Rhino 8: Flächen abwickeln – UnrollSrf oder Squish?

Mit den Befehlen UnrollSrf und Squish in Rhino 8 lassen sich aus dreidimensionalen Flächen zweidimensionale Muster erstellen. Laut der Rhino-8-Dokumentation von McNeel plattet UnrollSrf abwickelbare Flächen mit Krümmung in nur einer Richtung ab. Squish dagegen wandelt Mesh- oder NURBS-Flächen mit Krümmung in zwei Richtungen unter Berücksichtigung geschätzter Verformungen in ein flaches Muster um. Vor dem Start sollten die Flächengeometrie sowie das Dehn- und Stauchverhalten des in der Fertigung verwendeten Materials geprüft werden.

1. Zuerst die Abwickelbarkeit der Fläche beurteilen

Eine abwickelbare Fläche lässt sich durch Biegen aus einer flachen Materialbahn formen, ohne sie zu dehnen, zu zerreißen oder zu knicken. Zylinder, Kegel und manche Schiffsoberflächen zählen dazu. Bei diesen Flächen tritt die Krümmung nur in einer Richtung auf; in der anderen Richtung verlaufen gerade Linien über die Fläche. Laut McNeels Dokumentation ist die Gaußsche Krümmung solcher Flächen null.

Kugeln und ähnliche Formen, die in zwei Richtungen gekrümmt sind, lassen sich nicht auf dieselbe Weise abwickeln. Eine Analyse der Gaußschen Krümmung hilft dabei, doppelt gekrümmte Bereiche auf der Fläche zu untersuchen. Auch der Rhino-Befehl Curvature zeigt die Krümmung an, während sich der Cursor über die Fläche bewegt: Laut Dokumentation erscheinen bei abwickelbaren Flächen ein Bogen und eine Linie, bei doppelt gekrümmten Flächen dagegen zwei Bögen.

1. Prüfen Sie vor dem Abwickeln die Fläche und gegebenenfalls vorhandene Trimmkurven.

2. Ermitteln Sie mit einer Analyse der Gaußschen Krümmung doppelt gekrümmte Bereiche.

3. Bei Krümmung in nur einer Richtung kommt UnrollSrf infrage, bei doppelter Krümmung Squish.

2. UnrollSrf für abwickelbare Flächen verwenden

UnrollSrf wandelt Flächen- oder Polysurface-Geometrie in eine ebene Fläche um. Auch Kurven, Textpunkte oder Punkte auf der Fläche können mit dem Befehl ausgewählt werden. Lässt sich eine getrimmte Polysurface nicht abwickeln, empfiehlt McNeel, die Trimmkurven zu entfernen, anschließend die Fläche und die Kurven abzuwickeln und die abgeplattete Fläche danach erneut zu trimmen.

Der Menüpfad zum Befehl lautet Surface Tools › Surface › Surface Flattening › Unroll Developable Surface. Mit der Option Explode können die resultierenden Flächen getrennt bleiben oder entlang gemeinsamer Kanten der ursprünglichen Polysurface wieder verbunden werden. Sollen bestimmte Kanten nach dem Abwickeln getrennt werden, können Sie vor dem Vorgang mit dem Befehl UnjoinEdge festlegen, welche Kanten offen bleiben. Die Option Labels erstellt übereinstimmende nummerierte Markierungen am ursprünglichen Objekt und am Ergebnis. KeepProperties legt fest, ob Objekteigenschaften auf die neuen Flächen übertragen werden.

Rhino kann eine Warnung anzeigen, wenn sich die Fläche der abgewickelten Fläche von der Fläche des ursprünglichen Objekts unterscheidet. Diese Warnung sollte ernst genommen werden: Bei manchen Flächen können sich nach dem Abwickeln sowohl die Fläche als auch die Längen in den Richtungen ändern. UnrollSrfUV ist ein separater Befehl, der beim Abplatten die UV-Information der Eingabeflächen erhält. Die Einstellung LinearDirection legt fest, welche Isokurven als gerade behandelt werden. Bei einer abwickelbaren Fläche wie einem Zylinder kann eine falsche Richtungswahl zu Verzerrungen und einer Warnung wegen Flächenverlusts führen.

3. Squish für doppelt gekrümmte Flächen

Squish wandelt 3D-Meshes oder NURBS-Flächen mit Krümmung in zwei Richtungen in ein flaches 2D-Muster um. Der Befehl kennzeichnet Bereiche, die sich beim Formen des Musters in die dreidimensionale Form voraussichtlich stauchen, mit roten und Bereiche, die sich dehnen, mit grünen Punktwolken. An den Stellen mit der stärksten Verformung lassen sich bis zu zehn Textpunkte hinzufügen; die dort angegebene Zahl bezeichnet die prozentuale Längenänderung. Der Bericht enthält außerdem Schätzungen zu Stauchung und Dehnung sowie zur Änderung der Fläche.

1. Gibt es eine geschlossene Naht an der Fläche, prüfen Sie die Option SplitSeams. Sie kann dabei helfen, das Mesh entlang der Naht zu teilen und abzuplatten; die Dokumentation nennt geschlossene zylindrische Formen als Beispiel.

2. Verwenden Sie die Option PreserveBoundary, um Verzerrungen der Randlängen zu vermeiden.

3. Wählen Sie die Einstellung Deformation passend zum Materialverhalten. Free bevorzugt weder Dehnung noch Stauchung. StretchMostly und StretchOnly bevorzugen Dehnung; CompressMostly und CompressOnly bevorzugen Stauchung. Mit den Optionen Custom lassen sich eigene Verformungsparameter festlegen.

4. Wählen Sie unter Material die passende Einstellung, wenn das Material in der Fertigung starr oder flexibel ist. Rigid soll Spannungen reduzieren, wenn aus einem starren Material eine 3D-Form erstellt wird. Floppy zielt darauf ab, geometrische Verzerrungen bei flexiblem Material möglichst gering zu halten.

Bei Auswahl von CustomA, CustomB oder CustomC können die Parameter BndStretch, BndCompress, InteriorStretch und InteriorCompress angepasst werden. Laut Dokumentation beträgt der Standardwert dieser Parameter 1; für jeden Parameter kann ein positiver Wert festgelegt werden. Ein höherer Wert verringert bei ansonsten gleichen Parametern den Einfluss der jeweiligen Verformung. In McNeels Beispiel zur deutlichen Begrenzung der inneren Dehnung sind BndStretch, BndCompress und InteriorStretch auf 1 und InteriorCompress auf 100 eingestellt. Im Beispiel zum Erhalt der Randlängen stehen BndStretch und BndCompress auf 10, während die inneren Parameter auf 1 gesetzt sind. Diese Kombinationen sind keine allgemeingültigen Rezepte, sondern Dokumentationsbeispiele, die den Einfluss der Parameter erläutern.

Was ändert sich im Workflow für Architektur und Visualisierung?

Architektur-, Innenarchitektur- und Visualisierungsteams, die Schnittmuster für gekrümmte Flächen vorbereiten, sollten den passenden Befehl nicht allein nach dem Erscheinungsbild des Modells auswählen. Für abwickelbare Flächen bietet UnrollSrf eine direkte Methode. Bei doppelt gekrümmten Flächen macht Squish die Verformung sichtbar und hilft dabei, ein Ausgangsmuster zu erstellen. Die Rhino-Dokumentation warnt davor, dass Squish das tatsächliche Materialverhalten nicht vollständig simuliert. Wenn Material, Zuschnitt oder Biegekosten eine wichtige Rolle spielen, sollte das Muster von Fachleuten aus Werkstatt und Materialtechnik geprüft werden. Da Squish bei abwickelbaren Flächen nicht gut funktioniert, sollte für solche Geometrien UnrollSrf verwendet werden.

Häufige Fehler

• Anzunehmen, dass sich eine doppelt gekrümmte Fläche mit UnrollSrf fehlerfrei abwickeln lässt. Formen wie Kugeln und Torus können mit diesem Befehl nicht korrekt abgeplattet werden.

• Das mit Squish erstellte 2D-Muster als fertigungssicher und endgültig zu betrachten. Der Befehl schätzt die Verformung; er ersetzt weder die tatsächlichen Materialeigenschaften noch die Fertigungsbedingungen.

• Die Warnung von UnrollSrf zu Flächenabweichungen zu übersehen oder bei UnrollSrfUV die Einstellung LinearDirection nicht zu prüfen.

• Squish für abwickelbare Flächen zu verwenden. Laut Dokumentation liefert der Befehl bei diesen Flächen keine guten Ergebnisse.