Dani Hermawan, ST., M.Arch
Pendahuluan
Pada saat ini, perkembangan teknologi
digital telah berkembang secara pesat di berbagai bidang. Tidak bisa
dipungkiri lagi, profesi arsitek telah terpengaruh dan mengalami
perkembangan secara progresif dalam mempergunakan teknologi digital
untuk membantu proses desain arsitektur hingga ke tahap pembangunan.
Lebih jauh lagi, penggunaan teknologi digital telah memungkinkan arsitek
untuk melakukan innovasi desain arsitektur yang kompleks ditinjau dari
segi bentuk, struktur, fungsi, material dan lingkungan.
Arsitek sebagai desainer lingkungan
binaan tentunya merupakan profesi yang harus mempertimbangkan desain
arsitektur dari aspek-aspek kompleks seperti yang telah disebutkan
sebelumnya. Penggunaan teknologi digital secara umum di Indonesia saat
ini masi populer sebatas visualisasi model 3d virtual/digital. Dengan
keterbatasan yang ada, potensi penggunaan teknologi digital dalam bidang
arsitektur masih belum sepenuhnya teraplikasikan. Menurut Szalapaj
(2005) beberapa peran dari penggunan teknologi digital dalam bidang
arsitektur adalah sebagai berikut :
- Sebagai alat bantu merepresentasikan desain arsitektur
- Sebagai alat bantu simulasi
- Sebagai alat bantu evaluasi
- Sebagai jembatan antara proses perancangan ke tahap konstruksi
- Sebagai penerjemah informasi digital ke dalam proses manufacturing/pembangunan
Mengacu dari perannya di atas, maka
analisa, eksplorasi, simulasi dan applikasi desain arsitektur dapat
dilakukan oleh desainer pada tahapan proses desain arsitektur, dari
mulai desain konseptual hingga proses konstruksi. Di mana gubahan desain
arsitektur tersebut termanifestasikan dalam gubahan geometri berupa 3
dimensi model digital pada ruang virtual.
Model 3d digital sebagai alat bantu merepresentasikan desain arsitektur
Computer aided design
(CAD)/Computer-aided architectural design (CAAD) adalah salah satu
bentuk applikasi teknologi computer untuk merancang objek virtual. Brown
dan Marteens (2005) menjelaskan bahwa CAD/CAAD dapat berupa gubahan
geometry 2 dimensi (vector drawing) maupun 3 dimensi (solid dan
surface) dimana gubahan geometrik tersebut tidak hanya sebuah bentuk
tetapi juga mengandung informasi lain seperti proses, dimensi dan
material yang mengacu pada suatu konvensi tertentu.
Salah satu keuntungan dari penggunaan
CAD dalam merepresentasikan desain arsitektur adalah terangkumnya
informasi desain arsitektur dalam bentuk model 3 dimensi digital yang
mencakup sketsa konvensional dan model fisik (maket) dalam satu paket
lingkungan virtual/digital.
Di samping itu beberapa aspek desain
seperti struktur, material, dimensi dan properti lainnya dapat
diintegrasikan ke dalam pembuatan real time bentuk model 3d digital
secara parametrik. Hal ini memberikan kemudahan bagi arsitek dalam
membangun geometri dari desain arsitekturnya melalui parameter yang
dijadikan input ke dalam applikasi CAD. Sehingga bentuk geometri dapat
diubah tanpa harus mengulang proses pembuatannya, melainkan dengan hanya
memberikan input yang berbeda kepada parameter dasar yang membangun
geometri tersebut.
Perancangan parametrik dikembangkan
lebih lanjut untuk membantu para arsitek dalam mengembangkan/mencapai
eksplorasi dan aplikasi dari bentuk-bentuk geometri yang kompleks. Salah
satu proses desain yang muncul dari aplikasi CAD parametrik ini di
antaranya, metoda generative design/generative algorithm yang akan
dibahas lebih dalam pada bagian selanjutnya.
Lanjutan Model 3d digital sebagai alat bantu simulasi, analisa dan evaluasi
Sebagai lanjutan dari applikasi model 3d
digital dalam memenuhi kebutuhan simulasi, analisa dan evaluasi,
arsitek dapat mempergunakan applikasi Finite Element Methods (FEM) atau
Finite Element Analysis (FEA). Applikasi FEM/FEA adalah suatu teknik
numerik yang membantu mengevaluasi menganalisa persamaan matematik dari
sebuah perilaku kompleks dari suatu geometri (seperti kelenturan,
kekakuan, tekananan, fluida) yang memberikan output berupa angka atau
visualisasi perilaku tersebut dengan indikator tertentu (seperti warna,
garis dst)1 .
FEM/FEA memungkinkan para arsitek untuk
melakukan simulasi pada desainnya dengan maksud mencapai desain yang
efektif, efisien dan optimal sebelum desain diimplementasikan dalam
gubahan real atau proses manufaktur dengan menghasilkan virtual
prototype.
Lanjutan Model 3d digital sebagai jembatan proses perancangan ke tahap konstruksi dan penerjemah informasi digital untuk proses manufaktur/pembangunan
Pada tahap lanjutan dari applikasi model
3d digital menuju tahap konstruksi dan manufaktur, arsitek dapat
mempergunakan aplikasi Computer-aided Manufacture (CAM). Applikasi ini
bertujuan untuk mencapai efisiensi dan efektifitas dalam proses produksi
dari komponen-komponen desain dengan tingkat kepresisian dari dimensi
dan kosistensi material. Applikasi CAM ini dapat dirasakan manfaatnya
secara signifikan dalam penggunaan material-material fabrikasi.
Secara umum, piranti lunak CAD telah
mengakomodir kebutuhan akan applikasi CAM melalui tersedianya output
tipe file seperti stereolithogtaphy (STL) dan Initial Graphics Exchange
Specifications (IGES). Kedua format file tersebut menerjemahkan
geometri dari desain ke dalam mesin cetak/prototype/CNC sehingga mesin
tersebut dapat mencetak permukaan terluar geometri2.
Eksplorasi, simulasi dan analisa geometri dalam proses desain arsitektur melalui metoda Generative Algorithm
Seperti kita ketahui, para arsitek selalu berusaha untuk melakukan inovasi dan mengeksplorasi bentuk geometri untuk dapat diaplikasikan dalam desain arsitektur yang dirancangnya. Gubahan-gubahan geometri yang kompleks, seperti yang terlihat pada alam, sulit dilakukan secara manual. Untuk mencapai gubahan geometri yang kompleks tentunya perlu mempergunakan alat bantu, dalam hal ini CAD, yang dapat membantu arsitek untuk “melahirkan”, mengeksplorasi, menyimulasikan, menganalisa dan mengontrol elemen-elemen/komponen-komponen gubahan geometrik yang kompleks tersebut secara proporsional untuk diterapkan pada disain arsitektur3. Metoda Generative Algorithm dalam piranti CAD dapat menjadi salah satu metoda yang mengakomodir kebutuhan tersebut.
Menurut Khabazi (2009), pada Generative
algorithm, selain menggambar/membuat objek 3d digital, desainer dituntut
untuk memahami aspek-aspek dasar geometri (umumnya matematika geometri)
yang akan ditranslasikan ke dalam bentuk parameter angka atau persamaan
matematik . Angka dan persamaan matematik tersebut menjadi
langkah-langkah atau satu set aturan (algorithm) untuk membuat objek
dalam ruang virtual. Satu objek yang terbentuk dari algorithm ini
selanjutnya akan menjadi input dasar atau bahkan bentuk dasar yang
dikenakan algorithm tersebut untuk menghasilkan bentuk selanjutnya.
Proses ini dikenal sebagai proses “algorithmic”. Sehingga setiap
komponen/bentuk yang ter-generate dari proses ini akan saling terhubung
satu sama lain dan parameter yang menjadi generatornya.
Pada titik di mana proses algorithmic
tersebut sukses membentuk gubahan geometri yang diharapkan, desainer
dapat dengan mudah mengkontrol komponen-komponen yang ada untuk
melakukan modifikasi dengan merubah parameter-parameternya. Sehingga
proses eksplorasi, analisa, simulasi dan evaluasi dapat berlanjut secara
simultan.
Maka dapat dilihat perbedaannya, apabila
arsitek mempergunakan cara konvensional untuk mencapai gubahan geometri
yang kompleks, tentunya akan mengkonsumsi waktu yang lebih lama dan
sumber daya yang lebih banyak.
Mengacu pada cara ini, adalah sangat
mungkin untuk mendapat banyak alternatif desain arsitektur yang akan
mengarah pada satu solusi desain arsitektur . Dan sebagai tambahan,
arsitek dapat melakukan eksplorasi desain sekaligus memahami proses
fabrikasi dan aplikasinya yang pada akhirnya disempurnakan dengan
penggunaan aplikasi FEM dan CAM.
Kesimpulan
Perkembangan alat bantu berupa aplikasi
CAD, FEM, CAM dan penggunaan metoda Generative Design dalam proses
desain arsitektur bertujuan untuk membantu arsitek dalam mendapatkan
solusi desain yang terbaik. Aplikasi dan metoda tersebut membantu dapat
berfungsi sebagai katalis dalam proses desain arsitektur.
Daftar Pustaka
- Architectural Design. (2008). “Versatility and Vicissitude”. John Willey and Sons Ltd.
- Hermawan, Dani (2008). Dokumentasi Kompetisi Taman BMW Jakarta.
- Hensel, Michael and Achim Menges (2008). “Morpho-ecologies”. Architectural Association.
- Khabazi, Mohammad (2009). Algorithmic Modelling with Grasshopper.
- Materns, Bob and Andre Brown (2005). Computer Aided Architectural Design Future2005. Springer
- Szalapaj, Peter (2005). Contemporary Architecture and the Digital Design Process. Architectural Press.
- Sang Min Park, Mahjoub Elnimeiri, David C. Sharpe, Robert J. Krawczyk (2004) Tall Building Form Generation by Parametric Design Process., Illinois Institute of Technology
- Team 23 (2008). Dokumentasi Tim 23 untuk Kompetisi Taman BMW Jakarta.
- Terzidis, Kostas (2006). Algorithmic Architecture.Architectural Press
- www.wikipedia.org
- www.youtube.com
Keterangan Kutipan
- Architectural Design. (2008). “Versatility and Vicissitude” p 20-23
- Ibid
- Khabazi, Mohammad (2009). “Algorithmic Modelling with Grasshopper”
Keterangan Gambar
Keterangan ini dibuat berdasarkan urutan kemunculan gambar dari atas hingga ke bawah
- BMW Welt, München, Jerman (2008) oleh Coop Himmelb(l)au
(http://rosemarycarres.wordpress.com/2009/08/30/touching-my-soft-velvet-skin/) - BMW Welt, München, Jerman (2008) oleh Coop Himmelb(l)au
(http://www.core.form-ula.com/2007/12/06/bmw-welt/) - Visualisasi 3d digital BMW Welt, München, Jerman (2008) oleh Coop Himmelb(l)au
(http://www.automotoportal.com/article/The_BMW_Welt_-_A_masterpiece_of_architecture) - 3d digital dari struktur BMW Welt yang menyimulasikan konstruksi „double cone“ dan
„folding facade“ dengan bantuan aplikasi CAD
(“Versatility and Vicissitude”, Architectural Design, March 2008, hal. 22) - Perilaku konstruksi yang ditampilkan oleh aplikasi FEM/FEA atas simulasi
konstruksi „double cone“ dan „folding facade“ pada bangunan BMW Welt
(“Versatility and Vicissitude”, Architectural Design, March 2008, hal. 22) - 3d digital dari struktur BMW Welt yang menyimulasikan konstruksi „double cone“ dan
„folding facade“ dengan bantuan aplikasi CAD
(“Versatility and Vicissitude”, Architectural Design, March 2008, hal. 22) - Proses konstruksi „double cone“ dan „folding facade“ pada bangunan
BMW Welt, München, Jerman (2008) oleh Coop Himmelb(l)au
(“Versatility and Vicissitude”, Architectural Design, March 2008, hal. 20) - Contoh eksplorasi bentuk geometri yang diambil dari sosok “pecahan balon air”. Sosok yang terlihat dalam
rekaman proses tersebut menjadi konsep bentuk fasad bangunan stadion utama Kompetisi taman BMW, Jakarta.
Sumber video: http://www.youtube.com/watch?v=TdMIsCF_7p0.
(Dokumentasi Team 23: Dani H, Anindhita S, Masrul, Zulkifli, Nicko. Agustus 2008) - Proses penerjemahan sosok “pecahan balon air” ke dalam algoritma/rangkaian langkah secara parametrik
mempergunakan alat bantu perancangan generative pada piranti luank Rhino Ceros
(Dokumentasi Team 23: Dani H, Anindhita S, Masrul, Zulkifli, Nicko. Agustus 2008) - Tampilan parametrik Grasshopper (alat bantu perancangan generatif) yang terintegrasi
dengan piranti lunak Rhino Ceros 4.0. Melalui GUI (Graphic User Interface) parametrik ini,
pengguna dapat mengubah/memofikasi gubahan geometri dengan merubah parameter yang ada.
(Dokumentasi Dani H untuk 23 Kompetisi Taman BMW, 2008) - Rancangan algoritma pen-generate geometri fasad stadion secara keseluruhan.
(Dokumentasi Dani H team 23 Kompetisi Taman BMW, 2008) - Visualisasi model 3d digital rancangan geometri fasad stadion sepak bola taman BMW.
Geometri bentuk fasad merupakan hasil dari penggunaan metoda „generative design“.
(Dokumentasi team 23 Kompetisi Taman BMW, 2008)
Sumber : http://www.iaijabar.org/ruang-publikasi/1237-teknologi-digital-disain-arsitektur.html