Arquitectura/ingeniería/construcción

Cómo Zaha Hadid Architects crea el futuro con los kits de herramientas de última generación en OpenUSD

Objetivo

Zaha Hadid Architects (ZHA) es una de las empresas de arquitectura líderes a nivel mundial y conocida por sus edificios transformadores y galardonados. La mayoría son reconocibles por sus diseños emblemáticos y por estar en sintonía con su entorno. El equipo de ZHA, cuando presenta sus propuestas y proyectos de diseño a sus clientes o accionistas, necesita comunicar de forma eficiente, precisa y atractiva su visión. Además, el nivel de innovación de los materiales necesario para satisfacer la demanda de los complejos e increíbles diseños requiere tecnologías de fabricación de vanguardia. ZHA,

al desarrollarse en la plataforma NVIDIA Omniverse y en una base de Universal Scene Description (OpenUSD), ha simplificado sus flujos de trabajo a la vez que ha acelerado los ciclos de iteración y fomentado la colaboración. Con la elevación de estas tecnologías y marcos de trabajo, se ha permitido a ZHA seguir posicionándose a la cabeza del desarrollo de diseño arquitectónico y crear extensiones para explorar nuevos niveles de creatividad y eficiencia.

Cliente

Zaha Hadid Architects

Partners

Autodesk Maya
McNeel Rhino3D

Tecnologías

Descripción de escena universal (OpenUSD)
NVIDIA Omniverse

Caso de uso

Simulación/Modelado/Diseño

El valor de Omniverse

Establecimiento de nuevos estándares mediante flujos de trabajo unificados

Durante los últimos 30 años, el equipo de Zaha Hadid Architects se ha adaptado constantemente y ha modificado sus flujos de trabajo de gráficos de ordenador. Adoptaron elementos artísticos, intuitivos y centrados en la visualización de flujos de trabajo de videojuegos y películas, y los combinaron con el mundo preciso a nivel geométrico de las herramientas tradicionales de la industria de la arquitectura, ingeniería, construcción y operaciones (AECO).

El incorporar las últimas innovaciones como la fabricación de material robótico, geometría compleja, formas curvas y visualización de alta fidelidad requiere computación de alto rendimiento, así como una interoperabilidad entre diversas herramientas. Esto llevó al equipo de ZHA a elegir la plataforma NVIDIA Omniverse para crear soluciones nativas de OpenUSD para conectar las herramientas de su flujo de trabajo y llevarlo a una nueva era.

Incorporar datos siempre ha supuesto un gran desafío, ya que varios diseñadores trabajan con herramientas y aplicaciones diferentes. Los flujos de trabajo del equipo dependen en gran medida de Autodesk Maya y McNeel Rhino3D. Importar y exportar datos entre aplicaciones para tener una visualización final y unificada requería de mucho tiempo y era muy manual. Los diseños y conjuntos de datos de entornos de ZHA alcanzan habitualmente 60 millones de polígonos, que a su vez necesitan soluciones potentes para cargar y manipular los datos en 3D.

Antes de desarrollar soluciones con Omniverse que potencian OpenUSD, el equipo trabajaba en distintas partes del proyecto en sus herramientas especializadas, y al final de cada semana, pasaban una gran cantidad de tiempo recopilando y renderizando archivos en escenarios realizados previamente, lo que resultaba en pérdida de fidelidad. Este proceso era tedioso, y la preparación de datos requería de una gran cantidad de tiempo.

Con OpenUSD, el equipo está ahorrando tiempo ya que ya no tienen que recopilar datos para cada revisión. La canalización de activos unificada implica que solo tienen que enlazar los archivos una vez, y los recursos se sincronizan de forma automática en un solo USD Stage. Las simulaciones que crean también se pueden guardar como animaciones con OpenUSD.

"Con USD, todos los recursos se leen en un mismo archivo, lo que nos resulta útil porque vemos todo en un mismo sitio en vez de tener que abrir archivos de forma individual", afirmó Shajay Bhooshan, director asociado, de computación y diseño en Zaha Hadid Architects. "Así que si quiero revisar la geometría, no tengo que acudir a Maya o Rhino. Basta con que abra el archivo USD, y ya puedo comentar o sugerir cambios desde ahí".

"Omniverse se ajusta bien con nuestro paradigma de alto rendimiento, alta fidelidad y basado en malla. Creemos que USD y Omniverse están estableciendo un estándar, como un GitHub para el desarrollo del diseño arquitectónico".

Shajay Bhooshan
Director asociado, director del grupo de computación y diseño en Zaha Hadid Architects (ZHA CODE)

Colaboración en tiempo real con iteraciones más rápidas

Actualmente, más de 20 arquitectos utilizan extensiones desarrolladas con Omniverse en ZHA, y planean ampliar hasta a 50 usuarios. "Omniverse combina bien con nuestro paradigma de alto rendimiento y alta fidelidad basado en malla”, dijo Shajay. “Creemos que USD y Omniverse establecen un nuevo estándar, como un GitHub del desarrollo del diseño arquitectónico”.

El tiempo que se ahorra en la preparación de los datos para las revisiones es muy relevante, ya que permite al equipo invertir más tiempo para iterar. Ellos iteran de forma deliberada todo cuanto pueden, y llevan un enfoque de edición y observar para garantizar que un buen diseño no se deja al azar. A menudo el equipo crea cientos de opciones de diseño diferentes mientras intentan cumplir con plazos ajustados para entregar proyectos de forma rápida.

Al preparar los archivos en 3D para renderizarlos también se invertía mucho tiempo, porque los equipos envían sus diseños a empresas externas de renderizado. Vishu Bhooshan, diseñador jefe del departamento de investigación de diseño y computación en Zaha Hadid Architects, añade, “Verdaderamente necesitamos que las cosas se realicen con un altísimo rendimiento, y ahora con Omniverse no tenemos que esperar 11 horas para importar los archivos; podemos enviarlos a nuestros socios de forma inmediata”.

Luego añade que una de las ventajas que USD podrá habilitar próximamente es que sus equipos podrán empezar a preparar el renderizado sin tener que esperar a que se incorporen todos los datos de 3D.

“Una vez que tengamos un repositorio unificado y todo el mundo esté formado en este flujo de trabajo, comenzaremos a preparar archivos para renderizar en paralelo para los equipos de diseño que iteran los diseños. Esto aporta un gran potencial para los flujos de trabajo paralelos y no disruptivos”, afirmó Vishu. “Y cuando creamos el repositorio de recursos, buscaremos integrar eso con el aprendizaje automático 3D y la IA de la que NVIDIA es pionera, como el texto a 3D”.

Zaha Hadid Architects

Desarrollo con tecnología Omniverse Core

Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHA CODE) es un grupo que saca partido del software y tecnologías de diseño paramétrico de última generación para crear diseños arquitectónicos de alto rendimiento, con una estética increíble, mediante el uso de gráficos por ordenador, diseño digital y fabricación robótica.

El equipo aprovecha el poder de la computación para incrementar la intuición humana y les permite mejorar la velocidad a la hora de diseñar, asimilar datos y descubrir nuevas posibilidades. Su marco de trabajo computacional personalizado, Spatial Technology Stack (STS), habilita la síntesis de la geometría optimizada y la creación de experiencias espaciales inmersivas.

ZHA CODE comenzó a desarrollarse en Omniverse. El equipo comenzó a crear sus propias extensiones para conectar las herramientas ya existentes.

Durante 10 meses, han creado más de 10 extensiones para crear su propio canal de producción. Shajay explica su enfoque para desarrollar estas nuevas herramientas como una manera de transformar y optimizar procesos, y solucionar problemas de su sector. En vez de recurrir a soluciones temporales o trucos inflexibles hechos con anterioridad.

Por ejemplo, ZHA CODE ha experimentado de forma continua con corte robótico con alambre caliente, un método que permite la fabricación de moldes de hormigón doblemente curvos. El proceso, que involucra brazos robóticos equipados con cuchillas de alambre caliente y grandes bloques de espuma, ayudan a producir partes de moldes en un breve periodo de tiempo. Para mejorar el entrenamiento del robot, ZHA creó una extensión de plugin que simulaba el cortaalambres robótico.

El equipo diseño un gemelo digital del robot para entrenarlo, visualizar y enseñarle qué hacer. Y fueron capaces de conseguir todo esto de manera virtual sin tener que interactuar con el robot físicamente. Al generar una simulación impulsada por IA dentro de Omniverse, los diseñadores pueden visualizar mejor cómo cortará el robot mediante los bloques en 3D, y qué formas y aspecto tendrán los bloques en 3D.

El modelo de esculpir la forma se entrena y optimiza en un entorno virtual, y luego el modelo se extrapola a un robot físico en el que esculpe la forma para la que ha sido entrenado. Ello permite técnicas de fabricación innovadoras para impulsar más su estilo de diseñar tan reconocido. Al equipo le gustó tanto la extensión que decidieron que fuese de código abierto mediante GitHub para que lo usaran otras personas.

Otro ejemplo es un proyecto reciente de un estadio en China en el que trabajó ZHA. El estadio tenía miles de paneles en el techo como parte del diseño, y el equipo necesitaba convertir paneles que no eran planos en planos. Crearon una herramienta de visualización personalizada para identificar paneles no planos, y utilizaron un software propio para cambiarlos a planos. Esto no habría sido posible si se hubiera hecho manualmente.

Zaha Hadid Architects

El equipo de ZHA también creó una extensión de visualización de datos que les permite ver datos e información adicionales relacionados con la geometría de sus diseños. La geometría a menudo cambia a lo largo de las fases de un proyecto, así que al capturar la visualización de datos personalizada, el equipo de ZHA pueden obtener información más detallada sobre la geometría de los diseños e iterar u optimizar según el análisis que se ha generado en Omniverse. "Debido a que Omniverse es compatible con Pyhon, fue muy sencillo escribir algunas de estas extensiones, ya que la mayoría de las funcionalidades principales de lo que queremos hacer con nuestra geometría ya la tenemos en nuestro marco de trabajo existente", dijo Vishu.

"En el apartado técnico, tuvimos que aprender a utilizar la API para los archivos de USD. Pero ya teníamos experiencia en el uso de USD con C++, así que resultó más sencillo cambiar de canal".

Zaha Hadid Architects seguirá desarrollando nuevas herramientas de automatización y gestión de recursos; y con un número cada vez mayor de instituciones académicas partidarias de las nuevas tecnologías y estándares como USD, la empresa visualiza que la próxima ola de estudiantes se formarán en tecnologías pioneras que pueden solucionar algunos de los mayores problemas de la industria.

Zaha Hadid Architects

Imagen del diseño de un edificio realizado por Zaha Hadid Architects. El equipo utiliza NVIDIA Omniverse para compartir datos de forma instantánea, tener iteración rápida y un renderizado de alto rendimiento.

Comience a desarrollar flujos de trabajo 3D interoperables y aplicaciones OpenUSD.