اسم الباحث: جورج هارون سند
عنوان الرسالة
تطوير منهجية التصميم الخزفى باستخدام التكنولوجيا الرقمية
ملخص الرسالة
الباب الأول
التطور التاريخى للتصميم الرقمى Historical Development of Digital Design
يتناول هذا الباب التطور التاريخى للتكنولوجيا الرقمية وذلك من خلال البحث عن مراحل تطور الهندسة. وقد تـأثر مجموعة من الفنانين فى فترات تاريخية بالقوانين الرياضية، و قاموا بتجسيدها الى الحيز المادى من خلال أشكال فنية متنوعة بطرق يدوية. ثم ظهرت الحاجة الملحة لاستخدام تقنيات الكمبيوتر فى ذلك الوقت، فقام كلاً من المعمارى جورن أتسون Jorn Utson والمدنى أوف إيروب Ove Arup بالبحث والتطوير وهما اللذان حققا معنى الكمبيوتر فى مساعدة التصمم وهو الكاد CAD. وصولًا إلى فرانك جيرى Frank Gehry الذى حقق أهمية تطبيقات الكمبيوتر فى التصنيع وهو الكام CAM واخيرا مارك جولزروب Mark Goulthorpe وزها حديد Zaha Hadid كتطبيقات على الباراميترسيزم Parametricism و كارلوس ساكوين Carlo H. Séquin الأستاذ بعلوم الكمبيوتر الذى أجرى تطبيقات متنوعة على الأسطح الرياضية من خلال ال كاد والكام.
الباب الثانى:
الطبيعة الفلسفية فى عملية التصميم A philosophical nature on the design process
إن استخدام المنهج الخوارزمى يشجع على الخروج من دائرة استخدام الأشكال سابقة التجهيز والمعروفة بأسم الحوسبة computerization إلى بناء الأشكال بطريقة الحساب computation والتى تفتح للمصمم قدرات ونتائج لم يكن لها إمكانية الظهور بدون اتباع هذا المنهج. و من خلال تكنيك نظم التصميم البارميتريك المتقدم advanced parametric design وتكنيك كتابة النص scripting technique وصولًا إلى الاستايل الجديد وهو الباراميترسيزم Parametricism. باستخدام التحليل المورفولوجى Morpho analysis مع التحليل البنائى للأشكال Structural analysis نتمكن من الحصول على العنصر المورفولوجى ونظامه الإنشائى من أجل توليد حلول تصميمية Generate design solutions مبتكرة ولا نهائية.
الباب الثالث:
المنهجية المورفولوجية الرقمية Digital Morphogenesis Methodology
يدور حول تناظر و ربط بين عناصر التصميم وبرنامج ال 3dmax وأدواته مع برنامج Para 3d وأدوات التحكم بها. ومن خلال التحليل المورفولوجى استطعنا الوصول إلى أصغر وحدة بنائية فى العنصر ثم التحليل الإنشائى لنمو الشكل فنصل إلى عنصرين هامين فى العملية التصميمية. أولًا الوحدة البنائية للعنصر وثانيًا الطريقة الإنشائية لنموه. وبمحاكاة نظام النمو والتَشَكُل من خلال الحركة فى الفراغ الثلاثى الأبعاد transformation category تحدث عملية التشكل. وهذا التطور بهدف زيادة فى التحليل وصولًا إلى أدق المكونات الأولية وهى المنحنيات الهندسية بمعادلاتها الرياضية، ثم الدخول إلى أنواع المنحنيات والأسطح كتحليل وتطبيق من خلال هذه العلاقة بين التصميم بعناصره والبرامج بمكوناتها.
الباب الرابع:
الأدوات الرقمية Digital Tools
يتناول بعض المعارف الأساسية عن التقنيات البارميترية المستخدمة مثل الفراغ الباراميترى Parametric Space ، أنواع الأنظمة الفراغية Transition between spaces ، و Digital analysis التحليل الرقمى، وعلاقتها بالأدوات الرقمية Digital tools . وايضا أسطح النيربس Nurbs Surface و الشبكة Meshes و Geometry vs topology الطوبولوجى مقابل الهندسة و Macroscopic Design التصميمات المياكروسكوبيك. ثم نتناول الأفكار والمفاهيم الخاصة بال Para 3D واوامرها وهى النوع الأول Scalar قياسى و النوع الثانى Vector متجهى و النوع الثالث Matrix مصفوفة و النوع الرابعBoolean و النوع الخامس Object عنصر والنظام الشبكى UVM. وأخيرًا دراسة تحليلية وتاريخية لتقنية ال Nurbs.
الباب الخامس:
الفكر التصميمى Design thinking
يتكون من ثلاث محاور، أولًا الفكر التصميمى لحل مشكلة ما، والطرق العلمية المتبعة بدءا من التفكير وصولًا إلى التنفيذ. مع دراسة العلاقة بين الطرق اليدوية والرقمية والتصميم. ثم المحور الثانى وهو المنهج التدريسى المنظومى وضرورته لاتباعه نفس المنظومة التحليلية المتبعة فى التصميم. وأخيرًا النمو المعرفى لبياجيه وإثراء ذلك على منظومة التعليم.
الباب السادس:
الخوارزمية التوالدية فى التصميم Generative Algorithmic CAD
تطبيقات باراميترية Parametric application
تطبيقات للباحث على المنهجية التحليلية للبحث وتطبيقها فى الأسطح من خلال ال plug in ال para 3d داخل برنامج 3ds max. مع تحليل للطرق التقليديةconventional والغير تقليدية unconventional فى التصميم.
الباب السابع:
الخوارزمية التوالدية فى التنفيذ Generative Algorithms CAM
التنفيذ Implementation
يستعرض مفهوم وانواع "النموذج الاولى Prototype " مع عرض مجموعة من محبى الخزف من توجهات فنية متنوعة واخيرا مثال تطبيقى لاستخدام التحليل البنائى والتشيدى مع التطبيق من خلال طريقة CNC MILLING MACHINE (التفريز) او LASER CUTTING MACHINE (قطع بالليزر) مع تحويل النموذج الخشبى الى نموذج جبس لاستكمال العمليات الصناعية الخزفية. وقد تم التنفيذ والتصنيع والانتاج بخامة مصنع ديوفيت للادوات الصحية باستخدام الطين الحرارى. ومثال اخر استنباط اشكال متنوعة طبقا لتصنيف الاسطح رياضيا mathematical surfaces وهى الاسطح الانتقالية (مزدوجة الانحناء +-). وتم استخدام تقنية Material Extrusion من خلال ماكينة الطباعة ثلاثية الابعاد المسمى بFused Deposition Modeling (FDM) .
Researcher Name: George Haroun Sanad
Research Title:
Developing of a Ceramic Design Methodology Using Digital Technology
Chapter one: History of the development of digital design
This chapter sheds light on the historical part of digital technology. It discusses the different stages through which geometric development went through. If we take a deep look into artists' work during different periods of history, we find that they were influenced by mathematical rules. They also were able to translate these rules into different handmade artic forms. Later in the history, they felt the urgent need to incorporate computer technology into their work. Jorn Utson, an architect, and Ove Arup, an engineer, have researched and developed the process of Computer Aided Design “CAD”. Years later, Frank Gehry was able to implement Computer Aided Manufacturing, CAM, in his work. Recently, Mark Goulthorpe and Zaha Hadid have generated and developed the Parametricism. While, Carlo H. Séquin, a computer sience professor, has run differnet applications on geometric surfaces using CAD and CAM.
Chapter two: The philosophical nature of design process
Utilizing the methodology of Algorithm has helped us expand the design process beyond computerization" using pre-made forms" and has taken it to another level where forms are structured using computation. Computation also, opened for the designer a new world of possiblities and led results that were not achievable otherwise. As a result, and through using "Advanced Parametric Design and Scripting Techniques", designers were lead to the new style that is called “Parametricism”. Moreover, by using Morphoanalysis, and Structural Analysis, we can extract the morphological element and its structural process. This will enable us to generate endless numbers of creative design solutions.
Chapter three: Digital Morphogensis Methodology
This chapter focuses on the process of implementing the developmental style of work and the concept of morphogenesis. If we use motion in a three dimensional space, we can finally reach a transformation state. This development process aims at performing a deep analysis to the smallest contents, i.e the geometrical curves and their mathematical equations. On the other hand, this chapter also focuses on different types of curves and surfaces as a way of analysis as well as application. This can be further clarified if we get a good understanding of the relationship between the design and its components on one hand, and the programs and their inputs on the other hand.
Chapter four: Digital tools
This chapter gives some basic information about the parametric technologies that could be used to get work done. An example of that is Parametric Space. Also, in this chapter, we will shed the light on the idea of transition between spaces and Digital analysis with its digital tools. Also, this chapter will touch on Nurbs surfaces, Meshes and Topology vs Geometry with Macroscopic Design. Then, we will discuss the concepts and thoughts concerning Para 3D. In regards to the Para 3D, it's categorized into different types. These types are: Scalar, Vector, Matrix, Boolean, Object and UVM. Lastly, there is a historical analysis study of Nurbs.
Chapter five: Design thinking methodology
this chapter can be divided into three main points. First is the "design oriented thought process" to solve a given problem and the scientific ways that are adopted. Starting from the very first ideas and working our way through to the final implementations of them. In doing that, we will also study the relationship between manual and digital design techniques. The second point is the "Systematic Teaching Methodology” and how it is important to follow the same analytical systematic process that is used in the design process. Third and last point in this chapter focuses on the importance of “build up of knowledge” and the positive impact of that on the overall learning process.
Chapter six: Parametric applications
this chapter includes some researchers' applications for the analytical methodology of research. Also, it sheds light on applications on surfaces through the Plug-in the Para 3D in the 3D Max program. Moreover, it includes an analysis for the conventional and unconventional ways of design.
Chapter seven: Generative Algorithms CAM, Implementation
This chapter explains the both concept and kinds of protype, while showing the works of a group of artist who work with ceramic using different approaches.
Lastly, a practical example for “Analytical construction" through " CNC Milling Machine or Laser Cutting Machine" method and transfer the wooden model into an actual gypsum model to complete the production process of the ceramic end product.
At the factory for ceramic products, we actually completed Implementation, Fabrication and Production processes using refractory clays. Another example is; creating a variety of shapes in accordance to the class of mathematical surfaces which is also called “transitional surfaces for double curvature”. “Material extrusion” is the method that was utilized and through using a three dimension printing machine called “Fused Deposition Modeling (FDM)”
