A háromdimenziós modellezéssel való ismerkedés jegyében készítsük el néhány építészeti alapforma egyszerűsített 3D modelljét!
Az AutoCAD-ben a három-dimenziós (3D) modellek három fő típusát hozhatjuk létre.
A legegyszerűbb az ún. drótváz-modell (wireframe), mely nem tartalmaz felületeket, csak a test jellemző pontjainak, éleinek megjelenítésére szolgál – ami számunkra kevéssé vonzó – bár mint látni fogjuk, a végleges modell térbeli pontjainak megkeresésére sokszor használjuk a vonalakkal történő előszerkesztést.
A második típus a felület-modell (surface), melynél általában lap-hálókkal (polygon mesh) dolgozhatunk – a „test” a felületek által határolt térrész.
A harmadik típus a tömegmodell (solid), mely alapformák kombinálásával áll elő. Néhány alapelem létrehozását külön parancs támogatja – de létrehozhatunk ilyeneket 2D elemek (pl. vonalláncok) kihúzásával, vagy tengely körüli forgatásával is. Az elemek kombinálására háromféle halmaz- (Boole) művelet szolgál: két vagy több elem Egyesíthető (UNIon), egy elemből vagy elemcsoportból egy vagy több másik Kivonható (SUBtract), vagy létrehozható test meglévő elemek Közösrészéből (INTersect). Fontos, hogy e műveletek mindig testet kell eredményezzenek – ha lap, él, vagy pont jönne létre, nem működnek.
A térbeli rajzolásnak ugyan nem feltétele hogy lássuk is, mit csinálunk – de általában sokat javít a rajzolás sebességén és minőségén.
3D nézetek beállítására használható például a Nézet • 3D nézetek • Nézőpont beállítása (View • 3D Views • Viewpoint Presets) menüpont (= dpNézőpont (ddVPoint) parancs). Ennek párbeszédpanelén megadhatjuk a nézet irányának az alap-síkban, ill. attól mért szögét. E megadás történhet a szögek megfelelő rovatba írásával, vagy a megfelelő területre való kattintással.
Gyors nézetbeállításra alkalmas a _3dOrbit parancs (Nézet • 3D Keringés (View • 3D Orbit)), mely az egér középső gombjával is indítható. Alapesetben a keringés során függőleges marad a z tengely – ám ha mégis szabadon szeretnénk keringeni, arra is van megoldás (_3DFOrbit) Keringés alatt a jobb egérgombbal kattintva válthatunk a perspektív és parallel vetítési módok közt.
Kevésbé javasolt az izometrikus nézetek használata (pl. Nézet • 3D nézetek • DNy-i izometrikus nézet (View • 3D Views • SW Isometric)), ezek ugyanis gyakran eredményeznek egymást takaró vonalakat, ami megnehezítheti a pont-kijelölést.
A fenti meggondolás alapján ugyanígy „3D szerkesztésre nem ajánlott” nézetnek kell minősítsük az ortogonális nézeteket is, kivéve, ha a képernyőt több nézetablakra (viewport) osztjuk (pl. Nézet • Nézetablakok • 4 nézetablak (View • Viewports • 4 viewports)), mert ekkor ellenőrzésként érdemes lehet ortogonális nézetet is beállítani.
A fáradságos munkával előállított nézet(ek)et kár lenne veszni hagyni: egy-egy jobb beállítást érdemes elmenteni a hálás utókor számára. Ez igen egyszerűen megtehető a Nézet (View) parancs (Nézet • Nézetek (View • Views) menüpont) segítségével. Innentől, ha a modell további módosításának örömteli kötelessége passzív szemlélői mivoltunk feladására is kényszerít bennünket, mindig elkísér a tudat, hogy van egy biztos (néző)pont, ahová bármikor visszatérhetünk: csak újra ki kell adnunk a fönti parancsot, majd a nézetek listáján kijelölni a visszaállítani kívánt nézet nevére, és [OK].
A munka megkezdése előtt javasolt átállítani két változót. A solidhist változó nevét beírva állítsuk értékét 1-re, hogy a program megjegyezze az összetett modellek eredeti alkotóelemeit, és így azok utólag is módosíthatók legyenek! A delobj változó nevét beírcva állítsuk értékét 0-ra, hogy 3D elemek létrehozásakor (pl. kihúzáskor) ne törlődjenek az eredeti 2D elemek!
Erősen javasolt beállítani a 3D Modellezés munkaterületet (3D Modeling workspace), illetve láthatóvá tenni és bekapcsolni a 3D tárgyrasztert (3D Object Snap), és a dinamikus felhasználói koordinátarendszert (Dynamic UCS).
Rajzoljunk egy négyzet alapú téglatestet!
A Ttest (BOX) elemet megrajzolhatjuk például a testátlójának bal alsó (0,0), és jobb felső (@6,6,8) végpont megadásával. A további elemeket ezen téglatest másolataira helyezhetjük.
A téglatest két szomszédos oldallapjára helyezzünk el egy-egy hengert, melyek egymásra merőleges tengelyei a felső lap síkjában fekszenek! Másoljuk le az elemeket, és alakítsunk ki kolostor-, és keresztboltozati formát!
A Henger (CYLinder) rajzolásakor mozgassuk az egérkurzort a téglatest egyik függőleges lapjához: ha a dinamikus felhasználói koordinátarendszer aktív, a koordinátarendszer automatikusan a lap síkjához igazodik, így a henger alapköre e függőleges síkba fordul. Az alapkör középpontja megadható az oldal fölső élének felezőpontjára kattintva, a sugár ugyanezen él valamelyik végpontjára kattintva, végül a magasság az átellenes lap valamely pontját megmutatva. Kapcsoljuk ki a DUCS-t, és a hengert tükrözzük az alaprajzi átlóra!
Kolostorboltozat létrehozásához vegyük a két henger közösrészét (Közösrész (INTersect))
Keresztboltozat kialakításához egyesítsük a két hengert (Egyesít (UNIon)).
A felesleges részektől úgy szabadulhatunk meg, hogy a téglatestről másolatot készítünk önmaga tetejére, és annak közösrészét vesszük a testtel.
A téglatest egyik felső élének felezőpontjába helyezzünk el egy gömböt mely átmegy szemközti felső él végpontján, majd osszuk ki a négy oldalra! Alakítsunk belőlük egy konvex, és egy konkáv boltozati formát!
A Gömb (SPHere) középpontja a téglatest egyik felső élének felezőpontja, sugara az átellenes felső él egyik végpontja. A többi gömbhöz használhatjuk a kiosztást (_Array).
Konvex boltozat kialakításához vegyük a négy gömb közösrészét (INTersect)!
Konkáv boltozat kialakításához először vegyük a két-két szemközti gömb közösrészét (INTersect), majd ezeket egyesítsük (UNIon)!
A felesleges részek levágásához készítsünk a téglatestről másolatot önmaga tetejére, és vegyük annak közösrészét a testtel.
A téglatest egyik felső csúcsára helyezzünk egy gömböt, melynek sugara az alaprajz átlója, majd osszuk ki a négy sarokra! Alakítsunk belőlük csürlős boltozati formát!
A Gömb (SPHere) középpontja a téglatest felső lapjának egyik csúcsa, sugara megmutatható a felső lap átellenes csúcsával.
A gömb másolatait létrehozhatjuk kiosztással, majd másoljuk a téglatestet önmaga tetejére, és vegyük az elemek közösrészét!
Az előbbi formák létrehozásához használt gömb középpontja egyszer a hosszirányú, egyszer a keresztirányú tengelyen, egyszer pedig az átlón volt. A gömb sugarát és középpontjának eltolását csökkentve a gömb négy másolata végül az alap középpontjában egyesül.
A téglatest felső lapjának középpontjába helyezzünk egy gömböt, melynek átmérője az alaprajz átlója! Hozzunk létre belőle függőkupola formát, majd másoljuk le, és alakítsuk csegelyes kupolává!
A Gömb (SPHere) középpontja a téglatest felső lapjának középpontja, sugara megmutatható a felső lap egy csúcsával.
A függőkupola létrehozásához másoljuk a téglatestet önmaga tetejére, majd vegyük a téglatest és a gömb közösrészét!
A csegelyes kupola létrehozásához az előbbi formát egészítsük ki egy újabb gömbbel: középpontja a homlokívek legmagasabb pontjain átmenő ív középpontja, sugara megmutatható a homlokív felezőpontjával!
A téglatest felső lapjára fektessünk két merőleges tengelyű háromszög alapú oszlopot. Másoljuk le az elemeket, és alakítsunk ki gúla, és keresztnyereg formát!
Vegyünk föl frontális koordinátarendszert az X tengely körüli forgatással: FKR (UCS) X [Enter]! (+90°)
A Poligon (PolyGon) parancs Él (Edge) opciójával állítsunk háromszöget a téglatest hátsó lapjának felső élére!
A Kihúz (EXTrude) parancs révén a zárt poligont kijelölve, majd a kívánt magasságot megadva létrehozhatjuk a kívánt testet, melyet tükrözhetünk az alaprajzi átlóra.
Keresztnyereg létrehozásához egyesítenünk kell az elemeket (Egyesít (UNIon)), míg gúla kialakításához az elemekközösrészét kell vennünk(Közösrész (INTersect)).
A téglatest felső lapjára állítsunk egy 45°-kal elforgatott gúlát, melynek alapnégyzete a téglatest fölső oldala köré írt kör köré írt négyzet, magassága pedig akkora, hogy az oromzat az előbbi szabályos háromszög forma legyen, majd alakítsunk belőle csürlős sisak formát!
A Gúla (PYRamid) parancs használatakor (az oldalszám módosítása után) mutassuk meg az alap középpontját (a felső lap középpontja), a Körülírt (Circumscribed) opciót választva mutassuk meg a felső lap egy csúcsát, végül adjuk meg a magasságot.
A gúla magasságát megkaphatjuk, ha az előbbi háromszöget két szomszédos oldal tetejére másoljuk, a két csúcsot összekötjük, majd a sarokból vonalat húzunk e vonal felezőpontjába, majd duplájára növeljük.
A végső forma kialakításához ismét az alsó téglatest másolatával kell közösrészt vennünk.
Természetesen nem minden esetben egybevágó elemek kombinációja alkotja a formát.
A téglatest felső lapján alakítsunk ki egy összetett sisakformát, melynek összetevői: egy az alaptestre illeszkedő négyzetre emelt gúla, egy evvel azonos beírt sugarú körre emelt, azonos magasságú nyolcszög alapú gúla, és egy alaprajzilag elforgatott, az alaptest felső lapja köré írt kör köré írt négyzet alapú gúla!
A kompozit sisak alsó részét a két négyzet alapú gúla közös része adja, míg felső részét a nyolcszögű gúla szolgáltatja. Mivel a két elforgatás nélküli gúla lapjainak meredeksége azonos, csatlakozásuknál nem jelenik meg törés.
Természetesen ez a törés is kialakítható: mivel az átló feletti törések magasságában a metszet szabályos nyolcszög, a testet abban a magasságban elmetszve, az adódó nyolcszögű metszetre egy meredekebb gúla helyezhető.
Bár a szimmetriára való törekvés miatt az alaprajz sokszor szabályos sokszög, nyilván nem mindig négyzetes.
Hozzunk létre egy hatszög alapú konkáv sisakformát, melynél minden harmadik tetőfelület egy síkba esik, és az oromfalélek lejtése 60°!
Az alaptestet egy 6 egység sugarú kör körbe írt hatszög kihúzásával kapjuk. A gúla alapja egy ugyanilyen sugarú kör köré írt háromszög. Az oromfal a fölső hatszög élére állított háromszög.
A gúla egyik élének vonala e két háromszög megfelelő csúcsait összekötve megrajzolható. A gúla csúcsának helyét megkaphatjuk például, ha e vonalat meghosszabbítjuk, hogy metssze a könnyen berajzolható függőleges tengelyt.
A háromszögű gúlának és 180°-kal elforgatott másolatának uniójából most is úgy kapjuk a végleges formát, hogy közösrészét vesszük a hatszögű oszlop másolatával.
Ellenőrizzük a sisakcsúcsba futó gerincek meredekségét!
További hasonló formák: Spire-Polyhedra, Journal for Geometry and Graphics, 11/1, 111–126, 2007.