SketchUp — modelare directă nativă

În anul 2000 apărea un software CAD bazat eminamente pe „direct modeling”, conceptul ce amenința să reformeze paradigma modelării tridimensionale profesionale. Deși inițial aspectul și premisele sale nu se conformau „liniei profesionale”, el și-a câştigat în timp un loc de referință în domeniul CAD. În 2006 SketchUp a fost cumpărat de Google (ca unealtă pentru Google Earth și mai apoi pentru Google Maps) și pentru câțiva ani el a fost pus la dispoziție gratuit (până în 2012, când a fost cumpărat de compania Trimble). Astăzi SketchUp există atât în variante comerciale (ca versiuni desktop & web și respectiv cloud), cât și într-o variantă gratuită (SketchUp Free, care este versiune web).

Ciocnirea şi fuziunea conceptelor

În urmă cu două decenii, conceptul clasic de proiectare tridimensională (prin modelare cu entităţi 3D parametrice) era provocat în chiar esenţele sale de conceptul ,,direct modeling’’, ivit din frustrările uti­lizatorilor care se împiedicau de limitele modelării clasice.

Dar ce vină avea proiectarea cu entităţi de modelare, atât de bine consacrată în subdome­niile MCAD și BIM/AEC? Ei bine, era un pic prea riguroasă. Mai ales în MCAD (proiectarea de piese/ansambluri mecanice). Pe măsură ce lucra, proiectantul trebuia să ţină cont în permanenţă de entităţile 3D anterioare, de constrângerile geome­trice și topologice ale acestora. Altfel zis, adăugarea unei entităţi/forme noi nu se putea face oriunde și oricum. Aplicaţia MCAD păstra în ierarhia modelării toate entităţile din proiect (ierarhie alcătuind ,,arbo­rele de modelare’’, situat de obicei în partea stângă a ecranului/ferestrei) și permitea utilizatorului să acceseze, în acel ,,manager de modelare’’, oricare dintre entităţile folosite la proiect, spre a-i modifica parametrii (definiţia geometrică), ceea ce în teorie era grozav, dar care în practică conducea uneori la rezultate incoerente sau chiar la blocaje (situaţii de inconsistenţă). În abordarea clasică, abaterea de la intenţia iniţială de proiectare era dificilă.

Majoritatea furnizorilor de software CAD 3D și-au însușit criticile aduse proiectării cu entităţi de modelare (feature-based modeling) și fie au introdus facilităţi ,,direct modeling’’ în procesul lor clasic (precum Solid Edge, SolidWorks, Inventor, NX), fie au recurs la proiectarea de la zero a software-ului (vedeţi PTC Creo). Desigur, nu s-a renunţat (substanţial) la abordarea clasică (ea încă are foarte multe avantaje), dar infuzia de ,,direct modeling’’ măcar a crescut toleranţa la conflicte/ blocaje de modelare.

Esenţa ,,direct modeling’’: proiectantul trage/ împinge liber & direct (prin acţiune cu mouse-ul) suprafeţele 3D până ajunge la formele dorite, în timp ce suprafeţele își menţin implicit coerenţa (topologic și morfologic) și conexiunile cu formele 3D adiacente (racordarea, continuitatea). La o primă vedere se poate spune că nu ar fi ceva diferit de funcţiile clasice Extrude și Revolve, doar că aici (de acum) aplicarea nu mai este încorsetată (nici prin condiţionări topologice/geometrice și nici prin raportarea la o jurnalizare conservatoare). Ușurinţa operaţiei este dată și de parametrizarea slabă (care se face mai degrabă ,,la ochi" decât prin casete parametrice obligatorii în fluxul de lucru) și respectiv de agăţarea OSNAP (prinderea geometriilor curente de cele anterioare) mai intuitivă și mai rapidă, însă nu neapărat mai precisă (pentru că aplicaţia nu va alege întotdeauna agăţarea cea mai convenabilă pentru proiectant, și nici nu va putea fi deviată cu ușurinţă de către acesta).

Desigur, în aplicaţiile CAD specializate (pre­cum MCAD) nu se putea renunţa la ceea ce se câștigase. Ne amintim că paradigma ,,feature-based modeling’’ asigură o oarecare (și benefică) corespondenţă între entităţile de modelare și operaţiile tehnologice prin care se materializează piesele/reperele proiectate, mai ales atunci când fabricaţia (de serie medie/mare) se realizează prin prelucrare substractivă, adică prin frezare/strunjire sau electroeroziune. (Da, pentru situaţiile când este mai potrivită fabricaţia aditivă – prin turnare sau prin printare 3D – condiţionarea nu își mai are rostul, și aplicaţiile ,,direct modeling’’ pot constitui o bună opţiune.) Un alt exemplu, și tot din sfera MCAD, este cel al proiectării pieselor de tablă (sheet-metal; de genul carcaselor), unde entităţile de modelare corespund strict și biunivoc operaţiilor tehnologice clasice (îndoire, tăiere, ambutisare, ștanţare, etc), și unde libertăţile permise de ,,modelarea directă’’ pot crea probleme grave la implementarea în producţie.

Privind retrospectiv, putem admite că la începutul mileniului trei se ajunsese la un con­trast (nedorit) între capabilităţile platformelor hard­ware/software şi încorsetările impuse de siste­mele MCAD parametrice bazate pe entităţi de modelare înşiruite secvenţial (,,history-based para­metric modeling"). Cealaltă motivaţie pentru refor­mare a constituit-o convingerea proiectanţilor mai preteţioși că o interacţiune condusă liber din ochi (și mai neconstrânsă la muchiile și feţele 3D exis­tente) ar fi mai potrivită pentru a stoarce forme tri-dimensionale neconvenţionale și pentru a produce astfel suprafeţe mai stilate (,,suprafeţe organice"). Aşa au apărut – mai mult sau mai puţin tranzitoriu/paleativ – tehnologii precum ,,SpaceClaim’’ (PTC, CoCreate), ,,Synchronous Technology’’ (Siemens PLM Systems) sau ,,Rapid Blue’’ (Solid Edge). De altfel, până la urmă facilităţile ,,direct modeling’’ au ajuns să fie încorporate natural în soluţiile software, fără să mai necesite sintagme explicite.

SketchUp – modelorul nativ

Deși este printre cele mai de succes reprezen­tate ale curentului ,,direct modeling’’, SketchUp nu s-a dorit un lider al noii paradigme. El nu deţine în mod nativ funcţii de editare/deformare locală a suprafeţelor 3D, deci nu a ales calea ,,direct mo-deling’’ pentru a reforma domeniul CAD în privinţa formelor neconvenţionale, ci datorită simplităţii și robusteţii acesteia. El a reușit o democratizare în CAD, dar a trebuit să sacrifice pentru aceasta NURBS-ul. Însă îndeajuns cu filosofia...

Aruncând o privire prin proiectele comunităţii de utilizatori SketchUp ajungi ușor să îţi spui că se poate construi cu acesta proiecte 3D oricât de complexe. Însă uneori problema delicată nu este mărimea proiectului, cât anumite forme sau combinaţii/alăturări de forme, sau anumite tratări corespondente cu entităţile reale. Iar alteori este chiar acea coerenţă dată de jurnalizarea operaţiilor de modelare, care (de exemplu) devine valoroasă când se dorește obţinerea de variante alternative ale conceptului de proiectare (cu sau fără întoar­cerea la un punct valid din istoria proiectului CAD).

O altă observaţie pe care o facem la contactul cu desenele entuziaștilor SketchUp este prevalenţa celor destinate arhitecturii, subdomeniu ce s-ar descrie prin acronimul AEC/BIM (deși aspectul de integrare informaţională presupus de concep­tul Building Information Modeling nu este aici unul de vârf). Iar dacă ne raportăm concret și detaliat la soluţiile MCAD clasice, comparaţia nu îi este favorabilă, deoarece vom găsi la SketchUp o mulţime frustrantă de lipsuri (precum inteligenţa de alăturare a entităţilor, facilităţile de asamblare a componentelor, simulările de cinematica ansam­blurilor, verificări de coliziunie a componentelor, generarea desenelor tehnice detaliate, facilităţile evoluate de cotare/dimensionare, funcţiile de impu­nere și de gestionare a standardelor de desena­re/detaliere constructivă și tehnologică, gene-rarea vederilor de ansamblu explodate, ș.a.m.d.). Dar reiterăm aspectul esenţial: costurile pentru SketchUp sunt mai reduse (și mai ușor scalabile de la versiunea gratuită până la maximul necesar contextului concret de proiectare). Sau – privind și formulând din altă perspectivă – există în viaţa reală multe situaţii/cazuri de proiecte CAD suficient de nepretenţioase (dar nu neapărat lipsite de com­plexitate) în care soluţiile acestea se potrivesc mai bine decât o soluţie CAD clasică.

Când începem să lucrăm cu SketchUp observăm că interacţiunea nu prea seamănă cu a celorlalte software-uri CAD, dar – după ce vom asimila modul de lucru – vom vedea că există suficientă coerenţă și că putem crea în scena virtuală a proiectului mai toate formele de care avem nevoie. Apropo de abordări particulare, vom observa în SketchUp un oarecare minimalism, în sensul că setul de comenzi de creare/editare a formelor geometrice este restrâns la maxim, dar totuși fără a ne permite să spunem că vreo operaţie este imposibilă. De exemplu, comanda Mirror (oglindirea obiectului geometric selectat) nu există, dar operaţia respectivă se poate totuși face prin combinarea comenzilor Copy și Rotate. Iar exemplul acesta ne amintește de comanda ALIGN din AutoCAD/IntelliCAD, care se poate substitui la nevoie prin grupul de comenzi Move, Rotate și Scale. (Comanda ALIGN a apărut în ediţia AutoCAD R12, adică în 1992.)

Tot legat de interacţiunea concretă de proiec-tare/desenare, trebuie spus că nu există o distincţie între (comenzile pentru) editarea în plan şi cea în spaţiu, deci – SketchUp fiind aplicaţie nativă 3D – trebuie să acordăm un plus de atenţie dacă avem nevoie de reprezentare 2D. Şi, apropo de editarea tri-dimensională, trebuie menţionat că în mod nativ aici se poate interacţiona doar asupra feţelor și muchiilor existente în proiect, ci nu și asupra vertexurilor, și doar instalând eventual un add-on special vom putea să tragem de vertexuri sau să inserăm puncte intermediare prin care să deformăm suprafeţele geometrice până la a le transpune în forme ,,organice".

Familia de soluții SketchUp

Spuneam în preambul că aici avem de fapt o suită de aplicaţii software, întinsă de la versiunea gratuită și până la cele comerciale (vedeţi tabelul), inclusiv versiuni școlare/academice.

Soluţiile SketchUp cunosc o utilizare substanţială în domeniul arhitecturii (proiectare de clădiri/construcţii; planuri releveu; planuri de organizare a șantierului; etc), dar și în domenii adiacente (design interior, decoraţiuni interioare; proiectarea de mobilier). Însă le putem folosi și la proiectarea diverselor aparate/dispozitive electro­casnice, a uneltelor de gradinărit/bricolaj, sau a diverselor piese (mai ales când este vizată materi­alizarea acestora prin ,,tipărire 3D’’). De asemenea, remarcăm aici o comunitate de utilizatori activă și creatoare, astfel că apar multe plug-in-uri și add-on-uri pentru SketchUp, adresând diverse nevoi. Plus o colecţie imensă de sfaturi, recomandări și tutoriale pentru rezolvarea de probleme concrete.

Și pentru că ne apropiem de colţul paginii, vom încheia cu o concluzie succintă: putem folosi SketchUp pentru a proiecta aproape orice, însă el nu poate dislocui soluţiile software clasice în situaţiile de înaltă specializare, cum este cazul adesea în MCAD.