Aufbau einer parametrischen Definition: sechs Knoten und wo sie brechen

In Grasshopper, der grafischen Programmierumgebung in Rhino, heißt eine solche Regel Definition. Sie besteht aus Komponenten, die über Verbindungen Daten weiterreichen, meist von links nach rechts: Zahlen, Kurven, Flächen, Listen. Eine gewachsene Definition hat schnell hundert oder mehr Komponenten, und ohne Ordnung ist sie nach einigen Monaten auch für ihren Autor schwer zu lesen.

Ordnen lässt sich fast jede Definition in sechs Abschnitte, die hier Knoten heißen. Ein Knoten ist also keine einzelne Komponente, sondern eine Gruppe mit einer Aufgabe: Parameter halten, Leitgeometrie erzeugen, in Felder teilen, Bauteile zuordnen, prüfen, ausgeben. Wie eine einzelne kompilierte Komponente innen aufgebaut ist, beschreibt die Seite Grasshopper-Plugin-Entwicklung.

Die Reihenfolge ist nicht beliebig. Jeder Knoten verlässt sich darauf, dass der vorige sauber gearbeitet hat, und keiner kann einen Fehler von weiter vorn nachträglich erkennen, wenn niemand eine Prüfung dafür eingebaut hat. Deshalb lohnt es sich, eine Definition Knoten für Knoten zu lesen statt Komponente für Komponente.

Das Schema zeigt die Definition der Regalwand als Kette aus sechs Knoten. Wählen Sie einen Knoten per Klick oder mit den Pfeiltasten und lesen Sie drei Dinge: was er tut, was an ihm typischerweise bricht und was er an den nächsten Knoten weitergibt. Achten Sie dabei auf die Frage, bei welchen Knoten ein Fehler sofort sichtbar wird und bei welchen erst in der Werkstatt.

Beim Durchklicken fällt ein Muster auf: Nur die Prüfregel ist dafür gebaut, einen Lauf anzuhalten. Die Brüche an Parameter, Kurve und Raster erzeugen dagegen ein vollständiges, plausibles Ergebnis mit falschen Werten. Wer eine Definition übernimmt, sollte deshalb zuerst an diesen drei Knoten suchen.

Die Prüfregel ist der Knoten, an dem eine Definition von einer Zeichenhilfe zu einem Werkzeug wird, auf dessen Ergebnis sich jemand verlässt. Sie braucht zwei getrennte Listen. Harte Bedingungen dürfen nie verletzt werden, etwa ein Zuschnitt, der breiter ist als die Platte. Weiche Bedingungen sind Ziele, gegen die abgewogen werden darf, etwa möglichst gleich breite Fächer.

Jeder Lauf sollte mit einem von drei Befunden enden: bestanden, bestanden mit Hinweis oder abgebrochen mit dem Namen der verletzten Bedingung. Wie konsequent das gemeint sein kann, zeigt die Studie Prereq: Jede ihrer 348 Kanten trägt eine Begründung, und ein Verstoß gegen eine der festgelegten Invarianten bricht den Lauf ab. Im Projekt Inside the Line rechnet ein Prüflauf jede gedruckte Angabe aus der Geometrie nach und bricht ab, wenn beide auseinanderlaufen.

Die schwierigste Bedingung ist die, die niemand aufgeschrieben hat.

Sie lebt als Erfahrung im Kopf einer Person, und das Modell prüft sie nicht. Ein Ergebnis, das alle aufgeschriebenen Regeln besteht, wirkt geprüft, und genau dieser Eindruck führt dazu, dass niemand mehr nachsieht. Die Liste der Bedingungen ist deshalb die wichtigste Vorarbeit, lange bevor die erste Komponente gesetzt wird.

Am Ende der Kette steht eine Datei, mit der jemand anderes arbeitet: Zuschnitte und Abwicklungen als DXF, Volumen als STEP, Bauteilinformationen als IFC, Mengen als CSV, eine Ansicht im Browser als glTF. Jedes dieser Formate hat Einstellungen, die eine Rückfrage auslösen können, wenn sie erst beim Export entschieden werden.

Die Konfiguratoren unter Werkzeuge legen diese Einstellungen deshalb fest: DXF im Format R12 mit benannten Ebenen und Maßen in Millimetern, CSV mit Semikolon als Trennzeichen, damit eine deutsche Tabellenkalkulation die Datei ohne Umwege öffnet. Welche Festlegung richtig ist, entscheidet die Station, die die Datei öffnet, und sie gehört vor den Bau der Definition geklärt.

Ein Detail verbindet Ausgabe und Raster: Die Kennung, die ein Feld im Rasterknoten bekommt, sollte dieselbe sein, die später als Nummer im Zuschnittplan und in der Stückliste steht. Dann lässt sich jedes Teil in der Werkstatt bis zu seinem Feld in der Definition zurückverfolgen. Fehlt diese Verbindung, misst der Fertiger selbst nach, und jedes Nachmessen ist eine weitere Gelegenheit für einen Fehler.

Wer eine Definition übernimmt oder vor einem Projekt einschätzen will, kann jeden Knoten mit einer Frage prüfen. Die Fragen lassen sich ohne Programmierkenntnisse am geöffneten Modell stellen.

1. Parameter: Stehen alle veränderlichen Werte an einer Stelle, mit Einheit und zulässigem Bereich, oder sind Zahlen irgendwo in der Kette fest eingetragen?
2. Kurve: Ist festgelegt, in welche Richtung und ab welchem Punkt jede Leitkurve läuft?
3. Raster: Gibt es an jeder Zusammenführung eine Zählung, die erwartete und tatsächliche Anzahl vergleicht?
4. Bauteil: Kennt jedes Bauteil seine Fertigungsgrenzen als Bedingung, etwa Plattenformat oder kleinsten Biegeradius?
5. Prüfregel: Gibt es eine schriftliche Liste harter und weicher Bedingungen, und endet jeder Lauf mit einem benannten Befund?
6. Ausgabe: Öffnet die empfangende Station die exportierte Datei ohne Nacharbeit, und stimmen die Nummern mit den Feldern im Modell überein?

Beantworten Sie eine Frage mit Nein, ist das kein Grund, die Definition zu verwerfen. Es zeigt die Stelle, an der ein Fehler am wahrscheinlichsten unbemerkt bleibt.

Das Schema beschreibt Definitionen, die in einer Richtung rechnen: Eingaben rein, Datei raus. Formfindung und Simulation arbeiten anders, weil ein Ergebnis in eine neue Runde zurückfließt, bis ein Kriterium erfüllt ist. Dort kommt zu den sechs Knoten eine Schleife mit eigenem Abbruchkriterium hinzu, und genau dieses Kriterium verdient dieselbe Sorgfalt wie die Prüfregel.

Das Schema ersetzt außerdem keine Entwurfsentscheidung. Eine Definition sortiert unzulässige Varianten aus, doch welche zulässige Variante zur Filiale passt, bleibt eine Frage an die Planung. Und kommt dieselbe Gruppe von Komponenten in mehreren Definitionen immer wieder vor, ist der nächste Schritt eine eigene Grasshopper-Komponente, damit die Logik an einer Stelle gepflegt wird.

Die Einordnung der Leistung steht unter Computational Design.