Neste processo a imagem a ser aplicada o produto é gravada em uma placa de aço, cobre ou náilon (clichê), da qual a tinta é transferida para uma almofada de silicone, chamada de tampão e pôr fim ao produto (ASHBY et al, p. 319, 2011). As etapas do processo são descritas por Ashby (et al, p.319, 2011):
1- Gravação no clichê da imagem a ser transferida;
2- Compressão do tampão contra o clichê para transferência de tinta; 3- Compressão do tampão contra a superfície a receber a aplicação; 4- Transferência da tinta à superfície.
A passagem da tinta para o produto, na etapa 3, se dá uma vez que a superfície para aplicação apresente maior aderência que o tampão. As vantagens
deste processo são o baixo custo ferramental, a capacidade de imprimir sobre superfícies irregulares e qualidade nos detalhes.
4.3 ABS
O ABS ou acrilonitrila butadieno estireno é um polímero termoplástico que apresenta boas propriedades físicas e sensoriais e é utilizado principalmente para eletrodomésticos e eletroeletrônicos. Lima descreve o ABS:
Apresenta cristalinidade muito baixa, excelente acabamento superficial e custo médio. Suas propriedades são a rigidez, boa resistência mecânica a impactos e boa aparência após processamento, não só por seu alto brilho como também pela capacidade de reproduzir detalhes com extrema precisão (textura, logotipo, brilho intenso, etc.) (LIMA, p.157, 2006) O mesmo é obtido pela copolimerização dos polímeros acrilonitrila, butadieno e estireno onde cada um fornece uma propriedade física. A acrilonitrila dá resistência térmica e química, o butadieno dá ductilidade e resistência e o estireno dá uma superfície brilhosa, fácil de usinar e a custo mais baixo (ASHBY et al, p. 215, 2011)
A Intelbras trabalha com a injeção de ABS branco ou preto em seus produtos, podendo haver injeção em peças coloridas contanto que se justifique tal demanda. A longevidade e resistência do material frente a radiação UV, causador do amarelamento das peças, pode ser obtido com estabilizadores UV também disponíveis para injeção na empresa.
5 REQUISITOS
Tendo em vista a premissa da empresa de oferecer soluções eficientes, melhores que a concorrência, fabricação de baixo custo, a capacidade de produtiva da matriz e a viabilidade legal de utilização da solução as premissas e requisitos são apresentados na Tabela 13:
Tabela 13 - Necessidades e requisitos
Necessidade Requisito
Factível de injeção (aspecto financeiro)
Redução de peças: produto tampa/base Eliminação do sistema Gimbal
Factível de injeção (aspecto físico)
Dimensionamento máximo: 450x450mm Dimensionamento mínimo: 200x200 (distância entre eixos do rotor)
Peças injetadas em ABS branco ou pretos (chassi, carenagem e hélice), com 3º de inclinação para extração;
Boa performance e estabilidade
Peso máximo total de 5kg 4x rotores brushless 1200Kv 4x hélice de 240x110mm
1x bateria Lipo, 4200 a 5100mAh 11.1V 10C Alcance de rádio-controle de 6.000m a 8.000m Autonomia de 45min voo
Prover captação de imagem de qualidade
Unidade de captação VHD 1220 B;
Fixação no chassi com um amortecedor para cada parafuso Fonte: desenvolvido pelo autor
6 PROJETO CONCEITUAL
Para que o resultado de uma geração de alternativas, onde atributos de qualidade e identidade através de conceitos estéticos que se desejam atribuir ao produto sejam percebidos, é requerida a criação uma linguagem visual por meio de painéis semânticos que contemplem imagens que traduzam e exemplificam a mensagem a ser passada.
A Intelbras já contém no seu processo de desenvolvimento de soluções, atributos estéticos que todo produto deve apresentar conforme seu nicho. Para o segmento de produtos profissionais de uso distante, categoria na qual se enquadra um VANT, eles devem ser “discretos” ou “destacados”, sendo este último subdividido em aspecto de “robustez” ou “elegância”.
Se faz necessário então, encontrar e coletar por meio da pesquisa, produtos e imagens que traduzam esses conceitos para uma linguagem visual que se deseja atingir (Figura 23).
Figura 23 - Painel semântico
Com aporte do painel imagético para referências estético-formais, e visando o objetivo de diferenciação estética dos produtos analisados anteriormente, foi possível desenvolver a geração de alternativas em forma de desenhos e sketches. Neste processo toda ideia foi representada para que pudesse ser analisada a fim de identificar pontos positivos, os quais podem ser utilizados para refinamento.
Ainda assim se teve como ponto de partida o respeito pela arquitetura do quadrirrotor, estudada nos capítulos anteriores, que apontaram os componentes físicos que o compõe. Sendo assim os elementos da arquitetura do quadrirrotor, assim como a quantidade de cada um, são listados na Tabela 14.
Tabela 14 - Arquitetura do produto
Componente Quantidade Corpo 1 Microcontrolador 1 Receptor 1 Bateria 1 Módulo GPS 1 Motor 4 Hélice 4 ESC 4
Módulo de distribuição de energia 1
Unidade de captação de imagem 1
Módulo de transmissão de vídeo 1
Fonte: desenvolvido pelo autor
O resultado desta etapa (Figura 24 a 32) foi submetido à avaliação em conjunto com dois membros do setor de Design de Produtos da Intelbras.
Em primeira instância foram geradas alternativas modulares categorizadas como “plataforma de produtos” (Figura 24 a 26), nas quais “trata-se do desenvolvimento de famílias de produtos, de forma modular, que compartilham funções globais semelhantes, uma mesma estrutura física básica, e podem ser identificadas como produtos distintos” (ROZENFELD et al, p. 263, 2006). Para tal, foram ilustradas alternativas compostas por uma tampa e um chassi/base plano, prevendo neste último, uma área na região externa do produto destinada à fixação de um dos modelos de captação de imagem da empresa de até 500 gramas.
Figura 24 – Alternativas de VANT modular
Fonte: desenvolvido pelo autor Figura 25 – Alternativas de VANT modular
Figura 26 – Desenvolvimento de tampas para VANT modular
Fonte: desenvolvido pelo autor
Figura 27 – Desenvolvimento de tampas para VANT modular
Fonte: desenvolvido pelo autor
No entanto, durante a avaliação crítica com a equipe de design, esta abordagem não demonstrou bons resultados, tanto estéticos como técnicos. A exposição da câmera, como um corpo externo, demonstrava aspecto de fragilidade ao produto assim como poderia expor a mesma a riscos durante o voo e acarretaria
também na necessidade por mais elementos de fixação assim como constantes ajustes.
Em segundo momento foram desenvolvidas alternativas que explorassem uma unidade formal (Figuras 28 e 29), o que foi possível também pela escolha em adotar apenas os componentes eletrônicos necessários, excluindo o corpo polimérico da câmera, entre os componentes da unidade de captação de imagens.
Figura 28 – Alternativas com câmera integrada ao VANT
Fonte: desenvolvido pelo autor
Figura 29 – Alternativa escolhida - VANT com câmera integrada
A fim de promover a visualização da pregnância formal do produto, a peça que compõe a parte inferior do corpo foi também redesenhada também com mais atenção para concluir a etapa de geração de alternativas, sendo a última alternativa (Figura 29) o conceito escolhido para dar continuidade de desenvolvimento.
A execução de modelagem geométrica tridimensional via CAD (do inglês:
Computer Aided Design ou DAC, Desenho Assistido por Computador) foi iniciada
tendo como referência um esboço ilustrando o dimensionamento do molde apontado na tabela de requisitos.
A utilização de programas de modelagem virtual permitiu que os ajustes de dimensionamento do modelo levando em conta seus componentes fosse realizada concomitantemente. Para tal, foram construídos modelos volumétricos (Figura 30) de todos os componentes mencionados na Tabela 13.
Figura 30 – Modelagem dos componentes internos
Ao fim etapa conceitual pode-se gerar um modelo composto por três peças: a base que sustenta todos os componentes e peças, a tampa e a lente frontal, cuja transparência permite a câmera interna capturar as imagens (Figura 31).
Figura 31 - Modelo virtual
Fonte: desenvolvido pelo autor
A Figura 32 ilustra os detalhes conceituais desenvolvidos a fim de atingir o objetivo conceitual proposto. A Figura 33 a face inferior do produto, expondo seus apoios para aterrisagem e a Figura 34 e lateral do modelo.
Figura 32: Modelo final virtual - detalhes
Figura 33: Modelo final virtual - face inferior
Fonte: desenvolvido pelo autor
Figura 34: Modelo final – vista lateral
Fonte: desenvolvido pelo autor
Com o término do desenvolvimento do modelo virtual e haver realizado os ajustes necessários para conter os componentes citados, ilustrados na Figura 30, pode-se dar início à etapa de detalhamento.
7 DETALHAMENTO
Para a correta seleção e relação dos componentes da arquitetura, conforme suas especificações técnicas, há a necessidade de reunir tais dados para evitar eventuais falhas projetuais. Ao detalhar melhor os elementos que compõem e se relacionam na arquitetura do produto são possíveis obter uma estruturação dos sistemas, subsistemas e componentes (SSC). No mesmo (Quadro 1), são especificados quais os itens serão fabricados ou comprados, permitindo nas etapas futuras, uma estruturação a fim de lançar a busca por fornecedores, estruturação da cadeia produtiva como também a visualização de pontos de melhoria deste projeto (ROZENFELD et al, 2006).
Quadro 1 – SSC
Sistemas Subsistema Subsistema/componente
Estrutura Chassi Tampa
Base Lente frontal Fixação Porcas Parafusos Sustentação Motor Hélice
Eletrônicos Controle interno Microprocessador
Distribuição de energia Placa de distribuição de energia Fios
Navegação Receptor
GPS
Captação de imagens Lente
Chip
Energia Bateria
Legenda: Verde – Produzido na empresa; Vermelho – Fornecedores; Amarelo – Possibilidade de montagem SMT e COB; Azul -
As marcações verdes correspondem aos componentes que serão produzidos pela empresa. Os itens com marcação amarela são aqueles cuja capacidade produtiva da empresa podem viabilizar uma parte do processo de manufatura do componente através das máquinas de SMT. Entretanto é necessária uma avaliação mais criteriosa para o módulo de GPS e o Microprocessador, os quais dependem de software embarcado para funcionamento. A marcação amarela indica também que é de caráter da empresa avaliar as abordagens de fornecimento desses componentes. Já os itens com marcação vermelha são aqueles os quais a empresa depende totalmente de fornecedores externos para obtenção da peça final.
Neste ponto é possível identificar também as oportunidades de inovação para o produto final. O fato da empresa contar com tecnologia COB e SMT permite estudar a possibilidade de abordagens projetuais de DFM (do inglês: Design For
Manufacturability - Design para Manufatura) e DFA (do inglês: Design for Assembly -
Design para Montagem) sobre o projeto, a fim de reduzir os processos de manufatura e montagem assim como a quantidade de componentes necessários aqui apresentados. Estas mesmas abordagens já se encontram embutidas, em parte, no requisito projetual de um produto que fosse composto por uma tampa e uma base. Uma reavaliação projetual por parte da empresa pode ser realizada tendo em vista que as abordagens citadas trazem resultados positivos.
Com o intuito de aprimorar o SSC, é importante prover detalhes, por meio de desenvolvimento de listas com as especificações técnicas de cada item. Apesar da simplicidade estrutural e dos componentes do quadrirrotor, é importante ressaltar que sua arquitetura pode ser identificada como modular integral. A mesma é descrita como uma arquitetura onde cada módulo compartilha informações e opera em função dos demais. Por consequência, a alteração de uns destes módulos requer constante reavaliação do desempenho das funções finais do produto com a possibilidade até de re-projeto. (ROZENFELD et al, 2006)
Na carência do encontro de referências científicas ou técnicas sobre o voo do quadrirrotor, foram consultados websites que transcreveram dados com base na experimentação individual. Os mesmos recomendam que a força mínima de
sustentação que os rotores devem oferecer é duas vezes superior o peso total do VANT (LIANG, 2013). Somando as massas dos componentes listados na Tabela 14, nas quantidades específicas de cada, pode-se obter o peso inicial a ser sustentado para voo, sendo o valor deste de 720 gramas. Seguindo a recomendação citada, foram utilizados como referência quatro motores de 1100Kv da empresa “RC Tiger Motor”. Segundo a mesma, em conjunto de uma bateria 11.1V, com taxa de descarga 10C, e hélices de 254 milímetros de comprimentos são capazes de gerar até 2 Kg de empuxo.
A Tabela 15 tem como finalidade especificar todos itens embarcados nos sistemas e subsistemas, tanto para aquisição como eventuais estudos de alterações ou fabricação.
Tabela 15 -Especificação das peças
Peça Altura (mm) Largura (mm) Comprimento (mm) Massa unitária em gramas Outros dados Marca
ESC 8 20 42 11 12A BLHeli
Motor 24,5 ⌀27,5 45 RCTiger Hélice 15 ⌀254 20 10 Passo 3.3in RCTiger Receptor 8 17 35 17 DJI GPS 10 ⌀46 ⌀46 21 DJI Microprocessador 12 50 35 50 DJI Bateria 26 42 137 330 5100mAh - 11.1V 10C- 3 células TATTU Placa de distribuição de energia 8 50 50 Câmera 720p Intelbras Vídeo-transmissor 10 45 45 40
Do ponto de vista das três peças do corpo a serem fabricada na empresa, se fez necessária uma avaliação inicial dos ângulos de extração, identificados nas figuras 35, 36 e 37, onde as áreas nas cores vermelho e verde sinalizam as faces que não apresentam obstrução para extração da peça do molde.
Figura 35 - Análise de extração da lente
Fonte: desenvolvido pelo autor
Figura 36 - Análise de extração da tampa
Figura 36 - Análise de extração da base
Fonte: desenvolvido pelo autor
A Figura 38 ilustra o posicionamento dos componentes do modelo. O desenvolvimento, determinação e especificação final das fixação e elementos para tal dos mesmos, serão definidos pelo departamento de Engenharia Mecânica da Intelbras.
Figura 38: Modelo explodido com componentes posicionados
8 CONCLUSÃO
O desenvolvimento deste projeto permitiu obter diferentes conclusões em cada etapa. Foi possível constatar, a princípio, a capacidade dos VANTs para se tornarem ferramentas de trabalho valiosas em diferentes setores pertinentes à segurança da sociedade, processo este, acelerado pelo baixo custo dos componentes e constantes oportunidades de evolução. Entre os exemplos no cenário brasileiro, estão o combate a focos reprodução do aedes aegypti o aporte de baixo custo para segmentos de segurança patrimonial e segurança pública.
Ao olhar o cenário nacional das empresas de VANTs, a empresa parceira estaria tomando a frente de um mercado sem domínio, oferecendo um produto que apresenta diferenciação estética, tanto dos modelos de hobby como de segurança, embarcado de tecnologias modernas com capacidade para operação nos diversos cenários do segmento de segurança.
Do ponto de vista da metodológico, o requisito de proporcionar uma solução cujo corpo seja composto em apenas duas peças não foi possível, e pode ser interpretado como um desafio para futuros projetos. A solução proposta, porém, atende a todos os demais requisitos, e apesar de conter mais elementos para compor o corpo do produto, demonstrou melhor conclusão estética que as demais alternativas que cumpriam com o requisito citado.
Fica em aberto, porém, para etapas futuras do projeto, uma reavaliação das demandas de projeto, a fim de enriquecer o projeto, captando necessidades oriundas de clientes potenciais ou usuários, gerando novos requisitos a serem adicionados ao projeto, caso se considere necessário, tendo em vista que foi não possível obter respostas na tentativa de contato e questionamentos realizados às empresas de segurança privada.
Ainda assim e por fim, o projeto atinge seu objetivo geral, concluindo num modelo de VANT de baixo custo, de poucas peças, passível de produção e manufatura pela empresa parceira, com os atributos desejados.
REFERÊNCIAS
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WIRTH, Almir. Eletricidade & eletrônica básica. 4ª ed., rev. Rio de Janeiro, RJ: Alta Books, 2013.
Data: Dezembro de 2016
Instituto Federal de Santa Catarina Trabalho de Conclusão de Curso
Desenhista: Rodrigo Azambuja Departamento Acadêmico de Metal Mecânica
Curso Superior de Tecnologia em Design de Produto
Desenho 01
Escala 1:5 Cotas: milímetros
Data: Dezembro de 2016
Instituto Federal de Santa Catarina Trabalho de Conclusão de Curso
Desenhista: Rodrigo Azambuja Departamento Acadêmico de Metal Mecânica
Curso Superior de Tecnologia em Design de Produto
Desenho 02
Escala 1:1 Cotas: milímetros
Quantidade: 01 Material: Acrílico Cor: Transparente
Peça: Lente frontal
R5 R120 60 31 3 3
333
345
Data: Dezembro de 2016
Instituto Federal de Santa Catarina Trabalho de Conclusão de Curso
Desenhista: Rodrigo Azambuja Departamento Acadêmico de Metal Mecânica
Curso Superior de Tecnologia em Design de Produto
Desenho 03
Escala 1:5 Cotas: milímetros
Quantidade: 01 Material: ABS Cor: Branco
333
334
Data: Dezembro de 2016
Instituto Federal de Santa Catarina Trabalho de Conclusão de Curso
Desenhista: Rodrigo Azambuja Departamento Acadêmico de Metal Mecânica
Curso Superior de Tecnologia em Design de Produto
Desenho 04
Escala 1:5 Cotas: milímetros
Quantidade: 01 Material: ABS Cor: Preto
Data: Dezembro de 2016
Instituto Federal de Santa Catarina Trabalho de Conclusão de Curso
Desenhista: Rodrigo Azambuja Departamento Acadêmico de Metal Mecânica
Curso Superior de Tecnologia em Design de Produto
Desenho 05 Escala - d e f g h i j k l m ESC Módulo Wi-Fi Placa de energia Receptor RX Módulo GPS Placa controladora Bateria Tampa Hélice Motor 04 01 01 01 01 01 01 01 04 04 Cotas -