70 thema Complexe vormen mogelijk dankzij parametrisch ontwerpen   1 Fondation Louis Vuitton: een mooi voorbeeld van mogelijkheden parametrische BIM-modellen Parametrisch modelleren vormt een uitkomst in de hedendaagse bouw, waarbij architectonische ontwerpen steeds vaker zeer complexe vormen en uitdagende materiaalcombinaties bevatten en de druk op tijd en budget hoog is. Het prestigieuze Fondation Louis Vuitton in Parijs toont aan dat het parametriseren van ontwerpen in combinatie met BIM zeer complexe en zelfs grensoverschrijdende bouwwerken mogelijk maakt. thema Complexe vormen mogelijk dankzij parametrisch ontwerpen 7 2018 71 Ilka Mans POUMA BIMfactory Bas Salari, Jos Obbink Construsoft Er kan veel worden bereikt op het gebied van efficiency en flexibiliteit als ontwerp- en productievraagstukken worden opgelost met een combinatie van software, waarbij ontwerpen parametrisch worden opgezet. Door een proces van design by performance kunnen snel en prestatiegericht modellen worden gegenereerd. Ook kunnen in een laat stadium van het ontwerp - proces wijzigingen worden doorgevoerd in een responsief model.   Een centrale rol in dit proces is weggelegd voor BIM. Door een BIM te koppelen aan tools als Grasshopper (zie kader), wordt de input van modellen parametrisch opgezet (fig. 2). Die koppeling kan direct of indirect worden gelegd. Tekla Structu - res beschikt over een directe link met Grasshopper. Een veran - dering van een parameter in Grasshopper is dus meteen visueel zichtbaar is in het 3D-model van Tekla.   Een bijkomend voordeel is dat het 3D-model van Tekla Struc - tures vervolgens ook bi-directioneel kan worden uitgewisseld met veelgebruikte rekensoftware voor hoofddraagconstructies, zoals SCIA Engineering, RFEM, Diamonds en AxisVM. Voor detailberekeningen kan informatie worden uitgewisseld met bijvoorbeeld IDEA Connection. Eerst wordt een analytisch rekenmodel gegenereerd binnen Tekla Structures dat al data kan bevatten over ondersteuningen en belastingen, die recht - streeks worden overgenomen in de rekensoftware. Nadat alle belastingscombinaties zijn doorgerekend, worden desgewenst wijzigingen uitgevoerd, waarbij de aanpassingen inclusief eind - reacties direct weer kunnen worden teruggeschreven in het 3D-model in Tekla Structures. Juist door de combinatie van 1 Het Fondation Louis Vuitton te Parijs: een spraakmakend voorbeeld van parametrisch modelleren in combinatie met BIM2 Koppeling tussen Rhino, Grasshopper en Tekla Grasshopper Grasshopper is een grafische algoritme-editor en een plug-in voor het 3D-modelleerpakket Rhinoceros3D (Rhino). Met Grass- hopper kunnen op basis van parametrische data of relaties tussen onderdelen verschillende ontwerpvarianten worden gegenereerd, van simpel tot zeer complex. Anders dan bijvoor - beeld voor RhinoScript, is voor Grasshopper geen vergevorderde scripting- of programmeerkennis vereist, mede doordat Gras - shopper is gebaseerd op visual programming (VP script) . Via verschillende componenten (boxjes met functionaliteiten) wordt een bepaalde input (bijvoorbeeld aantal, dikte of zelfs een surface) gegenereerd. De output kan verderop in het visuele script gebruikt worden door het volgende component. 2 Complexe vormen mogelijk dankzij parametrisch ontwerpen 7 2018 72 3, 4 BIM-model Fondation Louis Vuitton gebruikt van NURBS -geometrie (non-uniform rational basis spline), waardoor de geometrie mathematisch bepaald is, in plaats van bijvoorbeeld via polymeshes of triangulation . Hier - door is de tool zeer nauwkeurig, maar ook flexibel inzetbaar. Vervolgens is gebruikgemaakt van Grasshopper.   Ondersteuningspanelen Tijdens dit project is parametrisch modelleren ingezet voor de ruim 2000 geometrisch verschillende, aluminium ondersteu - ningspanelen voor de gevelelementen, die zijn uitgevoerd deels in ultra-hogesterktebeton, deels in glas. Gezamenlijk wekken zij de illusie van de ijsschotsen. Elk van deze panelen volgt exact de buitengeometrie van het geveloppervlak en bevat verstijvende elementen die zich onder elke verbinding tussen de gevelelementen bevinden.   BIM Om ook productie en afstemming met andere teams mogelijk te maken, is gebruik gemaakt van Tekla Structures als BIM-oplos - sing (fig. 3a en b en fig. 4). Meerdere teams op diverse locaties moesten tijdens het project op identieke wijze kunnen samen - werken om de fabricage technisch en financieel haalbaar te maken. Daarom zijn intelligente tools ontwikkeld die bruikbaar en begrijpelijk moesten zijn voor iedere betrokkene. Deze tools genereerden vanuit het centrale parametrische BIM-model alle benodigde gegevens om te kunnen produceren en bouwen.   Zo is bijvoorbeeld een van die tools gebruikt voor het maken van tekeningen. Vanwege de hoge complexiteit zijn naast het model namelijk nog wel enkele tekeningen gebruikt voor de productie in de werkplaats en voor coördinatie op de bouw - plaats. Via de open API van Tekla Structures is een quasi auto - matische lay-out ontworpen voor de tekeningen, waardoor met twee muisklikken automatisch een tekening genereerd werd van een paneel, inclusief alle verschillende onderdelen, gege - vens en meetpunten van het element. Verder werd gebruikge - parametrisch ontwerp via Tekla Structures en de 1:1 bi-direc- tionele link met rekensoftware kunnen snel diverse scenario's worden getoetst en wordt de kracht van parametrisch ontwer - pen en BIM zichtbaar.     Louis Vuitton Een spraakmakend voorbeeld van wat parametrisch modelle - ren in combinatie met BIM kan betekenen, is het project Fondation Louis Vuitton te Parijs van architect Frank Gehry. Het ontwerp van het museum voor Moderne Kunst (met een oppervlak van 11.600 m 2) dat eind 2014 is geopend, is optisch bijna vanuit enkele pennenstreken ontstaan en wordt vanwege de twaalf kenmerkende, uitstekende contouren ook wel 'The Icebergs' genoemd (foto 1). Vanwege de veelheid en variëteit van complexe geometrieën was het noodzaak dit project para - metrisch uit te werken om de fabricage technisch en financieel haalbaar te maken.   Het project is door het Belgische ingenieursbureau POUMA BIMfactory opgezet als 3D-model in Rhino. De maatvoering van de geometrieën zijn exact van het bouwontwerp vanuit de CAD-software Digital Project overgenomen. Rhino maakt 3a 3b 4 thema Complexe vormen mogelijk dankzij parametrisch ontwerpen 7 2018 73 Uiteindelijk verdient de extra voorbereiding zich meervoudig terug: het proces is beter beheersbaar, de kwaliteit van het ontwerp wordt aantoonbaar beter en de foutmarge wordt spec - taculair verlaagd.  Toekomstvisie Ingenieurs komen almaar voor complexere uitdagingen te staan en zijn gebaat bij intelligente oplossingen en goede samenwerking. Vanwege de toepassing van steeds complexere vormen en materialen zullen de hedendaagse grenzen worden verlegd, mede door de inzet van parametrisch modelleren en BIM. Refererend aan projecten zoals Fondation Louis Vuitton, die bij ontwerp ogenschijnlijk onmogelijk realiseerbaar lijken binnen de gestelde tijds- en budgeteisen, blijken slim uitge - dachte tools en goede afstemming bepalend voor de realisatie. De huidige tendensen tonen aan dat de bouwsector de komende 10 jaar wereldwijd geconfronteerd zal worden met diverse ontwikkelingen, waaronder een groeiend gebruik van complexe vormen en uiteenlopende materialen en dus parame - trisch modelleren en Artificiële Intelligentie en de transitie van CAD naar BIM.   In de toekomst zijn grote projecten enkel nog (financieel) haal - baar als ze gerealiseerd worden op basis van een integrale aanpak waarin alle verschillende niveaus in het bedrijfsproces worden meegenomen. Zowel parametrisch modelleren als de inzet van BIM met het hoogste detailniveau (LOD) zullen daarin doorslaggevend zijn en de slimme inzet en afstemming van software speelt daarin een centrale rol. Het samenwerken in multidisciplinaire teams vereist een nieuwe werkstructuur en vraagt van alle medewerkers nieuwe competenties. Bij het gebruik van parametrisch modelleren in combinatie met BIM verschuift de focus dan ook van het huidige conflictmodel naar een consensusmodel waarin communicatie en samenwerking centraal staan. Teamleden moeten teamspelers zijn, teamleiders worden teambegeleiders.   Met de nieuwe werkstructuur vervaagt ook de klassieke hiërarchische scheiding tussen de opleidingsniveaus: ingenieurs worden modelleurs en modelleurs denken mee in het engineeringsproces. Samen creëren deze elementen de ideale randvoorwaarden voor innovatie en zal ook in de toekomst het 'onmogelijke' mogelijk worden gemaakt. ? maakt van machinaal aftekenen, CNC-gestuurde exports en controlecoördinaten, waardoor verschillende teams volgens dezelfde standaarden gelijktijdig konden samenwerken op verschillende locaties.   10x zoveel tekeningen Het was misschien wel onmogelijk geweest om de grillige constructie van Fondation Louis Vuitton handmatig technisch te ontwerpen en te detailleren. Er is meer dan vier weken onder - zoek en parametrisering nodig geweest om het model te laten genereren. Ze zagen hiermee echter kans om daarna 10x zoveel tekeningen per tijdseenheid op te leveren dan gebudgetteerd.     ? PROJECTGEGEVENS project La Fondation Louis Vuitton opdrachtever/eigenaar La Fondation Louis Vuitton / LVMH Moët Hennessy architect Frank Gehry, Gehry Partners LLP opdrachtnemer VINCI Construction Grands Projects leverancier gevelplaten Ductal 3D-modelleur POUMA BIMfactory Foutloos Algemeen kan worden gezegd dat het handmatig modelleren van complexe geometrieën niet alleen tijdrovend is, maar ook zeer foutgevoelig. Bijvoorbeeld punten op een complexe kromme die handmatig worden toegevoegd, die dienen op een exacte coördinaat te liggen die in de modelomgeving moeilijk aan te wijzen is. Door parametrisch te werken wordt er nauwelijks 'geklikt' en worden coördinaten foutloos overge - nomen.   Een goede voorbereiding of analyse en een grondige controle van de startgegevens is van groot belang. Constructiedetails, zoals verbindingen, worden geanalyseerd en vervolgens ontworpen op basis van parameters. Hierdoor is het mogelijk om in een zeer late fase van het proces nog uiteenlopende en soms rigoureuze wijzigingen door te voeren, zonder werk te verliezen en fouten te introduceren. Tekla Global BIM Award POUMA is voor het werk Fondation Louis Vuitton gekroond tot winnaar bij de Tekla Global BIM Awards. Een uitgebreide case - study is te vinden op tekla.com . Systems Engineering Naast het parametriseren van ontwerpen biedt ook de koppeling met Systems Engineering interessante mogelijkheden. In samen - werking met Construsoft ontwikkelde POUMA BIMfactory een tool die het Tekla-model koppelt aan de semantische database in Relatics om de gewenste informatie voor Systems Engineering te kunnen bieden. Hierdoor breiden de toepassingsmogelijkheden van de 3D-modellen uit naar 4D-, 5D- en integrale BIM-modellen die in verschillende bouwfasen van schetsontwerp tot facility management kunnen worden ingezet. Complexe vormen mogelijk dankzij parametrisch ontwerpen 7 2018