para encontrar formas óptimas de estructuras de tensegridad como en el Estadio Olímpico de Múnich , diseñado para los Juegos Olímpicos de Verano de 1972 en Múnich . [12]
La naturaleza ha servido a menudo de inspiración a 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 a los patrones de organización urbana. En la década de 1980, los arquitectos y diseñadores comenzaron a utilizar ordenadores con software desarrollado para las industrias aeroespacial y cinematográfica para "animar formas". [13]
Uno de los primeros arquitectos y teóricos en utilizar ordenadores para generar arquitectura fue Greg Lynn . Su arquitectura de blobs y pliegues son ejemplos tempranos de arquitectura generada por ordenador. La nueva Terminal 3 del Aeropuerto Internacional Shenzhen Bao'an , finalizada 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 de 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. [16]
En el caso de la arquitectura paramétrica, la iteración puede, en principio, crear variación en cada paso a través del mismo conjunto de instrucciones. Algunos ejemplos pueden incluir la variación del tamaño y la forma de una placa de piso mientras se construye un rascacielos, o el cambio del ángulo de un sistema de revestimiento modular mientras se colocan baldosas 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 dicha optimización. Al utilizar 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 la predicción de patrones de asentamiento. El arquitecto Frei Otto identifica la ocupación y la conexión como los dos procesos fundamentales que intervienen en toda urbanización. [18] Los procesos paramétricos pueden ayudar a optimizar la circulación de peatones o vehículos, las orientaciones de bloques y fachadas, y comparar instantáneamente los diferentes rendimientos de múltiples opciones de diseño urbano. [19]
Las técnicas de diseño paramétrico permiten a los arquitectos y diseñadores urbanos abordar y responder mejor a diversos contextos urbanos, desafíos ambientales y problemas sociales. Al integrar datos y análisis en el proceso de diseño, el urbanismo paramétrico permite soluciones más informadas y adaptables 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 hay más factores que afectan el resultado final del diseño de interiores y muebles. El espacio, la forma, el color, la línea, la luz, el patrón y la textura son elementos influyentes. [20]
El método de diseño paramétrico ofrece a los diseñadores industriales más posibilidades de diseño. El método de diseño paramétrico ofrece 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 tablas de diseño en la industria del mueble para implementar el diseño paramétrico es útil cuando se necesita cumplir un pedido grande con diferentes tamaños del mismo modelo de mueble, ya que reduce el tiempo de trabajo y la posibilidad de error. [21]