Flächen in Rhino 8 abwickeln: UnrollSrf, Smash und Squish

Welcher Befehl in Rhino 8 eine dreidimensionale Fläche in ein flaches Muster umwandelt, sollte anhand der Krümmungsrichtungen der Geometrie entschieden werden. Die Dokumentation von McNeel zu Rhino 8 beschreibt UnrollSrf für abwickelbare Flächen mit Krümmung in nur einer Richtung sowie Smash und Squish für das angenäherte Abflachen doppelt gekrümmter Flächen. Dieser Leitfaden behandelt die Einsatzbereiche der Befehle, die Auswirkungen der Einstellungen und Schritte zur Beurteilung der Abwicklung vor der Fertigung.

1. Prüfen, ob sich die Fläche abwickeln lässt

Flächen, die sich durch Biegen eines flachen Werkstoffs formen lassen, ohne ihn zu dehnen, zu zerreißen oder zu knittern, sind abwickelbar. Zylinder und Kegel sind Beispiele dafür. In Rhino 8 flacht UnrollSrf solche Flächen oder geeignete Polysurfaces ab. Während des Befehls können auch Kurven, Textpunkte und Punkte auf der Fläche zur Auswahl hinzugefügt werden.

Kugeln, Torusflächen und Flächen, die in zwei Richtungen gekrümmt sind, lassen sich ohne Berücksichtigung des Materialverhaltens nicht fehlerfrei in ein flaches Muster übertragen. Eine Analyse der Gaußschen Krümmung kann vorab doppelt gekrümmte Bereiche sichtbar machen und dabei helfen, nicht abwickelbare Zonen zu erkennen. Auch der in der Rhino-Dokumentation beschriebene Befehl Curvature liefert visuelles Feedback zur Krümmung, wenn der Cursor über die Fläche bewegt wird: Eine abwickelbare Fläche wird durch eine Krümmungsrichtung dargestellt, eine doppelt gekrümmte durch zwei Krümmungsbögen.

Der Befehl lässt sich über die Befehlszeile mit UnrollSrf aufrufen. Der Menüpfad lautet Surface Tools › Surface › Surface Flattening › Unroll Developable Surface. Mit der Option Explode wird festgelegt, ob die abgewickelten Flächen getrennt bleiben oder anhand der verbundenen Kanten der ursprünglichen Polysurface wieder zusammengefügt werden. Müssen bestimmte Kanten der Abwicklung getrennt werden, lassen sich die betreffenden Kanten vorab mit UnjoinEdge auswählen.

2. Smash und Squish bei doppelt gekrümmten Flächen beurteilen

Smash erzeugt eine angenäherte 2D-Abwicklung, ohne vorauszusetzen, dass die Fläche in einer Richtung linear ist. Da sich eine doppelt gekrümmte Form nicht fehlerfrei wie Papier auf eine nicht dehnbare Fläche abwickeln lässt, bleibt das Ergebnis bis zu einem gewissen Grad eine Näherung. McNeel beschreibt den Befehl als eine geeignete Option für Materialien wie Stoff, die eine gewisse Dehnung zulassen. Bei abwickelbaren Flächen empfiehlt die Dokumentation, statt Smash UnrollSrf zu verwenden.

Squish wandelt ein doppelt gekrümmtes 3D-Mesh oder eine NURBS-Fläche in ein flaches Muster um. Bereiche, in denen beim Abflachen eine Stauchung oder Ausdehnung zu erwarten ist, werden im Ergebnis durch unterschiedlich gefärbte Punktgruppen gekennzeichnet. An Stellen mit deutlichen Längenänderungen lassen sich außerdem Textmarkierungen platzieren; der darin angegebene Prozentsatz gibt das Ausmaß der Längenänderung an. Der Squish-Bericht enthält neben der Flächenänderung auch Schätzwerte für Stauchung und Ausdehnung.

Die Optionen CustomA, CustomB und CustomC in Squish enthalten vier Parameter, mit denen sich das Dehnungs- oder Stauchungsverhalten an den Rändern und im Inneren festlegen lässt: BndStretch, BndCompress, InteriorStretch und InteriorCompress. Laut Dokumentation beträgt der Ausgangswert dieser Parameter 1; jeder kann auf eine positive Zahl gesetzt werden. Wird ein Parameter im Verhältnis zu den anderen erhöht, verringert sich der Einfluss der durch ihn angegebenen Verformung. Als Beispieleinstellung nennt McNeel etwa InteriorCompress=100, um die Ausdehnung im Inneren deutlich zu begrenzen. Dieses Beispiel ist keine allgemeingültige Vorgabe; die Auswirkungen der gewählten Werte sollten separat geprüft werden.

3. Eine praktikable Prüfreihenfolge einhalten

1. Geometrie untersuchen. Ermitteln Sie doppelt gekrümmte Bereiche mithilfe einer Analyse der Gaußschen Krümmung. Bei einer Fläche mit Krümmung in nur einer Richtung beginnen Sie mit UnrollSrf; bei doppelter Krümmung kommen Smash für eine angenäherte Abwicklung oder Squish mit Verformungsinformationen infrage.

2. Materialverhalten berücksichtigen. Prüfen Sie, ob sich das in der Fertigung verwendete Material dehnen kann und ob Stauchung zulässig ist. Die Optionen Deformation und Material in Squish sollten anhand dieser Anforderungen bewertet werden. Gehen Sie nicht davon aus, dass der Befehl sämtliche physikalischen Eigenschaften des Materials berechnet.

3. Bericht und Flächenabweichung prüfen. Bei der Verwendung von Squish sollten Sie die farblich gekennzeichneten Bereiche, den Bericht zur Flächenänderung und die Textmarkierungen mit den deutlichsten Längenänderungen gemeinsam betrachten. Beachten Sie auch bei der Ausgabe von UnrollSrf den Hinweis auf die Flächenabweichung zwischen der abgewickelten und der ursprünglichen Fläche.

4. Markierungen auf das 3D-Modell zurückübertragen. Mit SquishBack lassen sich Kurven oder Punkte, die auf dem mit Squish erstellten 2D-Muster angelegt wurden, auf die ursprüngliche 3D-Form übertragen. So können Sie prüfen, wo sich die Markierungen des flachen Musters am Modell befinden.

Was bringt das in Architektur, Innenausbau und Archviz?

In Entwurfsprozessen, in denen aus gekrümmten Flächen Verkleidungs- oder Schnittmuster abgeleitet werden müssen, helfen diese Befehle dabei zu beurteilen, wie sich die Geometrie in eine Ebene übertragen lässt. Bei Flächen mit Krümmung in nur einer Richtung unterstützt UnrollSrf die direkte Abwicklung. Das Ergebnis von Smash oder Squish bei doppelt gekrümmten Flächen sollte dagegen nicht als fertige, verbindliche Produktionsschablone verstanden werden, sondern als erste Untersuchung, die zeigt, wo sich die Geometrie besonders stark verändert.

Diese Unterscheidung ist vor allem bei Architektur- und Innenraumdesigns mit gekrümmten Verkleidungen oder Textilien wichtig. McNeel weist darauf hin, dass der Squish-Algorithmus die tatsächlichen physikalischen Eigenschaften der meisten Plattenmaterialien, insbesondere den Einfluss der Materialstärke, nicht ausreichend modelliert. Die Abwicklung ersetzt daher keine Bewertung des Materials und der Fertigungsbedingungen. Die Dokumentation behandelt die Rhino-8-Befehle, enthält aber keine Angaben zu Hardware-, Lizenz- oder Leistungsanforderungen.

Häufige Fehler

• Von einer Kugel oder einer anderen doppelt gekrümmten Fläche mit UnrollSrf eine spannungsfreie und fehlerlose Abwicklung erwarten.

• Das Ergebnis von Smash oder Squish als definitive Produktionsschablone betrachten, deren Materialeignung und Fertigbarkeit bereits geprüft sind.

• Das Muster verwenden, ohne zuvor den Flächen- und Verformungsbericht von Squish zu prüfen.

• Den Hinweis von UnrollSrf auf die Flächenabweichung zwischen der ursprünglichen Fläche und der Abwicklung ignorieren.

• Bei abwickelbaren Flächen Smash wählen, obwohl die Dokumentation den Befehl nicht für diesen Flächentyp empfiehlt.