FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO

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UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO

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Orientador: Prof. Dr. Rafael Antonio Cunha Perrone

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TECNOLOGIA BIM NA ARQUITETURA.

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Aprovado em:

BANCA EXAMINADORA

___________________________________________ Prof. Dr. Helena Ayoub Silva

Universidade Presbiteriana Mackenzie

___________________________________________ Prof. Dr. Rafael Antonio Cunha Perrone

Universidade Presbiteriana Mackenzie

___________________________________________ Prof. Dr. Wilson Flório

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AGRADECIMENTOS

À Deus pela força, inspiração e oportunidade de ter feito esse curso.

Ao Prof. Dr. Rafael Antonio Cunha Perrone por ter sido meu orientador, paciente e amigo.

Aos Prof. Dr. Wilson Flório e Profª Drª Helena Ayoub Silva , pelos comentários e sugestões no exame de qualificação.

Às Prof as Dr as Angélica Aparecida T. Benatti Alvim e Eunice Helena S. Abascal por terem me escolhido, como aluna na

entrevista de seleção.

A todos os professores da Pós-graduação que abrilhantaram o curso com seus conhecimentos e em especial à:

Profª Drª Maria Izabel Villac, Profa_Dra_{Gilda Collet Bruna, Prof}a_Dra_{Maria Augusta J. Pisani, Prof}a_Dra_{Ruth Verde Zein, Prof. Dr.}

Abilio Guerra, Profa_Dra _{Ana Gabriela Godinho Lima, Prof. Dr. Carlos Egidio Alonso, Prof. Dr. Carlos Guilherme S. S. da Mota,}

Prof. Dr. Cândido Malta Campos Neto, Prof. Dr. Ladislao Pedro Szabo (in memorian), Prof. Dr. José Geraldo Simões Jr e Profa

Dra_{Nadia Someck.}

A todos os funcionários da Pós-graduação pelo apoio e incentivo e em especial à Fernanda Morais pelo carinho que sempre nos dispensou.

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Resumo

Este trabalho objetiva apresentar a tecnologia contida no BIM e suas implicações no processo de projeto da arquitetura e engenharia civil. A partir de 1960, as indústrias, aeronáutica e automotiva, já haviam revolucionado a forma de projetar com o

CAD, e de fabricar com as linhas de montagem. Na Arquitetura, Engenharia e Construção, o CAD está evoluindo para o BIM

(Building Information Modeling), uma forma de projetar, construir e gerenciar, da concepção ao habite-se, aplicável a todo o

ciclo de vida da edificação. Dessa forma houve não só uma redução no tempo de projeto e construção, mas também em custos e impactos ambientais previstos em normas internacionais incorporadas ao BIM.

Palavras chave: CAE/CAD/CAM, BIM, IT, Projeto Colaborativo, LEED, IFC, IFD, IDM/MVD, Revit.

Abstract

This dissertation presents the technology within BIM and its implication in the architectural and engineering design process. Since the 60‟s, aerospace and automotive industries have already revolutionized the way of project with the CAD, and manufacture with the assembly lines. In AEC, the CAD became BIM, a new way of project, build and manage, from conception till life cycle building. This brought a project and construction time reduction, cost and environmental impacts decrease foreseen in LEED and merged in BIM.

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SUMÁRIO

Lista de figuras e quadros

1. Introdução 1.1. Objetivo 1.2. Justificativa

2. O CAE/CAD/CAM

3. BIM

3.1. Histórico 3.2. Metodologia 3.3. CAD x BIM

3.4. Impacto do BIM no design 3.5. Aplicações do BIM

3.6. Projeto colaborativo digital 3.7. Benefícios do BIM

3.8. Softwares BIM

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5. Conclusão

6. Glossário

7. Referências Bibliográficas

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Lista de Figuras

Figura 1.1 Santos Dumont e o 14-bis - Acesso em 10/11/2008, disponível em: pt.wikipedia.org/wiki/Santos-Dumont_14-bis Figura 1.2 Automóvel de Benz - Acesso em 10/11/2008, disponível em: www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/auto.html

Figura 1.3 Ford modelo T 1914 - Acesso em 10/11/2008, disponível em: thehenryford.org/exhibits/showroom/1908/model.t.html

Figura 1.4 ENIAC – Numerical Integrator and Computer 1946 - Acesso em 03/11/2008, disponível em: www.library.upenn.edu/exhibits/rbm/mauchly/jwmintro.html Figura 1.5 Prof. John W. Mauchly - Acesso em 03/11/2008, disponível em: www.library.upenn.edu/exhibits/rbm/ma Figura 1.6

Figura 1.6 Insígnia da missão - Acesso em 10/11/2008, disponível em:history.nasa.gov/ap11ann/kippsphotos/apollo.html

Figura 1.7 Aldrin descendo do Módulo Lunar - Acesso em 10/11/2008, disponível em:history.nasa.gov/ap11ann/kippsphotos/apollo.html Figura 2.1 Estação CATIA - Acesso em 10/11/2008, disponível em: design.osu.edu

Figura 2.2 Estação CALMA - Acesso em 10/11/2008, disponível em: design.osu.edu

Figura 2.3 Estação Computervision - Acesso em 10/11/2008, disponível em: design.osu.edu Figura 2.4 Estação Apollo - Acesso em 10/11/2008, disponível em: design.osu.edu

Figura 2.5 Estação Computervision Cadds – Acesso em 03/11/2008, disponível em:

Figura 2.6 Estação de trabalho Interpro da Intergraph-Acesso em 03/11/2008,disponível em:design.osu.edu/carlson/history/images/small/ipro32c.jpg

Figura 2.7 IBM 370 Mainframe – anos 70-80 - Acesso em 10/11/2008, disponível em: www.computersciencelab.com Figura 2.8 IBM PC – final dos anos 80 - Acesso em 10/11/2008, disponível em: www.computersciencelab.com

Figura 2.9 Macintosh 128 – Apple 1984 - Acesso em 8/12/2008, disponível em: http://lowendmac.com/compact/art/mac128k.jpg

Figura 3.1 Rogers Stirk Harbour Partners- Leadenhall Building 1º prêmio em BIM for Architecture category, Cityscape/British Land. AEC Web Magazine Julho 2007 Figura 3.2 BIM – Projeto Colaborativo

Figura 3.3 AutoCAD 2008 – Projeto 2D Figura 3.4 AutoCAD 2008 – Projeto 3D Figura 3.5 Revit Architecture 2009

Figura 3.6 Revit Architecture 2009 - Famílias

Figura 3.7 Revit Architecture 2009 – Projeto Arquitetônico Figura 3.8 Revit Architecture 2009 - Documentação

Figura 3.9 Material Desetec - Acesso em 1/12/2008, disponível em http://www.trident.com.br/index.html

Figura 3.10 Estação de trabalho HP Acesso em 2/12/2008, disponível em: http://www.hp.com/latam/br/pyme/productos/desktops_workstations/autodesk.html Figura 3.11 Plotter HP - Acesso em 2/12/2008, disponível em: http://www.hp.com/latam/catalogo/img/c00743850.jpg

Figura 3.12 Edifício Vitality comercializado pela Lopes.Acesso em 2/12/2008, disponível em; http://www.lopes.com.br Ed. Vitality Figura 3.13 Realidade virtual. Acesso em 2/12/2008, disponível em:http://www.barco.com/VirtualReality/en/stereoscopic/passive.asp

Figura 3.14 Metrô Vila Sônia, ensaios de estanqueidade da caixilharia. Acesso em 3/12/2008, disponível em:http://www.arcoweb.com.br/tecnologia/tecnologia84.asp Figura 3.15 Modelo de canteiro de obras feito no SketchUp Google armazém 3D.

Figura 3.16 Acesso em 3/12/2008, disponível em:HTTP://www.veja.abril.com.br

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Figura 3.19 Nova geração de pré-fabricados. Acesso em 3/12/2008, disponível em:http://www.arcoweb.com.br/tecnologia/tecnologia11.asp Figura 3.20 Operação e Manutenção de Edifícios. Acesso em 8/12/2008, disponível em: http://gw3-al.com.br

Figura 4.1 Fornecedores parceiros da Embraer Figura 4.2 O projeto do 170 da Embraer Figura 4.3 Portal dos parceiros da Embraer

Lista de Quadros

Quadro 1 BIM multi-disciplinas no projeto colaborativo.Autodesk e associados. Quadro 2 Fatores que influenciam informações no banco de dados da Edificação. Quadro 3 Influências x custos

Quadro 4 Interoperabilidade – mensagem Quadro 5 Item IFC

Quadro 6 Utilização de Soluções BIM Quadro 7 Projeto estrutural

Quadro 8 ER e MVD.

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INTRODUÇÃO

O início do século XX conta com um grande avanço tecnológico: o avião. O sonho de ver a terra dos céus fora realizado pelas mãos de Humberto Santos Dumont, um brasileiro, que aos olhos de muitos, decolou por seus próprios meios, sem lançadores, no dia 23 de outubro de 1906, no campo de Bagatelle, França. Percorreu 60 metros em 7 segundos a 2 metros de altitude. Em 12 de novembro, bateu o recorde de velocidade da época 36,84km/h voando 220m em 21,5 segundos.

No que se refere ao automóvel, é um fato bastante controverso. O início pode ser constatado pela obra de Leonardo da Vinci cujos desenhos e modelos datam do século XV. Houve modelos a vapor, Nicolas-Joseph Cugnot (1769) na França e elétrico (1832-39) por Robert Anderson, na Escócia, porém, o motor à combustão movido a gasolina surge entre 1885 e 1986, na Alemanha, por Karl Friedrich Benz.

No início do século XX, Henry Ford, um americano fundador da Ford Motor Company, popularizou o automóvel por meio de técnicas produtivas adotadas doravante na indústria. As linhas de montagem para produção em massa revolucionaram o transporte e a indústria. O “Fordismo”, a ele creditado, era a produção em massa de uma grande quantidade de automóveis de baixo custo, por meio de linhas de montagem e altos salários.

Figura 1.1

Santos Dumont e o 14-bis

Acesso em 10/11/2008, disponível em: pt.wikipedia.org/wiki/Santos-Dumont_14-bis

Figura 1.2

Automóvel de Benz

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Com Ford, muitos conceitos de produção foram implantados e sobrevivem até hoje. A padronização, intercambiabilidade de partes e peças e a linha de montagem, onde o trabalhador fica em uma estação fixa, monta ou adiciona peça ao automóvel que se desloca pela linha de montagem. Com isso, uma linha de fluxo abastece a estação de montagem, e a cada estação o carro vai sendo montado, com precisão e eficiência. Isso revolucionou a indústria barateando os custos de produção em larga escala, maximizando a qualidade e minimizando a ocorrência de erros ou defeitos.

Disponível em: <http://www.thehenryford.org>. Acesso em 10 de novembro de 2008

Em meados do século XX, outro invento aparece: o primeiro computador de larga

escala e propósito geral, ENIAC – Electronic Numerical Integrator and Computer.

Construído na Escola de Engenharia Elétrica da Universidade da Pensilvânia, sua origem é datada entre 1942-46, mas tratava-se de um projeto militar secreto, conhecido como Projeto PX, desenvolvido durante a segunda guerra mundial.

O ENIAC é de suma importância histórica porque a partir dele se fundamenta toda indústria da computação moderna, demonstrando ser possível computação digital de alta velocidade, e com tecnologia a válvula (tubo de vácuo) disponível na época.

Para que um alvo fosse atingido com precisão, mísseis em teste necessitavam de tabelas cujos fatores determinantes se modificavam a todo o momento, tais como o

Figura 1.3

Ford modelo T 1914

Acesso em 10/11/2008, disponível em:

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tamanho, a inclinação do canhão, a velocidade e direção do vento, pressão atmosférica, temperatura, umidade, tipo de lançador e projétil. Todo o cálculo das tabelas era feito a mão, levando horas e muitas vezes nesse intervalo esses fatores se modificavam totalmente. Era necessário criar um dispositivo que calculasse com rapidez, com resposta instantânea.

A máquina projetada, pelos Drs. John Eckert e John Mauchly era monstruosa. Quando ficou pronta ocupava uma área imensa, pesava 30 Ton e consumia 200KW de potência, alem de ter sido construído com 19.000 válvulas, 1.500 relés e centenas de milhares de resistores, capacitores e indutores. Ao todo eram 42 painéis de 2,70m de altura, 0,60m largura e 0,30 de profundidade organizados em forma de “U”. Era programada por conexões via cabo com um painel de controle dotado de 3.000 interruptores de funções, mas o objetivo havia sido alcançado. Um cálculo balístico feito com uma calculadora de mão levava 20 horas, com o analisador diferencial de Bush, precursor do ENIAC, levava 15 min. O ENIAC podia fazê-lo em 30 seg.

Disponível em: <http://www.arl.mil>;

<ftp.arl.mil/~mike/comphist/61ordnance/chap2.html>;

<ftp.arl.army.mil/~mike/comphist/eniac-story.html>. Acesso em 03 Nov. 2008.

Fonte: WEIK,Martin H. 1961, Ordnance Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD KIERAN, Stephen; TIMBERLAKE, James. 2004 - Refabricating Architecture, McGraw-hill, NY

Figura 1.4

ENIAC – Electronic Numerical Integrator and Computer 1946

Figura 1.5

Prof. John W. Mauchly, ca.

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Os computadores evoluíram muito e em pouco tempo, após a criação do ENIAC. A

descoberta do silício e sua introdução na fabricação de processadores, não só aumentou a capacidade de processamento, mas também sua memória e capacidade de armazenamento de dados, tornando-os cada vez menores e milhões de vezes mais potentes.

Nos anos 60, a corrida espacial foi o novo objetivo tecnológico a ser conquistado. Iuri Alieksieievitch Gagarin (1934-1968) foi o primeiro homem a viajar pelo espaço em 12 de abril de 1961 a bordo da Vostok I, e o primeiro a ver que “A Terra é azul”, citação histórica. Mas a humanidade está sempre à procura de novos desafios, o homem agora queria pisar na Lua.

John F. Kennedy, 35º presidente Americano, em 12 de Setembro de 1962, proferiu a

célebre citação “We choose to go to the Moon” (nós escolhemos ir para a lua), cujo

poder verbal e comunicação oral, inspirou, motivou e persuadiu a corrida espacial. Somente em 20 de julho de 1969, o módulo lunar da missão Apolo 11, tripulada por Neil Armstrong seu comandante, Edwin „Buzz‟ Aldrin e Michael Collins, pousou na Lua.

A corrida espacial alavancou o desenvolvimento de novos materiais, da energia fotovoltaica (energia obtida da luz solar por meio de placas de silício), a miniaturização do computador e o desenvolvimento da comunicação e da informática.

Figura 1.6

Insígnia da missão

Figura 1.7

Aldrin descendo do Módulo Lunar

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Acesso em 10/11/2008 e disponível em:

http://www.famousquotes.me.uk/speeches/John_F_Kennedy/3.htm; http://pt.wikipedia.org/wiki/Iuri_Gagarin;http://history.nasa.gov/

1.1 Objetivo

Essa dissertação tem como objetivo, apresentar um estudo da evolução da ferramenta CAD/CAM até sua incorporação pela Arquitetura e mais recentemente com o BIM, BUILDING INFORMATION MODELING, analisando pré-requisitos para sua implementação, ferramentas e normalização.

Serão utilizados exemplos obtidos com o software REVIT Suíte da AutoDESK, para clarificar cada especialidade do projeto (arquitetura, estrutura, instalações elétricas e hidráulicas etc.) contemplada com essa metodologia, visando à interação entre as mesmas.

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1.2 Justificativa

Com a globalização, a evolução e disponibilização dos recursos cada vez maiores a serviço da Arquitetura, da Engenharia, em projetos e obras, é iminente a mudança no processo da construção civil, que tende cada vez mais a se industrializar, minimizando o tempo de produção, assim como outras áreas do setor produtivo.

No Brasil, especificamente, o processo da construção civil se encontra muito longe dos padrões mundiais e normas cada vez mais exigentes quanto à eficiência, qualidade, controle, sustentabilidade e preservação do meio ambiente.

Atualmente o comprador de um imóvel, as incorporadoras, os empreendedores e vários agentes ligados ao ramo imobiliário e de construções estão mais exigentes e necessitam conhecer melhor um empreendimento antes mesmo de sua construção, fazendo com que novas técnicas de marketing sejam criadas a partir do projeto 3D.

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O CAE/CAD/CAM

A partir dos anos 1960, a indústria do SOFTWARE gráfico começa a se desenvolver. Na área de Engenharia, o computador passa a ser uma ferramenta imprescindível: o

CAD – Computer Aided Design – Projeto auxiliado por computador e o CAM –

Computer Aided Manufacturing – Manufatura Auxiliada por computador, partir do

SKETCHPAD, desenvolvido por Ivan Sutherland como parte de sua tese de PhD, MIT. O projetista interagia com o computador graficamente utilizando uma caneta para desenhar na tela do computador. Graças a essa engenhosidade, as operações que duravam horas, hoje são feitas em uma milionésima parte do segundo. Seguindo o Sketchpad, os monitores TFT (thin-film transistor technology) ou flat panel display, sensível ao toque já estão disponíveis, mas não em sistemas CAD.

Como o primeiro CAM, denominado PRONTO, foi criado em 1957, pelo Dr. Patrick J. Hanratty, ele ficou sendo referenciado como o pai do CAD/CAM.

Nos anos 1970, o CAD/CAM começa a migrar da pesquisa para uso comercial. Sempre associadas a universidades, a indústria automobilística começa a desenvolver seus próprios programas de CAD/CAM: Ford (PDGS), General Motors (CADANCE), Mercedes-Benz (SYRCO), Nissan (CAD-I released in 1977) e Toyota (TINCA, 1973 Hiromi Araki's team, CADETT,1979 Hiromi Araki). A indústria

Figura 2.1 – CATIA Figura 2.2 – CALMA

Figura 2.3 – Computervision Figura 2.4 – Apollo

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Aeroespacial também opta pelo software proprietário (desenvolvido para uso interno): Lockheed (CADAM), McDonnell-Douglas (CADD) and Northrop (NCAD).

Iniciam com softwares de CAD 2D (duas dimensões – plano, como o CADAM), mas a

pesquisa e o interesse comercial são voltados para o CAD 3D (três dimensões –

espacial) especialmente em entidades complexas e modelamento de superfícies. Computadores mais potentes e rápidos, minicomputadores de baixo custo com capacidade gráfica tornaram o CAD mais acessível aos engenheiros. O mercado

emergente de softwares de CAD, até o final da década era forte e lucrativo. Com o

aumento dessa demanda, a padronização tornou-se necessária e, em 1979, a Boeing, General Electric e a NBS (National Bureau of Standards), hoje, NIST (National Institute of Standards) concordaram em desenvolver o primeiro IGES (Initial Graphic Exchange Standard). O IGES iria possibilitar a transferência de curvas complexas 3D e superfícies entre diferentes softwares de CAD, e é utilizado até hoje.

Ao final dos anos 1970, vários softwares disputavam o Mercado: trol's Auto-Draft, Calma, Computervision's CADDS, IBM's CADAM (sob licença da Lockheed), M&S Computing's IGDS (Interactive Graphics Design Software) e McAuto's Unigraphics (resultado da compra da United Computing pela McAuto's 1976).

Figura 2.5 acima

Estação Computervision Cadds Figura 2.6 abaixo

Estação de trabalho Interpro da Intergraph, 80´s

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O precursor dos computadores, o ENIAC, nunca fez de seus inventores, Mauchly e Eckert, homens prósperos, sua companhia teve problemas financeiros e foi vendida. Mas a briga entre os fabricantes de grandes computadores, conhecidos como MAINFRAMES, fez empresas tão ricas a ponto de o governo ter que interferir com uma política antitruste, de 1969 a 1982. Esse foi o caso da IBM, que nos anos 60 vendia mais computadores do que a UNIVAC. A IBM também manteve escondida uma empresa desconhecida, mas agressiva chamada MICROSOFT, cujo interesse era produzir software para seu IBM-PC, o MICROCOMPUTADOR assim chamado por incorporar, em seu interior, um microprocessador fabricado, em circuito integrado IC, desenvolvido pela INTEL, em 1971. A Intel foi a primeira a espremer um computador inteiro em um CHIP, até então era fabricante de memórias e semicondutores.

Os anos 1980 se iniciaram com uma corrida pelo mercado de CAD. A M&S Computing passou a adotar o nome Intergraph e, em 1983, apresentava as estações INTERACT (de dupla tela) e INTERPRO baseadas em processadores DEC VAX e MicroVAX, com grande poder de modelamento de superfícies complexas em 3D. HP lançava seu PE CAD. A empresa Dassault cria sua subsidiaria Dassault Systems em 1981 e lança no ano seguinte o CATIA v1 que se tratava do CADAM, com modelamento de superfícies 3D e Controle Numérico. A General Electric adquire a CALMA cujo faturamento era de cem milhões de dólares anuais em vendas de estações de CAD. A Unigraphics lança o UniSolids CAD.

Figura 2.7 acima

IBM 370 Mainframe – anos 70-80

Figura 2.8 abaixo

IBM PC – final dos anos 80

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Até aqui, os softwares de CAD eram executados em Mainframes ou Minicomputadores, a partir de terminais gráficos. Esta estrutura proprietária e dependente do computador central era antieconômica, pois se o computador central parava, conseqüentemente os terminais não operavam. Era necessário o desenvolvimento de uma estação gráfica com seus próprios recursos de hardware e software. O UNIX, sistema operacional de arquitetura aberta, ou seja, pode ser utilizados em computadores de várias marcas; é multitarefa e multiusuário. Foi criado por Dennis Ritchie e Ken Thompson em 1973, e escrito em linguagem C o que permitia sua portabilidade. Por ser multitarefa, otimizou muito o processamento de funções no CAD.

O mercado passa definitivamente para softwares em 3D, modelamento sólido e rendering (sombreamento), porém somente em estações poderosas com sistema operacional UNIX.

Em 1982, é criada a AUTODESK cujo produto, AUTOCAD R1, fora desenvolvido para

ser utilizado em IBM PC, a um custo muito menor do que estações. Em 1983, a Adra

Systems lança o CADRA 2D CAD. Em 1984, a Bentley Systems lança o MicroStation,

derivado do CAD Intergraph IGDS (Interactive Graphic Design System). No ano

seguinte, a Micro-Control System é criada e lança o CADKEY. Todos os softwares de

CAD para IBM PC. Mas a APPLE aparece com seu MACINTOSH 128, em 1984, e

Figura 2.9

Macintosh 128 – Apple 1984. Acesso em 8/12/2008, disponível em:

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junto com a empresa Diehl Graphsoft lançam o MiniCAD que seria o software mais vendido para MAC.

Mais uma vez era necessária a criação de um novo software de troca de dados, pois o IGES não mais atendia as novas entidades gráficas. É criado na Europa o PDES (Product Data Exchange Specification) para solucionar essas necessidades.

Em 1985, é lançado o CATIA V2 e outra empresa francesa, a Matra Datavision, lança o EUCLID-IS modelador sólido 3D para CAD que utilizava um único mix híbrido de facetas planas no modelo (aumentando sua velocidade) com estrutura CSG (Constructive Solid Geometry), ou seja, a seqüência de entidades e operações que compõe o modelo.

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Começa a era dos hardwares independentes dos softwares (open hardware platform), e o primeiro a ser portado é o Unigraphics para estações Apollo, HP e Sun. Dassault

porta o Catia para estações IBM UNIX RISC1 (RS6000).

Ao entrarmos nos anos 1990, vemos o aparecimento do RENDERING, recurso para criar uma imagem tridimensional, dotado de milhares de cores (hoje milhões), pontos de luz e sombra, proporcionando uma imagem realística. O Pro/Engineer foi novamente o pioneiro.

Acesso em 10/11/2008, disponível em: http://www.cadazz.com/cad-software-history.htm.

Referências: CALLICOTT, Nick - Computer-Aided Manufacture in Architecture - The Pursuit of Novelty

e COMPUTERVISION - The CADCAM Handbook – 1980.