MODELAGEM E SIMULAÇÃO 3D EM PROJETOS
INTERDISCIPLINARES DE DESIGN
Aluno: Gerson Ribeiro
Orientador: Claudio Freitas de Magalhaes Introdução
O projeto trata de Modelagem e Simulação 3D em projetos interdisciplinares de design realizados no Laboratório de Modelagem e Simulação 3D do Departamento de Artes e Design da PUCRio. Visa introduzir e difundir a modelagem e simulação tridimensional digital -virtual e física em projetos de natureza multidisciplinar no âmbito do curso de pós graduação e graduação em Design da PUC-Rio. Inclui pesquisas em desenvolvimento de produtos, moda, ergonomia, design gráfico e digital. No escopo do projeto inclui-se o aprendizado de equipamentos a serem utilizados na captura de superfícies tridimensionais (scanner a laser e luz branca para obtenção digital de geometrias tridimensionais), equipamento para simulação e modelagem interativa sensorial (haptic device), equipamentos para impressão tridimensional física (sistema de Prototipagem Rápida, frezadora CNC e cortadora a laser), material computacional e acessórios eletrônicos para construção de protótipos com funções interativas. O projeto justifica-se para que estudantes de graduação e Pós-Graduação e pesquisadores do curso de Design possam auxiliar nas atividades de pesquisa. Torna-se importante ressaltar, também, a inovação e originalidade da presente proposta de um laboratório de simulação e modelagem 3D em uma instituição de ensino superior em Design no Brasil, integrando diversas áreas de conhecimento e disciplinas do design.
Objetivos
O presente projeto tem por objetivo viabilizar a utilização integrada do saber tecnológico em modelagem e simulação tridimensional virtual e física na formação de profissionais e pesquisadores aptos a atuarem em projetos nas diversas áreas do Design, tais como, Design de Produtos, Mídia Interativa, Moda, Animação e Arquitetura, a serem desenvolvidas por alunos, professores e pesquisadores do Departamento de Artes & Design da PUC-Rio e do Instituto Nacional de Tecnologia.
Metodologia
construção de modelos e protótipos com alta complexidade geométrica, e são escolhidos conforme as características do produto a ser representado/simulado.
Após a implantação dos equipamentos e treinamento para construção de modelos físicos para simulação de projetos desenvolvidos no primeiro ano desse projeto, mais alguns equipamentos foram comprados nesse segundo ano para ampliar as possibilidades.
Kinnect:
Para estudos com captura de movimentos, animação, escaneamento entre várias outras possibilidades.
Scanner Artec “S”:
Que é um modelo de scanner que usa a tecnologia de luz branca, ele é do modelo “S” de Small, o que quer dizer que tem boa precisão e resolução para peças pequenas e ele vem acompanhado por um poderoso software.
Fab@Home:
Esta é mais uma impressora 3D, assim como a Rap Man, ela é Open Source, e permite que façamos mudanças nela. O diferencial dessa impressora, é que ela permite imprimir com qualquer material que se enquadre dentro de alguns parâmetros.
Projeto de produto / graduação / aluno Angelo Tenan: em seu projeto final de uma moto
para viajem com bagageiro integrado e refil de baterias, foi editado e prototipado o chassi em escala reduzida para a apresentação do modelo final.
A esquerda, roda após a impressão e a direita o chassi já limpo.
A esquerda a roda sendo impa, e a direira, a montagem do protótipo.
Nesse trabalho, tivemos que partir o chassi em peças menores para que coubesse na área de impressão, e a roda ao ser imersa na solução para ser limpa do material de suporte, devido os raios serem muito finos a roda empenou. A solução foi coloca-la para limpar apoiada no seu eixo, como na imagem.
Projeto de produto / pesquisa / vários professores do DAD: Para o projeto "Portable
Imagens da carenagem do módulo de eletrônica e bateria.
Workshop
Produto final à direita, exposição na Semana de Design de Milão
O Workshop que durou três dias, contou com a participação de mais 7 alunos da graduação, 2 pesquisadoras do MIT e mais 3 pesquisadores da PUC. Foram algumas rodadas de brainstorm no primeiro dia, no segundo mais uma rodada e começamos a construir protótipos, e no ultimo dia, fizemos o protótipo final com os materiais que iriam compor o produto final. A versão final foi exposta na Semana de Design de Milão no stand da PUC-Rio
Projeto de produto / pesquisa / Professor Ripper: Foram atendidos alguns projetos:
Troféu em forma de concha e a impressão do mesmo
Modelos tubulares e junções para uma estrutura de bambu
A direita, o piso alveolar
Projeto de produto / pós-graduação / aluno de mestrado João Vitor: Escaneamento para o
Modelo da estrutura escaneado
Processo de escaneamento
O escaneamento dessa superfície foi feita com scanner Artec, e serviu de grande aprendizado, pois por ter a superfície vazada, e formas repetidas, o escaneamento ficava errado. Percebeu-se então que era necessário colocar pontos de referência para guiar na junção das várias partes escaneadas, como o papel dentro da estrutura mostrada nas fotos anteriores.
Design de Mídia Digital / projeto de extensão / Professora Claudia Bolshaw: Foram
Boneco "Nadinha", onde foram feitos os treinamentos de escaneamento 3D com o David Scan e o boneco menor, é resultado a prototipagem do modelo escaneado.
O Escaneamento do boneco “Nadinha” foi o feito com o David Laser Scan. Como treinamento, ele foi escaneado, depois modelado e preparado para ser impresso. Como parte do aprendizado, ele foi impresso na uPrint e na Rap Man, para que se aprendesse as diferenças entre as tecnologias de prototipagem.
Os outros bonecos foram escaneados com o Artec, individualmente, e tratados também. Após esse processo, eles foram reunidos numa composição.
Bonecos da animação
Engenharia Metalúrgica / Pesquisa / prof. Raul: Foram impressos três protótipos de
Protótipo das caixas
Carenagem do broche com radio frequência e a direita, lacre do bujão de gás
Projeto de produto / pós-graduação / Professor Guilherme Lorenzoni: Impressão dos
modelos criados pelos alunos da aula de modelagem virtual da Pós Graduação em Design de Jóias.
Modelos de joias impressas
Projeto de produto / pesquisa / Professor Jorge Lopes: Foram feitos escaneamentos da
Escaneamento de face
Escaneamento do graveto
Casa do João de Barro
Dinossauro escaneado
O escaneamento do dinossauro de gesso feito por uma criança, o tratamento e a impressão do mesmo foi feita para uma matéria da revista Ciência Hoje para crianças e foi publicada na edição Ano 25 / nº234 / maio 2012 / p.28
Projeto de produto / pesquisa / Professor Claudio Magalhães: Foram feitos testes de
Forma 1
Forma 2
Essas formas feitas apenas com dobradura de papel e foram um desafio para serem escaneadas, devida as limitações do scanner. Como é possível ver na imagem, usei até a quina da mesa como ponto de referência.
Arcada demtária de uma criança.
Engenharia Civil / pesquisa / Professora da Djenane: Em seu projeto biomédico sobre
Variação de tamanho de um dos protótipos
Nesse trabalho a pesquisadora precisava obter a área da superfície que se deformava a medida que era colocado água. A solução que encontramos foi o escaneamento da superfície. Utilizamos então o scanner Artec para tal. Numa segunda fase, cedemos um espaço para que seu bolsista realizasse a preparação dos modelos para dar prosseguimento as pesquisas.
Essa colaboração interdepartamental será mencionada na publicação de sua pesquisa.
Projeto de produto / graduação / aluno Gustavo Falcão: em seu projeto final “VEUC -
Veiculo Elétrico Urbano Compacto, foi feito escaneamento do modelo feito em clay, para fazer estudos da superfície.
Carenagem escaneada
Engenharia / pesquisa / Equipe de AeroDesign: Preparando para um novo equipamento que
Hélices escaneadas
Projeto de produto / pós-graduação / aluno de mestrado Ronise: Pesquisando um modelo
de forma para sapatos, foi feito um escaneamento do pé afim de ser fresado e comparado com um modelo feito em gesso.
Pé escaneado e tratado
de comunicação. Após estes fatos ocorridos para a instalação da impressora começamos os testes.
Nos primeiros testes feitos com chocolate testei seis densidades de brigadeiro caseiro.
Observamos que a impressora ainda tinha algum erro pois estava imprimindo para o lado direito. Fizemos vários testes, e depois fomos estudando as configurações da impressora achando que era problema de programação.
Primeiros testes com a impressora, e os diferentes tipos de chocolate
Adaptamos um lápis a impressora e continuamos os testes, e dessa forma podíamos medir o erro. Vimos que era irregular a diferença, ora fazia um pouco torto, hora fazia muito. Começamos a desconfiar de que fosse problema físico, então ajustamos as correias lubrificamos as barras, mas o erro persistia. Desconfiamos então do motor de um dos eixos, uma vez que ela errava apenas no eixo “X”, Consultamos novamente os pesquisadores do Giga, que nos confirmaram a suspeita. Fizemos uma troca do motor com um que não estava em uso na própria impressora, e deu certo, ela passou a imprimir corretamente.
Voltamos então a trabalhar com as variações de chocolate. Foram compradas várias amostras de chocolate e de doces.
O que melhor se enquadrou foi um Mousse de Chocolate da Dri. Todavia ele ainda não tinha a consistência necessária para construção em 3D.
A procura pelo chocolate ideal continuou, e por recomendação do pesquisador Marcio, comprei o Brigadeiro Moça, da marca Nestlé. Ele por ser industrializado tinha uma consistência ideal, e então começamos os testes com objetos 3D (foto).
Participação na Semana de
Testes realizados para encontrar os erros
Impressora com o problema resolvido e imprimindo dom mousse
Demonstração do processo de escaneamento
Detalhe: Menina e objetos de demonstração Demostração do processo de escaneamento
Conclusão:
A conclusão diante de todos esses trabalhos feitos e conhecimentos adquiridos é a confirmação de que os objetivos desse projeto estão sendo atingidos. O numero de pessoas que nos procuram no laboratório buscando suporte para suas pesquisas vem aumentando à medida que vamos produzindo e ajudando em outras pesquisas.
Calouros vêm nos procurar para entender melhor das tecnologias de prototipagem, a fim de fazerem o tradicional trabalho de uma matéria do primeiro período, onde eles precisam falar de alguma tecnologia nova e mas que precisa ser realmente nova e não uma reinvenção. Fiquei surpreso com a quantidade de alunos que foram nos procurar.
Outro movimento interessante é a difusão dos conhecimentos que conseguimos no laboratório, já começo a ensinar para os pesquisadores que estão no inicio de suas pesquisas, como se faz uso das máquinas de prototipagem, de escaneamento e tratamento dos arquivos, entre outros.
