Wie Zaha Hadid Architects die Zukunft mit Toolkits der nächsten Generation auf OpenUSD baut

Derzeit nutzen über 20 Architekten die mit Omniverse entwickelten Erweiterungen bei ZHA, und es ist geplant, die Zahl der Nutzer auf bis zu 50 zu erhöhen. „Omniverse passt gut zu unserem meshbasierten, realitätsnahen und leistungsstarken Paradigma“, sagt Shajay. „Wir glauben, dass USD und Omniverse einen neuen Standard setzen, wie ein GitHub für die architektonische Entwurfsentwicklung.“

Die Zeitersparnis bei der Datenvorbereitung für Überprüfungen ist wichtig, da das Team dadurch mehr Zeit für Iterationen hat. Sie iterieren absichtlich so viel wie möglich und verfolgen einen Ansatz des Bearbeitens und Beobachtens, um sicherzustellen, dass gutes Design nicht dem Zufall überlassen wird. Oft erstellt das Team Hunderte von verschiedenen Designoptionen, während es versucht, enge Fristen einzuhalten, um Projekte schnell zu liefern.

Die Vorbereitung der 3D-Dateien für das Rendering war ebenfalls zeitaufwändig, da das Team seine Entwürfe an externe Rendering-Unternehmen schickt. Vishu Bhooshan, Lead Designer in der Computation and Design Research Group bei Zaha Hadid Architects, fügt hinzu: „Wir brauchen wirklich eine sehr hohe Leistung, und mit Omniverse müssen wir jetzt nicht mehr 11 Stunden auf den Import von Dateien warten – wir können sie sofort an unsere Partner senden.“

Er sagt, einer der Vorteile, die USD bald ermöglichen wird, ist, dass seine Teams mit der Vorbereitung auf das Rendering beginnen können, ohne dass die Aggregation aller 3D-Daten abgewartet werden muss.

„Sobald wir ein einheitliches Repository haben und alle mit diesem Workflow geschult sind, beginnen wir mit der Vorbereitung von Renderdateien parallel zu Designteams, die sich mit Designs befassen. Dies birgt ein großes Potenzial für unterbrechungsfreie, parallele Workflows“, sagte Vishu. „Und wenn wir das Asset-Repository erstellen, werden wir uns bemühen, dies mit dem maschinellen 3D-Lernen und der KI, die NVIDIA als Vorreiter ist, wie Text-to-3D, zu integrieren.“

Die Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHA CODE) ist eine Forschungsgruppe, die modernste parametrische Design-Software und -Technologien nutzt, um mithilfe von Computergrafiken, digitalem Design und Roboterkonstruktionen ästhetisch beeindruckende und leistungsstarke Architekturentwürfe zu erstellen.

Das Team macht sich die Macht der Computer zunutze, um die menschliche Intuition zu unterstützen und so die Entwurfsgeschwindigkeit und Datenverarbeitung zu verbessern und neue Möglichkeiten zu entdecken. Ihr maßgeschneiderter Berechnungsrahmen, der Spatial Technology Stack (STS), ermöglicht die Synthese optimierter Geometrie und die Schaffung immersiver räumlicher Erfahrungen.

ZHA CODE begann mit der Entwicklung auf Omniverse. Das Team begann, eigene Erweiterungen zu entwickeln, um bestehende Tools zu verbinden.

Im Laufe von 10 Monaten haben sie über 10 Erweiterungen entwickelt, um ihre Produktionspipeline auszubauen. Shajay erklärt, dass sie diese neuen Tools entwickeln, um Prozesse umzugestalten und zu optimieren und um Probleme in ihrer Branche zu lösen – anstelle von provisorischen Workarounds und nicht skalierbaren Hacks, die sie vorher ausgeführt haben.

So hat ZHA CODE beispielsweise kontinuierlich mit dem robotergestützten Heißdrahtschneiden experimentiert, einer Methode, die die Herstellung komplexer, doppelt gekrümmter Betonformen ermöglicht. Das Verfahren, bei dem Roboterarme mit Hitzdrahtschneidern und großen Schaumstoffblöcken zum Einsatz kommen, ermöglicht die Herstellung von Formsegmenten in einem Bruchteil der Zeit. Um das Training des Roboters zu verbessern, entwickelte das ZHA eine Plugin-Erweiterung, die den Roboter-Drahtschneider simulieren sollte.

Das Team entwarf einen digitalen Zwilling des Roboters, um ihn zu trainieren, zu visualisieren und ihm beizubringen, was er tun soll – und das alles virtuell, ohne mit dem Roboter physisch interagieren zu müssen. Durch die Generierung von KI-gesteuerten Simulationen in Omniverse können die Designer besser visualisieren, wie der Roboter die 3D-Blöcke durchschneiden wird und welche Formen die 3D-Blöcke annehmen werden.

Das Modell für die Formgebung wird in einer virtuellen Umgebung trainiert und optimiert, und dann wird das Modell mit einem physischen Roboter verbunden, wo er die trainierte Formgebung ausführt. Dies ermöglicht bahnbrechende Fertigungstechniken, um den anerkannten Designstil weiter voranzutreiben. Dem Team gefiel die Erweiterung so gut, dass es beschloss, sie über GitHub als Open Source zu veröffentlichen, damit andere sie nutzen können.

Ein weiteres Beispiel ist ein Stadionprojekt in China, an dem ZHA kürzlich gearbeitet hat. Das Stadion verfügte über Tausende von Dachpaneelen als Teil seines Designs, und das Team musste nicht planare Paneele in planare umwandeln. Das Team erstellte ein benutzerdefiniertes Visualisierungstool, um nicht planare Platten zu identifizieren, und verwendete eine proprietäre Software, um sie in planare Platten umzuwandeln – manuell wäre dies nicht möglich gewesen.

Das ZHA-Team hat außerdem eine Erweiterung für die Datenvisualisierung erstellt, mit der es zusätzliche Details und Informationen zur Geometrie in seinen Entwürfen anzeigen kann. Die Geometrie ändert sich oft im Laufe eines Projekts. Durch die Erfassung einer benutzerdefinierten Datenvisualisierung kann das ZHA-Team tiefere Einblicke in die Geometrie der Entwürfe gewinnen und auf der Grundlage der in Omniverse erstellten Analyse iterieren oder optimieren.

„Da Omniverse Python unterstützt, war es sehr einfach, einige dieser Erweiterungen zu schreiben, da die meisten Kernfunktionen, die wir mit unserer Geometrie nutzen wollen, bereits in unserem bestehenden Framework enthalten sind“, so Vishu. „Auf der technischen Seite mussten wir lernen, wie man die API für USD-Dateien verwendet. Aber wir hatten bereits Erfahrung mit der Verwendung von USD in C++, sodass die Umstellung einfacher war.“

Zaha Hadid Architects wird auch weiterhin neue Tools für die Automatisierung und das Asset Management entwickeln, und da immer mehr akademische Einrichtungen neue Technologien und Standards wie USD einsetzen, geht das Unternehmen davon aus, dass die nächste Welle von Studenten in bahnbrechenden Technologien ausgebildet wird, die einige der größten Probleme der Branche lösen können.