Máquinas para materializar designs

No mercado atualmente existem dois métodos básicos de confecção de um objeto por fabricação digital. Um deles  é o processo aditivo, no qual vai se adicionando material camada por camada e o processo subtrativo, que vai removendo material em excesso até que o objeto adquira a forma desejada.

O processo aditivo é representado pela Fused Deposition Modeling (FDM), a Selective Laser Synthering (SLS), Stereolithography (SLA), Inkjet 3D printing (3DP), e aPlastic Sheet Lamination (PSL)

Figura 1 - máquina FDM, depositando camadas de plástico para formar uma xícara. Disponível em https://lh3.googleusercontent.com> acesso em 26 de abril de 2015.

O processo subtrativo é geralmente mais comum,  acessível e barato, sendo composto basicamente de quatro máquinas: a plotter de corte, a cortadora a laser, a cortadora a jacto de água e a router CNC.

O Plotter de corte é uma maquina relativamente barata, que possui em sua ponta uma lâmina como um bisturi, o qual se move sobre o material e vai moldando-o. É uma maquina que se move apenas sobre duas dimensões. E uma técnica barata para cortar papel ou cartão que pode depois ser dobrado em formas tridimensionais.

As Cortadoras a jato de água não são tão comuns, como as duas anteriores, pois seu uso está mais ligada a área industrial. O corte é realizado atrás de um jato de água altamente pressurizada. Ela consegue cortar materiais como vidro, cerâmica e ate metal.

Figura 2 -  Máquina de corte de jato de água em funcionamento. Disponível em: https://lh4.googleusercontent.com  acesso em 25 de abril de 2015.

A cortadora a Laser, já consegue cortar e gravar em vários materiais. Ela também funciona em duas dimensões, mas pode-se usar  peças interligadas para construir objetos com volume.  Essa maquina pode fazer um corte muito preciso sendo que apenas o ponto onde o feixe de  laser toca é vaporizado ou derretido.

A Router CNC ( Computer Numerical Control) é muito comum par o corte de metal. Existem inúmeros tipos de fresadoras CNC, e ao contrario das maquinas anteriormente descritas, algumas conseguem até produzir um objeto tridimensional de uma só vez. É bem aproveitada  para o corte de madeira na confecção de móveis em estilo flat-pack.

Figura 3 : Peça de mobiliário feita a partir de peças bidimensionais, cortadas numa máquina CNC. Disponível em: https://lh4.googleusercontent.com/ acesso em 25 de abril de 2015.

Pepakura

Pepakura é um software de interface simples que converte uma imagem 3D em um plano para impressão e montagem. Inspirados nos papercrafts japoneses (dobraduras tridimensionais) o Pepakura tem expandido no mercado por ser uma maneira simples de obter o objeto 3D, umas vez  que ao importar a imagem (ele lê arquivos .DXF, .OBJ, .3ds, .KMZ), ele gera o plano para impressão e ai é só cortar e colar nas áreas especificadas.

Na arquitetura é utilizado para impressão de maquetes a partir de softwares como o sketchup,, onde os materiais aplicados são respeitados deixando assim a maquete mais bonita e realista. O pepakura ainda pode manipular escalas e aplica-las na impressão, tornando-o um software ainda mais eficaz.

O contra é a dependência da habilidade manual para montagem, formas mais simples são executadas com maior facilidade, contudo, as imagens curvas ou mais complexas requerem  maior habilidade para finalização. Os mais habilidosos utilizam o molde junto com massa, fibra de vidro, lâmpadas LEDS outros materiais deixando o objeto mais resistente e  realista.

A licença do software é de US$38,00 e pode ser baixado no link:http://www.tamasoft.co.jp/pepakura-en/. E no site http://www.baixaki.com.br  você encontra versão grátis para teste.

Disponível em: <http://eyeofsauron.deviantart.com/art/war-machine-pepakura-WIP-277180876>
Acesso em 29/04/2015

Disponível em: <http://www.papercraftsquare.com/star-wars-life-size-stormtrooper-helmet-free-papercraft-download.html>
Acesso em 29/04/2015

Nomads, Lagear e Flab Labs

Com o rápido crescimento tecnológico atual, tornou-se de extrema importância, a criação de laboratórios para desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias. No Brasil, existem alguns importantes e respeitados laboratórios, como o Nomads, Lagear e o Flablabs.

O grupo de pesquisa Nomads.usp, Núcleo de Estudos de Habitares Interativos, desenvolveu o Design lab, que faz parte da segunda etapa do projeto DOS, Designers on Spot, e se insere no projeto Tidia-ae, financiado pela Fapesp, localizado em São Carlos, São Paulo.  Design lab é um laboratório de caráter híbrido (físico e virtual) que é equipado com instrumentos que permitem a criação, a modelagem em 3D e pequenas prototipagens de objetos interativos. O foco de trabalho é o habitar contemporâneo, onde se desenvolve vários aspectos do quotidiano do indivíduo urbano e sua relação com os espaços concretos, virtuais e híbridos que se combinam e se interagem. O habitar envolve diversas áreas de conhecimento, entre as quais estão a arquitetura, a arte, o design e a computação.

Já o laboratório LAGEAR (Laboratório Gráfico para Experimentação Arquitetônica), foi criado em 1993, e desde sua criação desenvolve trabalhos variados, buscando sempre a integração e adaptação da arquitetura com as novas tecnologias. É um laboratório de computação, direcionado tanto para pesquisas, como também para o ensino, contando hoje com uma equipe de professores especializados, além de arquitetos pesquisadores, mestrandos e estudantes de graduação. Atualmente, uma das principais áreas de investigação do LAGEAR é a implementação de ambientes de imersão   de baixo custo associados a sistemas rudimentares de computação física. Em 2001, as pesquisas do LAGEAR, se convergiram, para uma questão social importante: as possibilidades da aplicação do CAD e multimídias como suporte para processos de projeto participativo em regime de mutirão, com apresentação de workshops com mutirantes sem-casa, para treinamento e teste. Em 2014, um dos foco de pesquisa do LAGEAR, foi o aperfeiçoamento da CNC fresadora, com o desenvolvimento da WOKA, um sistema que atualiza a tradição da construção dos povos indígenas na qual os moradores projetam e constroem suas próprias casas, através do uso de plataformas que permitem que a própria pessoa projete e construa.

Figura 1 – Processo de fabricação digital na LAGER.< http://www.mom.arq.ufmg.br/lagear/wp-content/uploads/2014/09/woka_diagrama.png> Acesso em 25 de abril de 2015>>

 O Fab Lab é uma rede de compartilhamento de conhecimentos, conectada com uma comunidade mundial de empreendedores, alunos, educadores, técnicos, pesquisadores, fabricantes e inovadores, que possuem atuação local. A rede possui quase 450 laboratórios espalhados por mais de 60 países, formando uma rede única conectada para pesquisas e inovações. A Fab Lab é um movimento sem fins lucrativos, que visa democratizar o acesso as novas tecnologias de fabricação, incentivando o conhecimento aberto, o empreendorismo e o espirito “faça você mesmo”. No Brasil possuímos a Fab Lab Brasil Network. Além do laboratório com máquinas de fabricação digital, ferramentas eletrônicas e softwares desenvolvidos por pesquisadores do CBA-MIT, os organizadores do Fab Labs acreditam primeiramente, na necessidade da existência de pessoas que gerenciem este laboratório e mais, na presença da comunidade para o seu desenvolvimento. Dentre os atuais laboratórios membros da Fab lab Brasil Network estão: o Fablabsp, o Fablabrecife, o Garagem Fablab, e o Insper Fab Lab dentre outros espalhados pelo Brasil.

Figura 1 – Laboratórios Fab Lab no Mundo. http://fablabs.io/ acesso em 25 de abril de 2015.

Os laboratórios da Fab Lab, se destacam em virtude do local onde estão localizados, dos modos de financiamento e das equipes que trabalham no laboratório, podendo ser: FAB LABS acadêmicos, FAB LABS profissionais ou FAB LABS públicos. As inscrições para ser um membro da Fab Lab estão disponíveis em http://www.fablabbrasil.org/participe.

   

O que se Entende por Fabricação Digital e Prototipagem?

Nos últimos anos, o rápido avanço da indústria da computação, principalmente o desenvolvimento do CAD e dos métodos de projeto auxiliados por computador, propicia a área da arquitetura grandes avanços, e essa nova possibilidade tem causado grande impactos perceptíveis desde o início do projeto até a sua fase final da construção. Esse avanço, fez com que novas técnicas e metas fossem introduzidas no mercado, e assim novas ferramentas foram aparecendo, principalmente na vida do arquiteto. A fabricação digital e a prototipagem são responsáveis pela produção de modelos geométricos digitais diretamente para a produção de artefatos físicos, desde maquetes em escala e protótipos em tamanho real até peças finais para a construção, neste caso voltado para a área da arquitetura. O processamento tridimensional está se tornando um procedimento padrão, uma vez que seu uso permite a visualização, como colaboradora da compreensão espacial, bem como complemento e caminho para a confecção de modelos rapidamente prototipados. Esse método de produção se destina a produzir copias idênticas de um mesmo produto, sendo um sistema adaptável para produção de uma ampla variedade de formas diferentes. Esse método é conhecido como “mass customization”.

Série de imagens com o desenho em RhinoCAM e foto do mesmo fragmento no contexto da obra construída. A geometria não-euclidiana de Gaudí fez com que sua obra fosse considerada um mistério. Hoje, com os programas de CAD é possível criar modelos geométricos paramétricos das formas desenhadas à mão pelo arquiteto.
Fonte: disponível em:<http://au.pini.com.br/arquitetura-urbanismo/177/imagens/i81049.jpg>  Acesso em: 10/04/2015.

A produção agora passa a ser coordenada por um sistema de computador, diferentemente do processo construtivo nos métodos antigos. Os métodos de produção automatizada podem ser classificados de acordo com sua finalidade, pelo número de eixos com que trabalham e segundo a maneira com que produzem os objetos.

 Quanto a finalidade podem ser destinados a produção de protótipos, conhecida como prototipagem; ou destinados a produção de produtos finais para serem empregados diretamente na obra, referidos como sistema de fabricação ou manufaturas.

Quanto ao número de dimensões podem apresentar tipicamente duas dimensões, duas dimensões e meia e três dimensões conhecido como 3D, considerados como efetivamente tridimensional.

Modelação 3D e Fabricação digital em impressora 3D 

Fonte: disponível em <https://lh4.googleusercontent.com/CprENknQEORxq2fHp98zW9s8EIXNjgw0b5Eepkhk0YsoFygeZR_2PrxpmDnG7lZMID

WekvC3jmrzPIgrzv8nytknFiDXgrYSeKZqTl1CBa-X9p45bXc> Acesso em: 10/04/2015.

Na confecção dos objetos, eles podem ser do tipo subtrativo, formativo ou aditivo. No sistema subtrativo, um bloco de material é desbastado seletivamente por fresas que se movem automaticamente em diversas direções (tipicamente em três eixos), ou ainda com o auxílio de um eixo rotatório que movimenta o bloco para diminuir a necessidade de deslocamento da fresa. Já o sistema formativo, assemelha-se a um molde versátil, sendo capaz de se adaptar a diferentes formas. No sistema aditivo, as camadas de material, são sobrepostas sucessivamente, até que o objeto tridimensional seja formado. Neste último caso, ocorre a necessidade de um software para criar fatias horizontais do modelo digital, que são impressas, solidificadas ou cortadas, e coladas umas sobre as outras.

Os métodos de produção ainda podem ser subdivididos de acordo com o tipo de material que utilizam: sólido, líquido ou em lâminas.

Modelação 3D e Fabricação digital em impressora 3D  Marcenaria de prototipagem criada pelo designer e empreendedor, Pedro Terra.

Fonte: disponível em: https://queminova.catracalivre.com.br/wp-content/uploads/sites/2/2014/08/IMG_1645-1024x1024.jpg Acesso em: 10/04/2015.

Através da evolução digital, tanto a fase do projeto quanto da construção, utilizando os equipamentos de prototipagem e fabricação digitais, estão modificando e renovando a maneira como o arquiteto projeta e chega ao produto final.

Referências Internacionais em Prototipagem e Fabricação Digital na Arquitetura

No Brasil, as aplicações da prototipagem e fabricação digital na arquitetura, ainda são incipientes, mas no exterior as principais universidades americanas e européias disponibilizam para seus alunos e pesquisadores, laboratórios com equipamentos de diferentes técnicas em prototipagem e fabricação digital, como o Digital Design Fabrication Group do Massachusetts Institute of Technology (ddf.mit.edu), o I-made da Ball State University (ww.bsu.edu/imade), o Architecture and Digital Fabrication da Swiss Federal Institute of Technology in Zurich (www.dfab.arch.ethz.ch) e o CAMLab da Delft University of Technology (www.bk.tudelft.nl/live/pagina.jsp?ide=0681ceeb- 180e-42a9-8a08-1905b377c130&lang=nl),  o IaaC Institute for Advanced Architecture of Catalonia (Spain), dentre outros. 

Solar House, Solar Decathlon Madrid 2010, Iaac Barcelona

Fonte: disponível em http://i237.photobucket.com/albums/ff312/abcinfohabitar/infohab34302.jpg Acesso em: 03/04/2015.

O Massachusetts Institute of Technology (MIT), além de ser  um dos primeiros centros de pesquisa a trabalhar com fabricação digital e prototipagem é o responsável por implantar os primeiros laboratórios de fabricação digital, os FAB LAB, ao redor do mundo.

Vários escritórios de arquitetura ao redor do mundo também optaram pelo uso dessas técnicas, como o Foster & Partnes (Inglaterra), Garofalo Architects (Estados Unidos),  Gehry Associates (Estados Unidos), Zaha Hadid (Inglaterra),  e revelam que vêm obtendo resultados impressionantes em termos de qualidade e produtividade. 

                                                    

     FlexBrick ETH Zurich, 2008-2010, processo de fabricação por manufaturas.

Fonte: disponível em http://i237.photobucket.com/albums/ff312/abcinfohabitar/infohab34303.jpg Acesso em: 03/04/2015.

                                                 

Alguns Polos Nacionais com Trabalhos em Prototipagem e Fabricação Digital na Arquitetura.

No Brasil e no mundo encontramos alguns polos de pesquisas na área                de fabricação digital e prototipagem em arquitetura, alguns projetos a nível de pós graduação e alguns workshops com ênfase no assunto. No Brasil a USP - Universidade de São Paulo - é um dos maiores centros acadêmico com atividades de pesquisa na área, mas ainda temos instituições como o Mackenzie com estudos exploratórios sobre produção digital de maquetes arquitetônicas, prototipagem rápida e fabricação digital para arquitetura e construção: definições e estado da arte no brasil. Ambas pesquisas do ano de 2008 e disponíveis em PDF no site da instituição. http://www.mackenzie.br/dhtm/seer/index.php/cpgau/search/search.

Já o programa de pós graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília possui um laboratório de fabricação digital e customização em massa, com o objetivo de oferecer infra estrutura física ao grupo de pesquisa que está desenvolvendo projetos sobre: aprendizado baseado em problemas em ensino de arquitetura; ensino à distância de projeto de arquitetura; fabricação digital; prototipagem rápida.  Mais informações sobre seus projetos estão disponíveis em http://www.ppgfau.unb.br/2014-06-03-18-22-28/laboratorios-nucleos#link-5  e   http://lecomp.fau.unb.br/moodle/

A UNICAMP - Universidade Estadual de Campinas - também tem trabalhos a nível de tese de doutorado  no estudo da Inserção da prototipagem e fabricação digitais no processo de projeto. Disponível em http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/document/?code=000442574  

Para quem se interessou sobre o assunto é muito interessante conhecer o  site NOMADS USP disponível no link, http://www.nomads.usp.br/site/  pois eles tem disponíveis alguns estudos, workshops e relatos de práticas na área.

Ampliação da relação entre arquitetura e ferramentas digitais.

O campo da Arquitetura atualmente vem se transformando e desenvolvendo, embasado em   pesquisas desenvolvidas em comunicação, interação, computação gráfica, prototipagem, interfaces tangíveis, conectividade móvel, e outras mediações que envolvem os processos de design. Essas tecnologias alteram nossa percepção espacial e mudam a maneira como nos relacionamos uns com os outros. Para Usman Haque (apud PRATSCHKE 2009), “já não é possível pensar em Arquitetura como algo estático e imutável. Em vez disso, devemos vê-la como dinâmica e ágil.”

Fonte: disponível em: <http://www.nomads.usp.br/pesquisas/cibersemiotica/node/4>. Acesso em: 03/04/2015.

 Pavilhão experimental concebido  e realizado por estudantes de arquitetura no campus da Universidade de Ciências Aplicadas em Detmold, na Alemanha.
Fonte: disponível em: <http://maisarquitetura.com.br/boxel-arquitetura-de-pavilhao-por-schweynoch-henri>. Acesso em: 03/04/2015. 

Museu do futuro. Inauguração prevista para 2017 na cidade de Dubai, dedicado à inovação, design e tecnologia do mundo.
Fonte: disponível em: <http://www.institutobramante.com.br/mundo-arquitetura/>. Acesso em: 03/04/2015. 

 Intervenção arquitetônica feita em Manhattan através de uma exposição digital desenvolvida pelo studio Harvent Light. 
Fonte: disponível em: <http://www.passionforideas.com.br/passionforideas/?p=2700>. Acesso em: 03/04/2015.