Design, prototipagem rápida e seus meios-Parte III

Diferenças entre processos

Ha muitos outros sistemas, disponíveis comercialmente ou sob pesquisa e desenvolvimento, baseados em diferentes processos. Dentre estes se incluem o Shape Deposition Manufacturing (SDM) e Three Dimensional Printing (3DP). A tabela abaixo resume as características dos processos mais conhecidos e de Prototipagem Rápida atualmente disponíveis. A tabela abaixo resume as características dos processos mais comuns de Prototipagem Rápida atualmente disponíveis.


Ferramentas de Software

O primeiro pré-requisito para a utilização de um sistema de Prototipagem Rápida e a modelagem das formas e geometrias pretendidas através de um ambiente CAD. O modelo 3D matemático é usualmente exportado pelo pré-processador CAD através de um arquivo, geralmente no formato STL. Este formato é a representação geométrica da peça a ser produzida, utilizando uma malha de triângulos. Em alguns casos irregularidades estão associadas a esta maneira de representar a geometria matemática, como furos, partes sobrepostas ou lacunas nos limites das superfícies, além das imperfeições que podem ocorrer devido ao numero limitado de triângulos na malha de representação das formas geométricas. Para tratar com estas irregularidades muitas ferramentas estão comercialmente disponíveis pare manipular arquivos STL, validando estes arquivos e reparando os problemas usualmente encontrados. A manipulação é possível através do uso de ferramentas de visualização com sombreamento e dimensionamento da peça. A quantidade e qualidade de triângulos em um arquivo STL pode ser otimizada, criando modelos mais precisos e realísticos. Outros formatos de arquivos são comumente utilizados para esse fim, como por exemplo, o de extensão IGES. Diferente do STL o IGES apresenta um maior número de informações do modelo em questão e por conseqüência um maior peso em seu tamanho.

Várias ferramentas de conversão estão disponíveis, devido à diversidade de formatos para representação geométrica, permitindo a conversão de diferentes formatos em STL. A maioria dos padrões comuns para a representação geométrica de dados é: IGES, Initial Graphics Exchange Specification (Padrão ANSI), STEP - Slandard for the Exchange of Product Model Data (Padrão ISO 10303) e VDA-FS (Padrao DIN). Há também ferramentas para a conversão de imagens médicas, como Tomografias computadorizadas (CT) e Ressonância Magnética (MRT) em formato STL.

Estas ferramentas incorporam recursos para compensar mudanças na forma do protótipo devido à contração e deformidades intrínsecas de alguns processos de Prototipagem Rápida ou para compensar um revestimento posterior ou trabalhos de acabamento. Outros recursos destas ferramentas permitem a união de diferentes modelos em STL e também criar um novo (editando), mudando a forma do modelo, inserir furos, criar pinos de união, cortar partes do modelo, etc. Com estas ferramentas é possível a criação de modelos ocos e superfícies finas, otimizando o tempo e material gasto, levando em consideração redução de problemas de deformação. Em alguns processos baseados em líquido, se faz necessário uma ferramenta para a geração automática de estruturas de suporte.

Um exemplo de uma ferramenta muito especializada na área de Prototipagem Rápida é um sistema desenvolvido no Laboratório de Prototipagem Rápida do BIBA na Alemanha o qual apóia usuários na busca por melhores soluções na geração de protótipos baseados em dados matemáticos desenvolvidos em CAD. A seleção e baseada em informações sobre materiais, máquinas, processos e protótipos.

Prototipagem Rápida, aplicações e limitações

As técnicas de Prototipagem Rápidas têm sido aplicadas com sucesso na fabricação de protótipos funcionais e ferramentas para produção em massa. A produção de protótipos funcionais é ainda, em alguns casos, um processo caro e que consome muito tempo, devido à relação de tamanhos e maquinário.

De acordo com Hilton, o uso das técnicas de Prototipagem Rápida na fabricação de ferramentas pode reduzir em 75% o tempo de desenvolvimento. Não reduzindo apenas o tempo, mas também o custo de desenvolvimento do produto. Como exemplo os fabricantes de brinquedo, poderiam utilizar tecnologias de Prototipagem Rápida para suprir suas necessidades de produção em larga escala do mesmo produto em um tempo limitado, com desenvolvimento de novos produtos pare cada época do ano.

Peças produzidas através de técnicas de Prototipagem Rápida são cada vez mais usadas para produção de pré-séries e produção de alto e baixo volume. Por exemplo, a Ford Motor Co. , utiliza técnicas de Prototipagem Rápida para produzir moldes metálicos para uma peça plástica na linha Explorer.

ASHLEY relata que a gerencia da Ford acredita que os novos processos resultaram em economia de 30% a 50% nos custos e tempo para produção de ferramentas. Tecnologia para fabricação de ferramentas para produção em massa já tem sido desenvolvida de forma bem sucedida.

Outra principal aplicação para Prototipagem Rápida tem sido a produção rápida de modelos pare fazer peças para visualização, marketing visual, ou alguma outra aplicação onde o protótipo pode representar uma importante função para melhor comunicação, teste, simulação, ou simples visualização. Além disso, as tecnologias de Prototipagem Rápida possibilitam a produção de peça complexas que são impraticáveis ou impossíveis de construir com métodos tradicionais.

O desenvolvimento de ferramentas para converter imagens CT ou MRT em formato STL propiciam a integração entre estas imagens com máquinas de Prototipagem Rápida, abrindo um novo campo de aplicações. Cirurgias e próteses podem ser mais bem planejadas implicando em menor tempo e sofrimento na recuperação de pacientes.

Análise por computador - Elementos finitos e estática linear de tensões

Os softwares de CAE (Engenharia Assistida por Computador) utilizam modelos digitais para simular fenômenos físicos reais através de métodos numéricos aproximados. Os sistemas CAE mais difundidos atualmente são baseados no método dos elementos finitos, o qual deduz um modelo desenvolvido com auxílio do CAD em muitas partes pequenas, resolvendo então em um conjunto de equações algébricas para obter os resultados desejados, em função do carregamento e das condições de contornos aplicados.

Os sistemas CAE já são razoavelmente difundidos entre os engenheiros mecânicos e civis, principalmente para a realização de cálculos estruturais envolvendo tensões estáticas lineares. Entretanto, existem inúmeras situações mais complexas em que este tipo de cálculo acarreta dificuldades práticas e imprecisões importantes.

Por exemplo, para se analisar a resistência mecânica do quadro de uma bicicleta com o uso de um sistema CAE tradicional, seguiríamos as seguintes etapas: desenhar a geometria da bicicleta, definir os materiais envolvidos, definir as forças externas que a estrada exerce sobre a bicicleta enquanto esta se movimenta, definir as condições de contorno, processar os cálculos e interpretar os resultados. Tal exemplo evidencia uma pergunta inerente a este tipo de análise - "Quais são os valores das forças exercidas pela estrada sobre as rodas da bicicleta enquanto esta se movimenta?" A resposta a esta questão freqüentemente não está prontamente disponível, exigindo a realização de experiências práticas ou a adoção de hipóteses simplificadoras. Com a recente tecnologia de simulação de eventos mecânicos, não existe mais a necessidade de se encontrar uma resposta a esta pergunta para se executar a análise de tensões por elementos finitos.

O 1º Prêmio Amapá Design tem como objetivo promover e estimular a busca pela inovação nos ambientes de hotéis e restaurantes de Macapá por meio da inserção de novos produtos dos setores moveleiro e artesanato. Além desse diferencial, o prêmio irá valorizar projetos que reduzam impactos ambientais, utilizem de forma racional os recursos naturais e valorizem aidentidade da Amazônia.

O prêmio é aberto a estudantes de todo o país. As inscrições são gratuitas e vão até o dia 30 de setembro de 2009. Para mais informações acesse: www.ap.sebrae.com.br .

Tabela Ambiental - Natura

A tabela ambiental é uma iniciativa pioneira da Natura de colocar na rotulagem de suas embalagens e/ou na internet, seis indicadores que mostram a origem de suas matérias-primas e materiais de embalagem.

O objetivo da Natura é ser transparente e ter compromisso com a verdade. Outra intenção é mostrar os ganhos das iniciativas tecnológicas da Natura em prol do meio-ambiente.

A proposta da natura se baseia na tabela nutricional e busca através da idéia expor as características ambientais dos produtos. A partir de fatores ambientais existentes como: % detensoativos biodegradáveis, volume de diluição crítico, consumo de energia, emissão de gases de efeito estufa, além de quantificar a origem vegetal das matérias-primas desenvolvidas internamente na Natura.

Uma das principais preocupação quando a Natura construiu a tabela ambiental era criar parâmetros que o público em geral entendesse sem gerar dupla interpretação ou mesmo a incompreensão das informações apresentadas. A partir disso foram criados os indicadores de matérias-primas e indicadores de embalagens.

Indicadores de Matérias-Primas:

- Origem Vegetal Renovável: corresponde a toda parte da formulação dos produtos que teve sua origem de fonte vegetal.
- Origem Vegetal Natural: corresponde a toda parte da formulação dos produtos que teve sua origem de fonte vegetal e que não sofreu modificações em processos químicos.
- Com Certificação de Origem: corresponde a toda parte da formulação dos produtos que teve sua origem certificada.

Indicadores para as Embalagens:

-Material Reciclado: corresponde a toda parte da embalagem onde foi utilizado material reciclado pós-consumo, ou seja, componentes que já foram utilizados em algum produto e que foram reprocessados.
- Material Reciclável: corresponde a toda parte da embalagem que é possível reciclar depois que for utilizada, seja “up-cycling” (volta a se tornar uma embalagem dos produtos da Natura) ou down-cycling” (é utilizada para manufatura de outro produto, por exemplo, PET pode virar carpete).
- Número Recomendado de Refilagens: indica o total de vezes que a embalagem original pode ser reutilizada sem prejudicar sua aparência ou sua funcionalidade, e também sem alterar o produto.

Uma das premissas do projeto foi não aumentar o impacto ambiental, assim o estoque de frascos e cartuchos que não possuem a tabela não foram descartados. Além disso, produtos que tem embalagens pequenas, e, portanto não têm espaço para inclusão das tabelas, não terão cartuchos ou bulas incorporados apenas para sua colocação, como por exemplo batons. As informações de todos os produtos estão disponibilizadas no site da Natura.

Iniciativas como a da Natura mostram a preocupação de empresas que realmente estão preocupadas com os problemas ambientais, e não apenas aumentar o faturamento através de propagandas sobre o tema sustentabilidade. Esta iniciativa da inserção da tabela ambiental foi pioneira no segmento de cosméticos e a proposta ajuda na conscientização dos consumidores com relação as questões ambientais.

Diferentemente de uma nova tecnologia radical (breakthrough), que normalmente é protegida com patente ou registro, a Tabela Ambiental não tem esse tipo de proteção. Dessa forma, quem deseja utilizar a tabela em seus produtos, pode introduzi-la seguindo o exemplo da Natura de mostrar informações ambientais sobre os produtos.

De acordo com as normas ISO da séria 14.000, a Tabela Ambiental é considerada uma “auto-declaração ou também chamadas do tipo II”. Este tipo de declaração é voluntária, diferentemente da tabela nutricional que é atualmente um requisito legal para comercialização do produto. Existem ainda as do tipo I, onde uma terceira parte concede o selo a partir de critérios estabelecidos, por exemplo, o selo europeu the flower e do tipo III onde são necessários estudos de Avaliação de Ciclo Vida, ainda raros devido a complexidade da ACV.

Mais Informações em: http://scf.natura.net/Conteudo/Default.aspx?MenuStructure=5&MenuItem=9

Design, prototipagem rápida e seus meios-Parte II

As tecnologias de Prototipagem Rápida atualmente disponíveis diferem em alguns aspectos como o processo utilizado, materiais e precisão, porém todas utilizam o paradigma de construção do protótipo por camadas. Os itens a seguir apresentam brevemente algumas das tecnologias mais usadas de Prototipagem Rápida, suas descrições e características.

Tecnologias mais conhecidas:

Estereolitografia (SLA)

A stereolitografia usa a emissão de um laser, um conjunto óptico, e resina fotossensível para construir a peça, camada por camada. Primeiramente o objeto em matemática CAD e fatiado em camadas. Em uma varredura um feixe de laser ultravioleta contorna a camada correspondente sobre a superfície de um recipiente contendo a resina fotossensível. Quando exposto ao feixe de laser, a resina fotossensível muda do estado liquido para sólido, gerando uma única camada. O procedimento e repetido para a camada imediatamente acima até que a peça seja construída por completo. Cada camada é ligada a uma anterior por fusão. A peça completa é removida do compartimento. Como tratamento à peça é curada com a utilização de um forno especial. Formas de peças na qual tenham partes desconectadas ou salientes requerem estruturas de suporte para evitar que estas desçam para o fundo do compartimento ou flutuem livremente na resina liquida. Estruturas de suporte também são usadas para preencher partes internas que serão preenchidas com liquido, o qual pode comprometer a rigidez da peça.


Sinterização Seletiva à Laser (SLS)

Neste processo uma fina camada de pó termofundível é depositada sobre uma superfície com a ajuda de um rolo. Um feixe de laser de CO2 sinteriza as áreas selecionadas causando a aderência do pó nas áreas a serem formadas pela peça naquela camada em particular. Deposições sucessivas de camadas são feitas até que a peça esteja completa. O pó não sinterizado (fundido) pelo laser e removido quando a peça estiver completa. Este serve como uma estrutura de suporte para as partes salientes e desconectadas. A diversidade de materiais que podem ser usados neste processo é significativa quando comparado a outros processos. Alguns materiais disponíveis para SLS são: nylon, cera, poliamida, elastomero, cerâmica e metal com polímero aglutinante para aplicações em ferramental leve.


Modelagem por Deposição de Material Fundido (FDM)

Nesta tecnologia um polímero termoplástico aquecido ou cera e estrudado através de um bico posicionado sobre uma mesa x-y. O bico e controlado por um computador e deposita material nas áreas selecionadas de cada camada. O processo e repetido de baixo para cima até que a peça seja construída. A rápida solidificação do termoplástico permite fazer em alguns casos partes salientes sem a necessidade de estruturas de suporte, mas em maioria são necessárias a criação de estruturas suportes para a modelagem.


Fabricação por Laminação do Objeto (LOM)

O processo LOM, já em desuso, utiliza a deposição sucessiva de folhas de materiais como filmes plásticos, papel, tecido, ou folhas metálicas para construir a peça camada por camada. O modelo matemático da peça desenvolvida em CAD é secionado para gerar as fatias correspondentes as camadas. Com o uso de um feixe de laser, o contorno da camada secionado é cortado na folha. Usando um rolo aquecido, a camada e unida a anterior e o processo continua até que a peça seja finalizada.


Solid Ground Curing (SGC)

Como na estereolitografia, SGC utiliza um fotopolímero liquido, sensível a luz ultravioleta, mas constrói a peça de uma maneira diferente. Inicialmente, uma máscara que permite ser reescrita e produzida para cada camada, sendo inserida sobre um vidro entre uma lâmpada ultravioleta e o polímero líquido. Uma fina camada de fotopolímero é espalhada. A luz ultravioleta passa através da mascara e endurece as áreas expostas do liquido imediatamente na camada, por completo. O maior benefício do uso de uma lâmpada ultravioleta e que a resina não requer pós-cura. A resina não curada e removida e reaplicada com cera para preencher todas as cavidades vazias, eliminando a necessidade de estruturas de suporte. A cera e cristalizada e a camada é polida para produzir superfícies lisas. A próxima camada e depositada usando o mesmo procedimento.

Continua...
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IDW - Design Weekend 2009

ACV Análise do Ciclo de Vida - Parte II

A importância da ACV

O desenvolvimento tecnológico e a crescente sofisticação dos processos de produção possibilitaram a existência de diversas alternativas para produtos ou serviços com finalidades semelhantes. Em particular, desde a primeira crise do petróleo (no início da década de 70), o mundo intensificou a busca de formas alternativas de energia e a melhoria dos processos para otimizar a utilização dos recursos naturais.

Diversos estudos e iniciativas foram empreendidos naquela época. Embora a maioria desses estudos tivesse focalizado a questão energética, alguns deles chegaram a considerar, ainda que de forma superficial, vários aspectos ligados à questão ambiental, incluindo estimativas de emissões sólidas, líquidas ou gasosas.

A sociedade foi atribuindo cada vez mais importância às questões ambientais. Isto suscitou a necessidade de desenvolvimento de abordagens e ferramentas de gestão que possibilitassem às empresas (e, de uma maneira mais geral, às diversas partes interessadas da sociedade, como governo, institutos de pesquisas e outros) avaliar as conseqüências ambientais das decisões que tomavam em relação aos seus processos ou produtos.

Um dos primeiros problemas surgidos foi como comparar produtos ou processos distintos, do ponto de vista das suas conseqüências ambientais. Esta tarefa, aparentemente fácil, mostrou-se extremamente complexa em função da necessidade de estabelecimento de critérios comuns de comparação e da necessidade de uma abordagem completa do que se passou a chamar o ciclo de vida do produto.

É importante destacar que ficou evidente que já não era suficiente comparar as conseqüências ambientais apenas do processo de produção, por exemplo, sem levar em consideração as conseqüências ambientais de todas as outras fases da vida de um produto.

Para resolver esse problema desenvolveu-se a ferramenta de avaliação do ciclo de vida de produtos, materiais e serviços. Ela consiste em um método para a avaliação dos sistemas de produtos, desenvolvimento de materiais ou serviços que considera os aspectos ambientais em todas as fases da sua vida, estabelecendo vínculos entre esses aspectos e categorias de impacto potenciais, ligados ao consumo de recursos naturais, à saúde humana e à ecologia.

A utilização da ACV

Com a crescente conscientização da sociedade para as questões ambientais, os governos, trabalhadores, industriais e consumidores dos diversos países passaram a ter uma postura mais ativa visando à implantação efetiva de políticas mais responsáveis, na direção do que se designa de desenvolvimento sustentável.

Várias ações têm sido tomadas nesse sentido, que vão desde a elaboração de leis ambientais mais rigorosas à pressão hoje exercida pela sociedade sobre as empresas para a implantação de normas e sistemas de gerenciamento que garantam um mínimo de controle sobre seus processos e produtos.

As normas da série NBR ISO 14000 e, em particular, as normas relativas à Avaliação do Ciclo de Vida, têm sido reconhecidas pela sociedade como um instrumento eficaz nesse processo. Por isso, cada vez mais estão sendo utilizadas por todas as partes interessadas.

O método de ACV foi criado dentro de uma filosofia de ecodesenvolvimento e desenvolvimento sustentável, que procura equilibrar a visão de preservação ambiental com a necessidade de desenvolvimento tecnológico. A principal meta é transformar os fluxos de materiais unidimensionais em ciclos ecológicos que levem em conta todo processo desde a captação da matéria prima até o descarte. Assim, o processo de produção incorpora noções como reciclagem e reaproveitamento e não apenas produção e descarte.

Continua...
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29 de Junho - Dia Mundial do Design

Dia 29 de Junho é o dia mundial do Design e o Industrial Council of Societies of Industrial Design - ICSID convida designers de todo o mundo para iniciar eventos deste ano, refletindo sobre o tema "Desenho Industrial: o produto da criatividade humana". Este dia internacional de observância é celebrada a fim de elevar a consciência sobre os benefícios do desenho industrial em melhorar a nossa qualidade de vida.

Eventos relacionados para 2009 pelo mundo:

» Canadá: http://www.objectifiedfilm.com/ - Objectifield Film é um filma que documenta os processos criativos de alguns dos mais influentes designers de produtos do mundo, fazendo uma análise de como os objetos criados por estes designers influênciam nossas vidas.

» Chile: http://www.icsid.org/education/schools_list/member_list62.htm - O evento irá proporcionar uma discussão interativa refletindo sobre os desafios que definem o design industrial, e a competitividade no nosso contexto atual e futuro. O evento vai abranger quatro temas principais: sustentabilidade, responsabilidade social, inovação e institucionalidade.

» Colombia: http://www.pastodisena.blogspot.com/ - Exposição ReUse - mostra produtos desenvolvidos a partir de resíduos. De 30 de Junho a 8 de Julho.

» Finlândia: http://www.finnishdesigners.fi - A associação de designer farão um passeio de trem por Helsinki para celebrar o dia mundial do design.

» Alemanha: http://www.red-dot.de/ - No dia 29 os vencedores do prêmio red dot: Product Design 2009, onde serão homenageados em uma cerimônia festiva no Essen Aalto Theater por eminentes representantes de design, empresas, e da política. O red dot museum vai mostrar o design award-winning de produtos em uma exibição especial que será executado a partir de 30 de Junho a 26 de Julho de 2009.

» Espanha: http://www.icsid.org/smallbox4/file.php?sb4a3fb6ee4fb69 - A Associação de Design Industrial irá acolher uma conferência intitulada "The making of...Environmental aspects in contract furniture" na Fundação Palo Alto, em Barcelona, em 29 de Junho de 2009. Os participantes receberão uma visita guiada à exposição Prêmio Design para Reciclagem antes da conferência.

Mais informações: http://www.icsid.org/events/events/calendar376.htm
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23º Prêmio Museu da Casa Brasileira

Lançado o 23º Prêmio Museu da Casa Brasileira. O prêmio tem por objetivo reconhecer a excelência no design brasileiro e, desta forma, incentivar seu fortalecimento e disseminação.

Categorias: - Mobiliário; - Protótipo em mobiliário; - Utensílios; - Protótipos em utensílios; - iluminação; - Protótipos em iluminação; - Têxteis; - Protótipos em texteis; - Equipamentos eletroeletrônicos; - Protótipos em equipamentos eletroeletrônicos; - Equipamentos de construção; - Protótipos em equipamentos de construção; - Equipamentos de transporte; - Protótipos em equipamentos de transporte; - Trabalhos escritos publicados; - Trabalhos escritos não publicados.

Participação: Individual ou em grupo.

Inscrições: até 17 de Agosto de 2009.

Mais informações em: http://www.mcb.org.br/

Talento Volkswagen Design 2009

O Talento VW Design 2009 abre caminho para a reflexão sobre o futuro próximo, visando estimular propostas de veículos que tenham como principal finalidade otimizar as relações de tráfego e trânsito, permitindo essencialmente o prazer de dirigir e a privacidade do indivíduo, e incluindo a minimização dos impactos ecológicos e sociais tanto na produção quanto na circulação dos mesmos.

Tema: "VW urbano" - O VW urbano em 2029: - Prazer de dirigir e privacidade; - A Era Verde.

Categorias: - Shape Design; - Design de Acabamentos: Color & Trim.

Inscrições e envios de trabalhos: de 04 de maio a 31 de julho.

Participação: Apenas estudantes universitários que estiverem no último ano de Desenho Industrial com habilitações em Projeto de Produto / Programação visual; Design de interiores e acabamentos; Moda e Arquitetura, durante o período de 2010.

Para mais informações: http://www.vwbr.com.br/design/

Inovação e design - MOB

Inovação e design como motor anti-crise, sustentabilidade, inclusão, cidadania, qualidade de vida e negócios. As novas idéias, estratégias, tendências, em quatro grandes temas:

Mais de 15 convidados estrangeiros, incluindo personalidades mundiais do design, membros da imprensa e formadores de opinião. Além de personalidades do empresariado, governo, indústria, design e imprensa nacional.

Executivos como Bruce Claxton, VP de Design Integration da Motorola no mundo
Educadores como Eric Anderson, professor da Carnegie Mellon e presidente da IDSA. Estrategistas de marca e design como Aura Oslapas, consultora de empresas da Fortune500. E o lendário Tucker Viemeister, chamado de guru pela BusinessWeek e designer do Oscar 2009.

MOB Design é a Mobilização da Objeto Brasil em prol do design e da inovação em todo o setor produtivo.