Oppervlaktmodeling

Oppervlaktmodeling is de praktijk van het maken en analyseren van wiskundige en computationele representaties van oppervlakken, met als doel geometrie en eigenschappen van oppervlakken te modelleren voor simulaties, visualisatie en ontwerpprocessen. Oppervlakken kunnen worden gemodelleerd als meshes, parametrische oppervlakken of impliciete definities. Veel gebruikte representaties zijn onder andere polygonale meshes (driehoeken en vierkanten), NURBS en impliciete functies. Databronnen variëren van CAD-modellen en LiDAR-puntenwolk tot fotogrammetrie en microscoopbeelden.

Belangrijke taken zijn onder meer oppervlakte-reconstructie uit meetdata, meshgeneratie en verfijning, en gladmaken of fairing van oppervlakken. Daarnaast worden oppervlakken beladen met eigenschappen zoals glanshoek, ruwe oppervlakte, wrijving of optische reflectie, afhankelijk van de toepassing. In natuur- en technisch-gebaseerde simulaties fungeert het oppervlak vaak als grensvlak of interface, waarbij randvoorwaarden worden toegepast in methoden zoals eindig-elementen (FEA), eindige-volume- of eindige-differentiaal-methodes. In computergraphics bepalen oppervlakken de belichting en rendering, terwijl in geowetenschappen oppervlakken terrein en topografie modelleren.

Toepassingen omvatten ontwerp en fabricage (CAD/CAM), structurele en thermische analyse, vloeistof- en- structuurinteractie, automotive en aerospace, energie en geowetenschap, en biomedische apparaten waar grensvlak- of oppervlaktekarakteristieken cruciaal zijn.

Uitdagingen zijn onder meer de balans tussen nauwkeurigheid en rekenkosten, ruis in data, onderhoud van topologie, omgaan met complexe of veranderende geometrieën en compatibiliteit tussen representaties. Moderne richting voelen onder meer isogeometrische analyse en digitale tweeling.