Un, due, tre, stella!!! Le tre operazioni booleane (Guida alla modellazione 3D parametrica - IV cap.)

Il prossimo argomento da affrontare e comprendere bene nel cammino per diventare modellatori 3D consapevoli, sono le operazioni booleane.
A dispetto dell'apparente difficoltà suscitata dalla parola “booleane”, probabilmente sconosciuta ai più, esse sono intuitive e abbastanza semplici da realizzare nei software di modellazione (parametrica e non).

Come ho spiegato nei precedenti articoli (li trovate elencati al termine del post), un solido, di norma, è ottenuto grazie alla combinazione di operazioni (lavorazioni o features) successive che, a partire da un primo corpo "grezzo", creano la forma finale, che può essere molto diversa dall'oggetto di partenza!

Alcune di queste operazioni aggiungono o rimuovono volume dal solido e vengono chiamate, come da titolo, "operazioni booleane". Ogni volta che estrudiamo un elemento, usiamo uno sweep, un loft o una rivoluzione, possiamo creare un nuovo corpo solido (o una superficie) oppure modificare un solido già esistente, aggiungendo o sottraendo del volume.

Le booleane stanno alla base della modellazione solida ed è un bene conoscere queste operazioni, per comprendere al meglio gli effetti che ogni lavorazione può avere sulla geometria di lavoro.

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COMINCIAMO DAL PRINCIPIO

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Quando eseguiamo per la prima volta un'operazione di modellazione in un file vuoto, creando il primo volume solido nella nostra scena, il software definisce automaticamente quell'operazione come "feature di base", perché nella storia del file non c'è nulla di antecedente che abbia prodotto un solido o una superficie.

Il solido di base - Immagine realizzata dall'autore

A seguito di quella prima operazione, possiamo eseguirne delle successive e, a quel punto, il software ci permetterà di scegliere se tali operazioni debbano creare solidi nuovi, indipendenti da quel primo oggetto o se debbano provocare cambiamenti nel solido di base.
Ebbene, se scegliamo la seconda opzione, useremo necessariamente le operazioni booleane.

Esse consistono in operazioni di unione, sottrazione e intersezione di volumi solidi. È bene precisare che non tutte le lavorazioni prevedono la scelta dell'operazione booleana, alcune infatti non lo consentono (ad esempio: raccordi, smussi e filettature).
E, ancora, ovviamente le operazioni booleane valgono per le feature relative ad un solo oggetto solido, ma si applicano anche a corpi solidi separati da combinare a piacimento in base alle esigenze.

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1. UNIONE

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Unione booleana (parallelepipedo + cilindro) - Immagine realizzata dall'autore
L'operazione booleana di unione permette di aggiungere volume ad un corpo solido tramite una lavorazione aggiuntiva o la combinazione con un altro solido in scena. Nell'esempio dell'immagine, un cilindro viene estruso ed aggiunto ad un parallelepipedo, selezionando l'operatore booleano di unione tra le opzioni di estrusione. Al termine dell'operazione, nella scena avremo un solo corpo solido, risultante dalla combinazione dei due iniziali.

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2. SOTTRAZIONE

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Sottrazione booleana (solido - cilindro) - Immagine realizzata dall'autore
Quando usiamo l'operatore booleano di sottrazione, al solido di base viene sottratto del volume tramite un altro corpo solido. Nell'esempio dell'immagine, al volume ottenuto in precedenza viene sottratto un cilindro al fine di ottenere un foro. Anche in questo caso, otterremo un unico corpo solido forato, anche se le estrusioni totali che ci hanno permesso di ottenere la forma finale sono tre (parallelepipedo+cilindro-cilindro).

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3. INTERSEZIONE

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Intersezione booleana (solido e profilo a "C") - Immagine realizzata dall'autore
Il solido finale è costituito dalla porzione di volume in comune tra un solido di base e un altro corpo solido. Nell'esempio, a partire dal risultato della precedente sottrazione, viene estruso un profilo a “C” giacente su un piano parallelo all'asse del corpo cilindrico e viene usata l'opzione intersezione come booleana: viene mantenuto solamente il volume in comune tra i due elementi, ottenendo in tal modo una geometria complessa e radicalmente differente da quella iniziale.

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STELLA! NUOVO SOLIDO

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Quando realizziamo una lavorazione, abbiamo anche la possibilità di creare un volume totalmente separato ed indipendente dal solido di base, un nuovo corpo solido che si aggiunge al numero di corpi solidi in scena. In questo caso specifico non viene applicata alcuna booleana, anche se i due volumi si intersecano (o più precisamente si compenetrano) e occupano lo stesso spazio (quando si tratta di spazio virtuale, tutto è possibile!)

A partire da due geometrie identiche, come è facile intuire, è possibile sfruttare le operazioni booleane per ottenere risultati sorprendentemente differenti. Di seguito, ecco cosa accade quando proviamo ad applicare tutte e tre le operazioni booleane a due identici volumi e, nell'ultimo caso, quando non applichiamo una booleana ma creiamo due differenti corpi solidi.

Nel video che segue, infine, illustro le operazioni booleane su Autodesk Fusion360, usando sempre gli stessi corpi solidi (un parallelepipedo ed una sfera) per ottenere, di volta in volta, risultati differenti in funzione della combinazione di booleane scelta.

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