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 PUC-Rio. 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 (escâner 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 do curso de Design possam auxiliar nas atividades de pesquisa a serem desenvolvidas neste laboratório. 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
Os métodos propostos no presente projeto estão relacionados a obtenção de superfícies, para a representação 3D digital e para a representação física tridimensional de modelos e protótipos. Com os avanços computacionais, novas possibilidades na transposição das idéias geradas no desenvolvimento de projetos para o meio virtual podem ser feitas com tecnologias digitais como a captura de imagens de superfícies através de escâners 3D (a laser ou luz branca). Com esta tecnologia, o modelo físico construído manualmente tem sua geometria transferida para o computador através da captura digital da superfície, o que garante a fidelidade geométrica e dimensional desenvolvida pelo aluno / projetista / pesquisador e sua posterior manipulação. Esta manipulação pode passar por ajustes de superfície, alterações de escala, mudança de cores, inserção de aplicações gráficas, animações e outros. Essas manipulações permitem o desenvolvimento de variantes utilizadas no processo de simulação e testes adequados a multidisciplinaridade dos processos de design. Também a interface entre usuário e o hardware passa por novas tecnologias de interação de uso além dos habituais mouses, tais como as tecnologias “haptic” que simulam sensações táteis durante o procedimento de modelagem virtual entre o usuário e a tela dos computadores e os monitores de intervenção direta na tela
(Wacom Cintiq). Estes equipamentos por possuírem interação tátil sensorial entre o hardware e a modelagem virtual, possibilitarão a realização de simulações de testes diversos. No desenvolvimento de projetos, após as alternativas serem modeladas em softwares de modelagem 3D e (ou) capturadas através de escâners 3D, a etapa da materialização física será feita através de sistemas convencionais ou sistemas automatizados que seguem genericamente dois processos básicos: 1 - por remoção de matéria prima através de frezadoras operadas por controle numérico computacional - CNC e corte a laser para superfícies bidimensionais (planas) em matérias primas diversas. 2 - por deposição de matérias primas diversas – tecnologias conhecidas como Prototipagem Rápida. Importante salientar que ambos os sistemas se destacam pela precisão dimensional e velocidade de construção de modelos e protótipos com alta complexidade geométrica, e são escolhidos conforme as características do produto a ser representado/simulado.
Novos equipamentos adquiridos
Novos equipamentos foram adquiridos para o laboratório nesse segundo ano, ampliando assim as opções de construção das formas e de novos estudos destas tecnologias para atendimento dos projetos.
Range Vision:
Tecnologia de digitalização baseado em luz modulada, possui um conjunto de lentes que podem ser trocadas, com isso é possível ajustar a resolução do escâner sendo possível digitalizar desde itens pequenos como joias a objetos grandes como um carro.
Next Engine:
Tecnologia de digitalização baseada em Laser, também possui resolução muito alta e é bastante preciso, todavia é limitado a objetos pequenos. Possui um software pouco avançado para tratamento das capturas.
Artec EVA:
Tecnologia de Digitalização baseado em luz estruturada, tal qual o Artec S, porém para objetos maiores com tamanhos medios de 20 a 60 cm. É bastante rápido na captura e de facil manuseio unido a uma resolução alta.
Sense:
Tecnologia de Digitalização baseada em infravermelho, mesma tecnologia do Kinect já estudada em relatórios anteriores. O Sense é uma versão dessa tecnologia voltada para o uso doméstico, possui um design simplificado e um software intuitivo com o objetivo de não exigir muito conhecimento por parte de quem usa.
Desenvolvimento
Neste ano, novos bolsistas passaram a fazer parte do laboratório. Foi nossa responsabilidade o treinamento e capacitação para o uso das tecnologias de acordo com suas respectivas pesquisas. Focamos mais nos trabalhos de digitalização, que consiste em juntar diversas leituras feitas pelo escâner em uma só malha poligonal e corrigir imperfeições geradas por interferências no momento da captura. Esse processo exige tempo e conhecimento, sendo portanto mais complexo que o de impressão onde basta preparar o arquivo no software da impressora (processo automático), enviar e monitorar possíveis falhas durante a impressão.
Demos suporte a aulas da graduação na disciplina de Novas Tecnologias, com demonstrações e auxílios aos alunos que criavam seus modelos e produziam com o auxilio de nossas tecnologias.
Participamos de três eventos externos à PUC expondo e demostrando tecnologias em noma do nosso laboratório. Estes eventos estão listados abaixo e descritos mais adiante no relatório.
Congresso de inovação tecnológica ANPEI, edição 2012, em Vitória - ES
Rio + Design na Semana de Design O Globo 2013 no Jóquei Clube, RJ - RJ
Alguns projetos atendidos:
Design de moda/ Pesquisa / prof. Adriana Leite: Pesquisa para estudos e desenvolvimento de manequim que possuirá medidas personalizadas. Mais adiante na pesquisa serão estudados os cortes e desenvolvida uma metodologia didática para que de alguma forma seja aplicado no ensino de moda. Para tal, utilizamos o escâner Artec para escanear o aluno.
Projeto de produto / graduação / Maria Eduarda Abreu: Em seu projeto de conclusão de curso sobre bailarinas, nos procurou para fazermos um modelo 3D de seus pés. Seu objetivo era fazer uma réplica deles para construir uma sapatilha. Foi utilizado o escâner Rage Vision para captura, a peça foi fresada.
Imagens das superfícies digitalizadas e tratadas Imagens das superfícies digitalizadas e tratadas
Design de moda / graduação / aluna Gabriela Jardim: Durante o desenvolvimento de um projeto de roupas personalizadas para atletas paraolímpicos, trouxeram um atleta para fazermos uma digitalização das pernas para ser tiradas medidas e assim modelar a roupa. Utilizamos o escâner Artec.
A esquerda, modelo finalizado, a direita, processo de tratamento do escaneamento
Projeto de Produto / graduação / diversos alunos: Diversos modelos de óculos desenvolvidos por alunos da disciplina de Representação em Volume II do professor Jorge Lopes. Os alunos modelavam em clay ou em 3D em seguida o modelo era escaneado e impresso, em caso de modelos em clay, ou apenas impresso em casos de modelos 3D. Foram utilizados o escâner Range Vision e as impressoras uPrint, 3D Touch, Cube e Rep Man.
Egiptologia / pesquisa / prof Antônio Brancaglion: trouxe três peças históricas do Museu Nacional para digitalizar em alta resolução para estudos das inscrições feitas nas peças. As peças possuíam aproximadamente quatro mil anos e nunca haviam saído do museu. Foi utilizado o escâner Range Vision.
Adaga Isis Sacerdote
Biologia / pesquisa / Eduardo Arashiro: Pesquisando uma metodologia de medição para gado na Ebrapa de Juiz de Fora nos procurou para treinamento para operar o escâner Kinecet, posteriormente para treinamento de uso de uma impressora 3D do tipo Rap Man. Por fim, auxiliamos no tratamento dos escaneamentos e imprimimos os modelos na uPrint para apresentação em congresso.
Tratamento do escaneamento de 3 animais e preparo para prototipagem.
Projeto de produto / Pesquisa / Prof. José Ripper: Em suas pesquisas com materiais e estruturas, o professor nos procurou para digitalizarmos uma espuma com superfície ondulada para estudo das formas e da estrutura.
Eventos que participamos:
Congresso de inovação tecnológica ANPEI, edição 2013, Vitória – ES
Entre 3 e 5 de Junho de 2013 participamos da oitava conferência ANPEI - Associação Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento das Empresas Inovadoras. Essa conferência é frequentada por diretores e pessoas responsáveis por promover inovações em suas empresas. Para eles mostramos as tecnologias que estão a favor do processo de inovação no que tange a prototipagem, que é muito importante na área. Mostramos as tecnologias de fabricação digital como a impressora Rap Man e o Escâner Kinect. Por meio de peças mostramos também outras tecnologias mais complexas como a produzida pela impressora de metal, e de nylon.
OTC – Conferencia de Tecnologia Offshore, Juntamente com o Sebrae, Rio – RJ
De 29 a 31 de Outubro de 2013 ocorreu no Rio Centro a “Offshore Technology Conference”. Uma feira de tecnologia que aqui é voltada para a indústria petroleira. Estivemos lá a convite do SEBRAE para mostrar as tecnologias de prototipação digital que, tal qual na feira da Anpei em Vitória mostramos a importância dessas tecnologias no âmbito da inovação por meio de protótipos. Levamos uma impressora, a 3D Touch, e conversamos com os participantes da feira.
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Rio + Design na Semana de Design O Globo 2013 no Jockey Club, Rio – RJ
Entre 23 e 27 de outubro de 2013, participamos mais uma vez do Rio + Design que em 2013 ocorreu juntamente com a semana de design O Globo, que consistiu em uma série de exposições e eventos ligados ao design na cidade. Nós levamos para o espaço do Rio + Design um desenvolvimento do NEXT em parceria com o LIFE (Laboratório de Interfaces Físicas Experimentais) o Next Bot, um robô que desenhava por meio de gestos com os braços. Ele teve suas peças estruturais todas criadas por meio da prototipagem digital, tanto por impressão quanto por corte a Laser. Mostrávamos como é o ensino do design atualmente, um design que une usabilidade, programação, robótica, prototipagem digital e arte.
Conclusão:
Foram feitos diversos atendimentos a professores, pesquisadores e alunos e, além do previsto, a parceria com outras áreas como a egiptologia e biologia, continuaram gerando uma cooperação interdepartamental da qual resultaram trabalhos interessantes para ambos os lados. Nesse período, as demais atividades do tema continuaram sendo feitas e ampliadas com os novos equipamentos e pessoas.
O NEXT expôs os trabalhos e os conhecimentos desenvolvidos em feiras e congressos. Fizemos parte do desenvolvimento dos materiais expostos e da operação dos equipamentos levados. Estas novas atividades corroboraram para o sucesso e expansão do escopo do projeto uma vez que estávamos lá para difundir as tecnologias existentes e pesquisadas no NEXT.
Este foi o último ano do projeto. Nele aprendemos muito com os trabalhos das pessoas que nos procuravam, fazendo com que toda essa prática possa ser usada para capacitação de mais pessoas continuando com a difusão do conhecimento. Esse conhecimento foi primordial para a criação do projeto “dimus”, trabalho de conclusão de curso. O trabalho consiste numa instalação interativa que permite a partir de uma música executada pelo usuário a criação de uma forma tridimensional que pode ser impressa em uma impressora 3D. Um trabalho que foi elogiado pela banca por sua inovação em uma área ainda pouco explorada.
Dessa forma por toda as oportunidades que venho tendo, quero agradecer a todos, entre professores, pesquisadores, avaliadores e colegas de laboratório.
