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CAPÍTULO 2 - A manufatura aditiva (AM) no design de produtos - Coggle…
CAPÍTULO 2 - A manufatura aditiva (AM) no
design
de produtos
DESENVOLVIMENTO DO DESIGN DE PRODUTOS
Modelos físicos tridimensionais são fundamentais para o desenvolvimento do
design
de produtos e planejamento da produção.
Propriedades específicas dos produtos só podem ser avaliadas por meio exemplos físicos tridimensionais, razão pela qual o uso de modelos e protótipos é um elemento importante.
Anteriormente conhecidos como
"prototipagem rápida"
Recentemente conhecido como
Impressão 3D
Surgiu no final dos anos 1980, porém, somente nos anos 1990 os
designers
começaram a explorar as inúmeras possibilidades dessa tecnologia.
PIONEIROS
GIOVANNI SACCHI
Italiano, pioneiro no uso de protótipos no desenvolvimento do
design
de produtos.
Em 1945 começou a trabalhar executando modelos em madeira, construídos por processos convencionais, não automáticos.
Trabalhou como um "tradutor", das ideias dos
designers
da época, em desenhos 2D para o meio físico 3D.
ATUALMENTE
Modelos físicos construídos por métodos convencionais ainda fazem parte do processo criativo de muitos
designers
.
Proporciona liberdade de manipulação e iteração direta com a representação física.
Porém, esse panorama cada vez mais se altera em virtude das facilidades que as tecnologias de fabricação digital, como os sistemas de AM, oferecem.
DISSEMINAÇÃO DA UTILIZAÇÃO DE TECNOLOGIAS DE AM
Acontece no final dos anos 1990.
RON ARAD
Em 2000 o arquiteto e
designer
israelense desenvolve uma linha de produtos impressos em 3D, que fez parte da exposição
Not Made by Hand Not Made in China
.
A principal característica conceitual dos produtos da exposição era o fato de que eles não poderiam ser replicados por outra forma que não tecnologias de AM, uma vez que possuíam geometrias complexas.
A exposição gerou grande impacto na área de
design
na mídia mundial e, a partir daquele momento,
designers
ao redor do mundo começaram a experimentar a nova tecnologia.
MARCEL WANDERS
Designer
holandês que desenvolveu, em 2001, os
"Snooty Vases"
- vasos impressos em poliamida pela tecnologia de sinterização seletiva a laser (SLS).
Transformou arquivos de modelos matemáticos relacionados às variações de gripe, obtendo modelos matemáticos de espirros que, posteriormente, foram fisicamente materializados em modelos físicos impressos em 3D.
A inusitada pesquisa demostrou ao mundo, além das possibilidades de desenvolvimento de produtos com liberdade geométrica completa, também a possibilidade de materialização física de arquivos obtidos de formas diversas.
A AM NO DESIGN BRASILEIRO
MAURÍCIO KLABIN
Pode ser considerado o
designer
brasileiro pioneiro no uso da impressão 3D.
Utilizou o
scanner
3D, do Instituto Nacional de Tecnologia, de forma a obter os arquivos das superfícies 3D complexas dos produtos criados à mão por ele (modelados em argila sintética -
clay
).
Os produtos foram impressos em 3D pela tecnologia de modelagem por fusão e deposição (
fused deposition modeling
- FDM) em termoplástico.
Uma vez digitalizadas, as superfícies foram ajustadas e os resultados impressos em 3D na tecnologia FDM 1650 Stratasys no ano de 2000.
A técnica permitiu o desenvolvimento de moldes negativos a partir dos protótipos impressos para posterior fundição em metais como bronze e alumínio.
ANTÔNIO BERNARDO
Se destaca, no setor joalheiro, como um dos primeiros
designers
a trabalhar com o desenvolvimento de joias por meio do processo de AM.
Desenvolve, no ano de 2000, anéis impressos em 3D em cera para fundição.
Atualmente, o estúdio do
designer
possui tecnologias de alta resolução em impressão 3D em cera para produção
in house
de seus protótipos.
A AM PELO MUNDO: TENDÊNCIAS NO DESIGN
Designers
passam a ter a possibilidade de materializar seus próprios produtos.
Projetistas do mundo todo compartilham experiências de como construir suas próprias máquinas e customizar materiais.
TENDÊNCIAS E INICIATIVAS
DIRK VANDER KOOIJ
O holandês desenvolve produtos com um equipamento que realiza a extrusão da matéria plástica com um braço robótico, permitindo a construção de peças de grande proporção.
IMPRESSÃO 3D EM CERÂMICA
Introduzida no meio do
design
pelo estúdio belga Unfold, com o projeto
L'Artisan Eletronique
.
A impressão 3D utilizando como matéria-prima o barro está sendo bastante explorada, sendo o próprio arquivo de construção do equipamento disponibilizado na internet.
AM NO DESENVOLVIMENTO E NA PRODUÇÃO DE PRODUTOS
A produção de produtos impressos é realizada diretamente para o usuário - sem a necessidade de ferramental ou processo de produção convencional.
Essa tendência ganha cada vez mais espaço, uma vez que proporciona aos
designers
de produto a possibilidade de desenvolver e apresentar protótipos físicos de projetos com geometrias complexas e digitalmente customizadas.
EMPRESA NOIGA
Empresa brasileira que se destaca produzindo digitalmente acessórios de moda.
Cria o
design
, desenvolve os protótipos e produz seus produtos diretamente pelo processo de impressão 3D.
A produção de um óculos de natação, por exemplo, passa pela seguinte sequência: 1) após ser digitalmente customizado a partir de escaneamento a
laser
do rosto do atleta, 2) a peça é impressa em 3D pela tecnologia da ZCorp (atualmente 3D Systems), em seguida 3) é desenvolvido o
design
para modelo virtual 3D mantendo as dimensões exatas do impresso em 3D na tecnologia Object Connex 350.
Os arquivos tridimensionais digitalmente customizados são desenvolvidos a partir da obtenção da geometria/volumetria desejada, por meio de tecnologias não invasivas ou destrutivas de obtenção de imagens.
Podem ser relacionadas às superfícies externas (
scanner
3D a
laser
e luz branca estruturada) e internas, como no caso de órgãos internos de pessoas ou animais.
O processo seguinte é a modelagem 3D dos produtos conforme os requisitos do projeto. Diversos produtos, como o óculos de natação, podem ser criados a partir das superfícies e dos dimensionamentos obtidos levando em consideração particularidades relacionadas às dimensões reais do usuário.
A partir do modelo virtual 3D, customizações específicas como
design
gráfico, texturas e outras podem também ser inseridas.
Finalizando o processo, o produto é, então, materializado fisicamente por tecnologias digitais de manufatura aditiva.
TIPOS DE MODELOS DE REPRESENTAÇÃO FÍSICA NO DESIGN DE PRODUTOS
Várias formas de representação de um projeto podem ser utilizadas durante o desenvolvimento de um produto, sejam arquivos bidimensionais (como simulações virtuais,
renderings
, animações) ou tridimensionais físicos (como modelos e protótipos).
O
objetivo
dessas representações é facilitar a comunicação entre equipe de projeto, clientes, produção e marketing. Integrando conhecimentos envolvidos no processos, auxiliando na tomada de decisões, facilitando e diminuindo o tempo de desenvolvimento de um produto.
Os diferentes tipos de representação variam conforme meio o de construção, fidelidade de detalhes e processo de fabricação.
MAQUETE
Com o advento da impressão 3D, vários projetos de estruturas complexas são apresentados dessa forma. Ex.: fachada conceitual de um prédio.
MOCK-UPS
Modelo físico volumétrico construído em escala real ou reduzida.
Desenvolvidos de forma a reduzir o produto às suas dimensões básicas de volumetria, permitindo sua visualização de ocupação no espaço.
MODELOS DE APRESENTAÇÃO
Representações físicas não funcionais de projetos que representam o máximo possível da aparência final de um produto, como acabamentos superficiais. Ex.: pintura, texturas, adesivos.
Utilizados não somente pela equipe envolvida, mas também por um público envolvido com outras fases, como pesquisa de mercado, marketing e publicidade.
PROTÓTIPO
Com o avanço das tecnologias de AM, são inúmeras as possibilidades de desenvolvimento de protótipos para verificação de propriedades diversas.
Atualmente, protótipos com geometrias complexas podem ser impressos em 3D com características diversas, como transparência, flexibilidade, dimensionamento reduzido e outras.
Importante:
Os requisitos impostos aos protótipos com relação à estabilidade mecânica (resistência, elasticidade, dureza etc.), térmica e química do componente podem ser limitados àqueles necessários para o propósito do teste funcional.
Com o avanço das tecnologias de eletrônica de fácil modulação e customização, protótipos funcionais permitem a instalação de componentes eletrônicos.
CONSIDERAÇÕES
As tecnologias de AM trouxeram um grande avanço como ferramenta para
designers
visualizarem, testarem e até mesmo produzirem produtos.
Sua utilização tem sido crescente, observam-se grandes avanços em fatores como: rapidez de construção, precisão dimensional e, principalmente, possibilidade de materialização de praticamente qualquer geometria complexa.