Kernel: El motor de la experiencia 3D
¿Qué es el Kernel?
Un kernel de modelado geométrico es un componente de software que proporciona capacidades de modelado en tres dimensiones (3D) en programas de diseño asistido por computadora CAD y BIM. Esencialmente, es una biblioteca de funciones y algoritmos que permiten la creación, manipulación y visualización de modelos 3D virtuales. El kernel se encarga de representar objetos del mundo real utilizando representaciones geométricas, como modelos basados en polígonos o modelos basados en superficies matemáticamente definidas.
El kernel de modelado geométrico es la estructura de programación sobre la cual se construyen los modeladores 3D, que son las aplicaciones de software utilizadas para crear y editar dibujos y representaciones tridimensionales de objetos y espacios.
El kernel de modelado geométrico proporciona una serie de herramientas y funcionalidades para el modelado 3D. Estas herramientas pueden incluir la capacidad de realizar operaciones booleanas (unión, sustracción, intersección), realizar operaciones de barrido y revolución para crear formas tridimensionales a partir de perfiles bidimensionales, realizar operaciones de transformación como rotación, escala y traslación, y realizar operaciones avanzadas como desplazamiento, extrusión, redondeo y chaflán.
La diferencia entre el kernel de modelado geométrico y los modeladores 3D es que el kernel proporciona las capacidades fundamentales de modelado como el procesamiento matemático y algorítmico, mientras que los modeladores 3D son las aplicaciones que utilizan esas capacidades para permitir a los usuarios crear y manipular modelos 3D con la experiencia de usuario de su interface gráfica y sus herramientas.
En este artículo exploraremos los 5 motores de Kernel más populares de la industria y como se encuentran impulsando la experiencia de diseño y de usuario de las herramientas más poderosas de diseño 3D, CAD y BIM en proyectos de arquitectura y diseño interior:
1.Parasolid
Parasolid es reconocido como uno de los motores 3D y kernel geométricos más destacados en el mercado. Desarrollado originalmente por Shape Data Limited y adquirido posteriormente por Siemens PLM Software, Parasolid se ha convertido en una tecnología líder utilizada en una amplia gama de aplicaciones de diseño CAD y BIM.
Parasolid ofrece una serie de funcionalidades clave que lo hacen poderoso y versátil en el ámbito del modelado 3D. Algunas de estas funcionalidades incluyen:
Modelado sólido con historia: Parasolid permite la creación de modelos sólidos, lo que significa que puede definir y manipular objetos tridimensionales con propiedades geométricas y topológicas precisas. Esto incluye operaciones booleanas, como unión, sustracción e intersección, para combinar o cortar formas sólidas y la reversión de estos procesos con un registro e historial detallado de cada una de estas operaciones dentro del sólido resultante.
Representaciones geométricas avanzadas: Parasolid admite tanto representaciones basadas en polígonos como modelos de superficie B-rep (Boundary Representation). Esto permite la creación de modelos precisos y detallados con superficies curvas y complejas.
Edición directa: Parasolid proporciona herramientas de edición directa que permiten a los diseñadores modificar directamente la geometría de un modelo, como desplazar, escalar, rotar o deformar elementos.
Interoperabilidad: Parasolid es conocido por su capacidad de interoperabilidad, lo que significa que los modelos creados con Parasolid pueden ser compartidos y utilizados en diferentes aplicaciones de software sin pérdida de datos o de calidad. Esto facilita la colaboración y el intercambio de diseños entre diferentes plataformas y herramientas de CAD.
Rendimiento y escalabilidad: Parasolid ha sido diseñado para manejar modelos 3D complejos y de gran tamaño. Proporciona un rendimiento rápido y eficiente, lo que permite la manipulación suave de modelos complejos y la visualización en tiempo real.
Amplio ecosistema de aplicaciones: Parasolid es utilizado por numerosas aplicaciones de software líderes en la industria, lo que ha dado lugar a un sólido ecosistema de herramientas y soluciones que se integran con este kernel. Algunas de las aplicaciones más conocidas que utilizan Parasolid incluyen Vectorworks, Solid Edge y Shapr3D entre muchas otras más.
En general, Parasolid es valorado por su robustez, precisión y capacidad para manejar modelos 3D complejos. Su amplia gama de funcionalidades lo convierte en una opción popular para desarrolladores y usuarios en el campo del diseño y la ingeniería asistida por computadora.
2.ACIS
El kernel de modelado 3D utilizado por BricsCAD y muchas otras herramientas CAD del mercado, se llama ACIS. ACIS (Geometric Kernel) es un kernel de modelado 3D desarrollado por Spatial Corporation, una empresa subsidiaria de Dassault Systèmes. ACIS proporciona capacidades avanzadas de modelado sólido y superficie en BricsCAD.
El kernel ACIS es ampliamente utilizado en la industria del CAD y ofrece una amplia gama de herramientas y funciones para la creación, edición y visualización de modelos 3D. Permite la manipulación de geometría sólida y de superficie, incluyendo operaciones booleanas (unión, sustracción e intersección), desplazamiento, redondeo, chaflán, extrusión y muchas otras operaciones de modelado.
BricsCAD, al utilizar el kernel ACIS, se beneficia de su precisión y capacidad para manejar modelos 3D complejos. ACIS también proporciona una amplia interoperabilidad con otros formatos de archivo de CAD y estándares de la industria, lo que permite a los usuarios intercambiar datos con otras aplicaciones y colaborar con usuarios de diferentes plataformas CAD.
3.Space manager
Spacemanager es un motor de kernel de modelado 3D desarrollado por Autodesk, una de las empresas líderes en software de diseño CAD:BIM. Spacemanager proporciona las funcionalidades necesarias para el modelado y la visualización de objetos tridimensionales en programas específicos de Autodesk.
A continuación, se presentan algunas de las principales plataformas que utilizan el kernel de Spacemanager:
AutoCAD: Spacemanager es una parte integral de AutoCAD, uno de los programas de diseño asistido por computadora (CAD) más populares en la industria. AutoCAD permite a los diseñadores crear dibujos precisos en 2D y modelos en 3D, y Spacemanager contribuye a la potencia y eficiencia del motor de modelado 3D en esta plataforma.
Inventor: Como otro producto destacado de Autodesk, Inventor se centra en el diseño mecánico y la fabricación. Spacemanager es el motor de kernel utilizado en Inventor, lo que permite a los diseñadores crear modelos 3D detallados y realizar simulaciones y análisis para la fabricación.
Fusion 360: Fusion 360 es una plataforma de diseño 3D basada en la nube que combina capacidades de diseño industrial, ingeniería mecánica y colaboración en equipo. Spacemanager proporciona el motor de kernel para el modelado 3D en Fusion 360, permitiendo a los usuarios diseñar y colaborar en proyectos de forma integrada y en tiempo real.
Estas son solo algunas de las principales plataformas de Autodesk que utilizan el kernel de Spacemanager. Estas herramientas de software permiten a los profesionales del diseño crear modelos 3D precisos y realistas, brindando un entorno de trabajo eficiente y potente para diversas industrias como la arquitectura, la ingeniería y la fabricación. Con el motor de kernel de Spacemanager, estas plataformas ofrecen herramientas de modelado y visualización que impulsan la creatividad y la innovación en el diseño 3D.
4.OpenNURBS
El kernel de modelado 3D utilizado por Rhinoceros, también conocido como Rhino, se llama OpenNURBS.
OpenNURBS es un formato y un conjunto de herramientas de software desarrollado por Robert McNeel & Associates, el creador de Rhinoceros.
OpenNURBS es un kernel de modelado 3D diseñado específicamente para Rhinoceros y se utiliza para proporcionar las capacidades de modelado y edición en 3D dentro del software. Permite la creación y manipulación de geometría en 3D, incluyendo la creación y edición de curvas, superficies y sólidos avanzadas.
OpenNURBS es conocido por su enfoque basado en geometría no uniforme (NURBS) que permite representar formas complejas y orgánicas con precisión y suavidad. Además, OpenNURBS también admite otros formatos de archivo, como IGES y STEP, lo que facilita la importación y exportación de modelos entre diferentes aplicaciones de diseño asistido por computadora (CAD).
Es importante destacar que Rhinoceros es un software altamente flexible y admite la integración de diferentes motores y kernels de modelado a través de plugins y extensiones. Aunque OpenNURBS es el kernel de modelado 3D predeterminado utilizado por Rhino, los usuarios también pueden agregar otros kernels de modelado a través de complementos, lo que amplía las capacidades y opciones de modelado dentro del software como es el caso del plugin de modelado 3D algorítmico: Grasshopper.
5.SketchUp Kernel
El kernel de geometría utilizado por SketchUp es único y desarrollado específicamente para esta plataforma. Según un miembro del equipo de SketchUp de Trimble, han optado por desarrollar internamente tanto el kernel de geometría como el pipeline de visualización, en lugar de recurrir a acuerdos costosos y restrictivos de licencias con terceros.
A lo largo de los años, el equipo de SketchUp ha realizado múltiples iteraciones en los componentes del kernel del programa, lo que ha llevado a mejoras significativas en rendimiento y confiabilidad en comparación con el código original creado por @LastSoftware en el año 2000.
Aunque teóricamente se podría implementar otro kernel de geometría dentro de SketchUp, como NURBs, SubD o los conocidos kernels paramétricos como ACIS o Parasolid, esto implicaría construir una nueva clase de modelador que ya no sería SketchUp en sí mismo. Por lo tanto Trimble, ha decidido mantener su enfoque único y seguir evolucionando el propio kernel de geometría dentro de SketchUp para satisfacer las necesidades específicas de sus usuarios.
Esta decisión les ha permitido mantener un mayor control sobre el desarrollo del software y adaptarlo de manera más precisa a las características y flujos de trabajo de SketchUp. Además, han logrado mejorar significativamente el rendimiento y la confiabilidad del software, lo que ha sido clave para su éxito en la industria del diseño 3D y el universo de herramientas para la industria AECO de Trimble.
Interoperabilidad y OPEN:BIM
En conclusión, los motores de kernel son fundamentales en el mundo del diseño 3D ya que proporcionan las capacidades necesarias para el modelado y la visualización de objetos tridimensionales. Hemos explorado algunos de los motores de kernel más populares de la industria, como Parasolid, ACIS, Spacemanager, OpenNURBS y el Geometry Kernel de SketchUp.
Sin embargo, es importante destacar que, más allá de los diferentes motores de kernel utilizados, la interoperabilidad de formatos es esencial para la comunicación fluida y la colaboración efectiva en el diseño 3D. En este sentido, el formato IFC (Industry Foundation Classes) desempeña un papel fundamental entre este ecosistema.
El esquema IFC es un estándar abierto y colaborativo que permite la conexión y el intercambio de información entre diferentes plataformas de modelado 3D, independientemente del kernel utilizado como base de programación. El IFC actúa como un mecanismo de conexión y vínculo de información principal, facilitando la transformación de archivos propietarios en un formato interoperable y OPEN:BIM.
Gracias al IFC, los profesionales del diseño pueden compartir y colaborar en proyectos utilizando diferentes programas y motores de kernel, manteniendo la integridad y la coherencia de los datos. Esto no solo mejora la eficiencia y la productividad, sino que también promueve la estandarización y la transparencia en la industria del diseño 3D.
En resumen, la interoperabilidad proporcionada por el esquema IFC es de vital importancia en la industria del diseño 3D, permitiendo la comunicación fluida y la transformación de archivos propietarios en un formato común. Independientemente del kernel utilizado, el IFC actúa como el vínculo de información principal que conecta todos los motores de kernel y las diferentes plataformas de modelado 3D. Esta interoperabilidad fomenta la colaboración y el intercambio de información, impulsando la innovación y el avance en el campo del diseño 3D.
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