Os métodos CAD actualmente disponíveis de representação e visualização detêm ainda um desfasamento da realidade, pois possuem uma limitação: a barreira do ecrã de computador. O facto de o objecto não ser palpável, de não se encontrar ma- terializado no mundo real representa algumas limitações que forçam a construção de protótipos físicos para aferir questões de escala, ergonómicas, tácteis, entre outras. Já existem os sis- temas de realidade virtual, amplamente utilizados nos simula- dores da área automóvel, que permitem ao utilizador ‘entrar’ no mundo virtual, através de uns óculos e/ou de umas luvas que lhe dão a sensação táctil. É a chamada Realidade Virtual (RV), ou realidade imersiva – integração de elementos reais no mundo virtual. O sistema inverso ao da realidade virtual permite ao mundo virtual ‘entrar’ no mundo real do utiliza-
dor, através por exemplo de hologramas que projectam uma imagem tridimensional do objecto. É a chamada Realidade Au- mentada (RA) – integração de elementos virtuais no mundo real. No website da Toyota encontra-se disponível um sistema básico de realidade aumentada; apontando uma folha com um símbolo para uma webcam ‘aparece’ o carro na webcam, como se estivesse em cima da nossa folha. Através de movimentos da folha o carro ‘move-se’ e explodem os seus componentes.
Fig. 15. Tecnologia de reali- dade aumentada do modelo IQ da Toyota. Download do programa e da folha em: www.toyota.co.uk/cgi-bin/ toyota/bv/frame_start. jsp?id=iQ_reality.
4.2 Concepção
O CAD é uma ferramenta poderosa de geração e exploração da forma. A exploração de formas que analogicamente seriam difíceis ou impossíveis de definir tornam-se realizáveis com as superfícies NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines), que
Digitalização 3D
Os métodos computacionais vieram facilitar a determinação rigorosa das propriedades geométricas dos objectos através de processos de digitalização tridimensional. Podem considerar- se dois grandes grupos de métodos de digitalização tridimen- sional: os métodos passivos, em que se inclui a fotogrametria, e os métodos activos em que se inclui o varrimento laser 3D e a projecção de padrões de luz estruturada 26.
26 Na fotogrametria os
objectos são reconstruídos digitalmente por triangu- lação através de múltiplas imagens dos mesmos devidamente orientadas entre si. No varrimento laser 3D é projectado um feixe de luz laser linear ou plano que varre o objecto, sendo calculadas coordenadas de pontos do objecto através do princípio da triangulação óptica, do tempo de voo ou da comparação de fase. Na projecção de luz estrutura- da, é projectado um padrão de luz sobre o objecto sendo a sua morfologia determinada através da deformação do padrão. O resultado usual da digitali- zação 3D é o que se designa por nuvem de pontos. Uma nuvem de pontos é uma colecção mais ou menos densa de coordenadas (X, Y, Z) de pontos.
permitem também a criação de formas curvas e orgânicas. O design generativo teve as suas primeiras aplicações no design automóvel e aeroespacial, e tornou-se mais conhecido no iní- cio deste século. A nível da geração de formas, SOUSA (2010) descreveu dois processos: o design paramétrico e o design al- gorítmico.
O design paramétrico permite a exploração de uma grande va- riedade de formas, geradas pelo computador a partir de de- terminados parâmetros, e envolve a construção hierárquica de relações interdependentes entre diferentes componentes. Podem ser inseridos parâmetros tendo em vista princípios es- truturais, estéticos, ambientais, económicos, etc. Em vez de partir de uma forma particular, o designer parte de uma in- tenção baseada numa geometria regrada flexível. Traduz-se numa negociação entre a liberdade e a regulação, e embora seja um processo regrado podem surgir resultados inesperados que surpreendam o próprio projectista. Podem ser colocadas algumas questões na utilização destes processos, nomeada- mente a questão da autoria do projecto – o Homem ou a Má- quina? Os designers podem perder o controlo sobre o projecto e a ciência sobrepor-se à arte. Outro dos perigos é o facto das formas fantásticas geradas pelo computador aparentarem se- rem tão realistas que criam a ilusão de que são exequíveis na realidade, quando não são. As questões estéticas podem ser sobrevalorizadas em detrimento de factores sociais, históricos, económicos e materiais.
Porque o ciberespaço carece de materialidade, é livre de constrangimentos físi- cos (KALAY 2005: 372)27.
27 T.L. do original: “Because
Cyberspace lacks materiality, is free from physical cons- traints”.
Fig. 16. Corefab chair. 44 Soluções criadas a partir de uma animação digital de uma malha (www.digit-all. net/corefab/html/01.htm).
O design algorítmico, em vez de manipular directamente a geometria no computador, processa-se através da inserção de informações escritas (programação). Exemplos de design algo- rítmico são os fractais, a gramática da forma, e os algoritmos genéticos. O design algorítmico permite acelerar tarefas repe- titivas e explorar diferentes tipologias ao gerar um gerar um número infinito de formas, através da inserção de variáveis como o tempo. No entanto, o código é insuficiente para descre- ver a complexa geometria de um objecto.
A exploração do design move-se de um território estático e mensurável para um variável e topológico (SOUSA 2010: 82)28.
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4.3 Análise (CAE)
Os programas de simulação, análise, diagnóstico e reparação que auxiliam sobretudo os engenheiros, geralmente com base em modelos CAD 3D, são apelidados de Computer Aided Engi- neering (CAE) – Engenharia Assistida por Computador. Estes sistemas baseiam-se na representação artificial do mundo real – o termo ‘Imagineering, criado nos anos 90, resulta da junção das palavras ‘image’ (imagem) com ‘engineering’ (engenharia). Segundo MICHELL (1975: 142) existem três tipos de análise. (1) Nos métodos de análise experimental, são utilizados protó- tipos ou modelos físicos para testes térmicos, acústicos, estéti- cos, etc. Este é no entanto, comparado com os outros processos, caro e demorado. (2) Os métodos gráficos de representação são amplamente utilizados para verificações dimensionais e esté- ticas. (3) Os modelos matemáticos constituem o terceiro tipo de testes, e dependem das leis que governam o sistema em consideração, como as leis da estática e da resistência dos ma- teriais. Os modelos matemáticos podem ainda ser categoriza- dos de dois modos. (1) Estáticos, se a análise é efectuada num determinado momento; ou dinâmicos, se a análise é efectuada ao longo de um período de tempo. (2) Determinísticos, se as análises se basearem em modelos lógicos ou matemáticos (por exemplo, avaliação do desempenho estrutural, térmico, acús- tico e lumínico); ou estocásticos se a análise se basear em in- certezas ou acasos (por exemplo, analisar o tempo de espera no elevador).
28 T.L. do original: Design ex-
ploration moves from a static and metric territory to a vari- able and topological one
SOUSA (2010) atribui ao CAE três tipos de análise: (1) Análise de elementos finitos – cálculo de esforços, deformação, fadi- ga, transferências térmicas, distribuição do campo magnético, corrente de fluidos, etc. (2) Análise dinâmica de fluidos – en- volve condições mutáveis, como o vento, a temperatura, o fogo, o fumo e o ruído. (3) Análise de energia e ambiente – análise de sombras, reflexos, luz solar, iluminação, acústica, térmica, ventilação, corrente de ar e consumo de energia.
A simulação é frequentemente aplicada nas indústrias auto- móvel e aeroespacial, no teste de colisões e impactos. Certas simulações são tão realistas que esbatem as fronteiras entre o mundo real e o mundo virtual. A simulação não passa só pelo produto, abrange também vários campos nas diversas fases do processo de design, tais como a simulação do processo de pro- dução, da moldagem, a simulação de utilização (por exemplo o simulador de voos), a simulação de orçamentos, do processo de montagem, etc.
Fig. 17. Simulação de quinagem de uma chapa metálica no Autodesk Inventor Professional 2010 (inventorportugal.blogspot. com/2009_11_01_archive. html)
A grande vantagem de aplicarmos a simulação ao projecto de design é a minimização de trabalho da fase de engenharia e produção, bem como a detecção de erros numa fase mais preco- ce, antes de realizar protótipos, permitindo a redução de cus- tos e de tempo. Em vez da construção de protótipos e mode- los físicos, é possível simular com a mesma precisão objectos tridimensionais. O CAE permite resolver situações complexas que não poderiam ser resolvidas com os métodos tradicionais, diminui custos e aumenta a velocidade, quando comparado com modelos físicos, e permite a concretização de formas não convencionais, o que expande o mundo das possibilidades. Um outro aspecto revelador da utilidade e facilidade de uso destes programas é o facto dos resultados dos cálculos e análises apa- recerem de modo gráfico (como o uso de gamas cromáticas) e não matemático, o que ajuda à compreensão do fenómeno para os projectistas que não são especialistas no assunto. À medida que os resultados vão sendo mais fáceis de interpretar, mais os designers os poderão usar. (SOUSA 2010: 102)
Fig. 18. Análise do processo de soldadura no Pro/EN- GINEER (www.tristar.com/ software/proengineer.asp).
Os sistemas CAE (bem como alguns sistemas CAD) permitem também a obtenção de propriedades geométricas (dimensões, coordenadas, ângulos, perímetros, áreas, volumes, centros geo- métricos, momentos de inércia), e propriedades físicas (massa, peso, centro de massa, elasticidade, inércia). Forças dinâmicas como a gravidade, ou a acção do vento poderão ser aplicadas e simuladas.
Outra das funções possíveis é o controlo da conformidade. Hoje em dia existem várias normas internacionais de certificação, entre as mais conhecidas estão as normas ISO. A falta de cum- primento dos requerimentos leva a atrasos de entrega, recla- mações, multas, pobre satisfação do cliente e dano da imagem pública. Os relatórios e avaliações permitem comparar a con- formidade da produção, a lista do conteúdo reciclável, ou ava- liar a melhor e a pior localização de manufactura.
A sustentabilidade é outra das áreas que vem ganhando cada vez mais importância, pois as preocupações ambientais as- sumem um papel cada vez mais importante. O conceito de eco-design tenta integrar considerações ambientais no desen- volvimento, manutenção e ‘abandono’ do produto. A análise computacional do impacto ambiental está a ter um particular desenvolvimento na área da arquitectura, nomeadamente o software da Autodesk Ecotect Analysis permite a simulação da radiação solar e de sombras, a análise do desempenho ener- gético, térmico, acústico, lumínico e de ventilação, cálculo de custos, do volume de água utilizado, das emissões de carbono, considerando as variações climáticas ao longo de um determi- nado período de tempo. Permite gerar alternativas e potenciar alterações numa fase preliminar do projecto.