DESIGN E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO
LABORATORIAL PARA MICROENCAPSULAÇÃO
José Pedro Correia Dias
Orientadores
Professor Doutor Ricardo Simões Professora Doutora, Maria João Félix
Projeto apresentado ao Instituto Politécnico do Cávado e do Ave para obtenção do Grau de Mestre em Design e Desenvolvimento de Produto
Este trabalho inclui as críticas e sugestões feitas pelo Júri.
janeiro, 2019
DESIGN E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO
LABORATORIAL PARA MICROENCAPSULAÇÃO.
José Pedro Correia Dias
Orientadores
Professor Doutor Ricardo Simões Professora Doutora, Maria João Félix
Projeto apresentado ao Instituto Politécnico do Cávado e do Ave para obtenção do Grau de Mestre em Design e Desenvolvimento de Produto
janeiro, 2019
DECLARAÇÃO
Nome: José Pedro Correia Dias Endereço eletrónico: jpdias@ipca.pt Contacto: 911187214
Número do cartão de cidadão: 14555411
Título da dissertação/trabalho:
“DESIGN E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO LABORATORIAL PARA MICROENCAPSULAÇÃO”.
Orientadores:
Prof. Doutor Ricardo Simões
Prof.ª Doutora Maria João Lopes Guerreiro Félix
Ano de conclusão:2019
Designação do curso de mestrado:
Mestrado em Design e Desenvolvimento de Produto
AUTORIZADA A REPRODUÇÃO INTEGRAL DESTA DISSERTAÇÃO/TRABALHO APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGAÇÃO, MEDIANTE DECLARAÇÃO ESCRITA DO INTERESSADO, QUE A TAL SE COMPROMETE;
Instituto Politécnico do Cávado e do Ave, ___/___/______
Assinatura: ________________________________________________
DESIGN E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO LABORATORIAL PARA MICROENCAPSULAÇÃO.
RESUMO
O presente estudo consiste no Design e desenvolvimento de um dispositivo laboratorial inserido no âmbito do projeto Ecobond. Este decorre nas instalações do IPCA (Instituto Politécnico do Cávado e do Ave) e conta com o apoio do IST (Instituto Superior Técnico de Lisboa) bem como com a empresa de adesivos diversos CIPADE. O projeto visa a automatização de um processo de microencapsulação, bem como a conceção de um dispositivo laboratorial através da adoção de uma equipa multidisciplinar de desenvolvimento do produto. Esta necessidade incide no facto de ser impossível uniformizar o tamanho das microcápsulas através do processo manual atualmente utilizado.
Então surge uma oportunidade para o Design do produto, onde este será o elemento unificador e agregador dos diferentes componentes constituintes do sistema de produção das microcápsulas.
Aqui será necessária a aplicação de princípios como a usabilidade e ergonomia e usabilidade, resultando assim num produto centrado no ser humano levado a cargo pela metodologia de Design Thinking.
PALAVRAS CHAVE:
DESIGN DE PRODUTO; DESIGN THINKING; USABILIDADE; DISPOSITIVO LABORATORIAL;
PROCESSO DE MICROENCAPSULAÇÃO.
DESIGN AND DEVELOPMENT OF A DEVICE FOR MICROENCAPSULATION.
ABSTRACT
The current study focuses on the design and development of a laboratory device within the framework of the Ecobond project (under development at the Polytechnic Institute of Cávado e Ave) that supports a microencapsulation chemical process (developed by other members of the project).
Thus, an opportunity arises for the Product Design that will be the unifying and aggregating element of the different constituent components of the microcapsule production system. Here we will need the application of principles such as usability, user experience and user Interaction, which will produce a human-centered design proposal carried out by the Design Thinking methodology.
KEYWORDS
PRODUCT DESIGN; DESIGN THINKING; USABILITY; LABORATORY DEVICE
Á minha mãe,
Idalina Rodrigues.
AGRADECIMENTOS
Durante este longo percurso foram várias as sinergias que levaram a bom porto este trabalho. Desde já agradecer à minha mãe, pelos ensinamentos que me transmitiu ao longo da vida, de onde se retira a força para acreditar que o sucesso não depende do acaso sendo que sem eles nunca conseguiria chegar tão longe.
Agradeço a todos os professores do instituto, que cada um à sua maneira conseguiram ser uma fonte de inspiração. Mas a energia positiva, a vontade a dedicação e a humanidade levam a que um deles se destaque. Assim quero deixar um especial obrigado à professora Maria João Félix pois conseguiu transgredir os deveres de um professor e ser assim uma fonte de inspiração.
Não pode ser esquecido também o conjunto de funcionários do IPCA, que se mostram sempre disponíveis a ajudar. Entre eles também destaco o funcionário Mário Jorge Fonseca, não só pelo auxílio prestado, por ser uma fonte de inspiração e pela sua boa energia contagiante.
Como é habitual todos os percursos são contruídos por altos e baixos, mas acreditar que existem
pessoas que ajudam sem esperar nada em troca, são a minha motivação por querer contruir para
um mundo melhor.
EPÍGRAFE
“If you want to understand how a lion hunts don’t go to the zoo.
Go to the jungle”
(Jun Stengel, Morris, 2000)
ÍNDICE
RESUMO ...v
ABSTRACT ... vii
ÍNDICE DE FIGURAS ... xviii
CAPÍTULO 1- INTRODUÇÃO ... 1.2 PROJETO ECOBOND ... 4
1.3 OBJETIVOS ... 4
1.4 LACUNA DE INVESTIGAÇÃO ... 5
1.5 METODOLOGIA PROJETUAL ... 6
1.6 HIPÓTESE DE INVESTIGAÇÃO ... 9
1.7 PLANO DE TRABALHO ... 9
CAPÍTULO 2 – ENQUADRAMENTO TEÓRICO ... 11
2.1 REVISÃO DA LITERATURA ... 13
2.2 ESTADO DA ARTE ... 18
2.3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE CAPÍTULO. ... 25
CAPÍTULO 3 – DESIGN E DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO ... 27
3.1 EQUIPAMENTOS ... 29
3.2 SISTEMA DE ENCAPSULAÇÃO ... 32
3.3 IDEALIZAÇÃO E PROTOTIPAGEM DE COMPONENTES ... 34
3.4 CONCLUSÃO DE CAPÍTULO ... 43
3.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE CAPÍTULO. ... 44
CAPÍTULO 4 – PROPOSTA DE SOLUÇÃO ... 45
4.1 ARQUITETURA DO PRODUTO ... 47
4.2 TESTES DE PRODUTO ... 59
4.3 ANÁLISE DE DADOS ... 63
4.4 CONCLUSÕES DE CAPÍTULO ... 66
4.5 PERSPETIVA DO DESIGNER ... 67
CAPÍTULO 5 – OPORTUNIDADE DE MELHORIA ... 69
5.1 IDENTIFICAÇÃO DE OPORTUNIDADES ... 71
5.2 OPORTUNIDADE DE MELHORIA ... 73
5.3 PROPOSTA CONCEPTUAL ... 75
5.4 RENDERS DO PRODUTO. ... 82
5.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE CAPÍTULO. ... 85
CAPÍTULO 6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 87
6.1 CONCLUSÕES GERAIS. ... 89
6.2 CONCLUSÕES ESPECÍFICAS ... 90
APÊNDICES ... 91
APÊNDICE 1- TESTES DE PRODUTO ... 93
APÊNDICE 2- BRAINSTORM DO CAP.4 ... 112
APÊNDICE 3- BRAINSTORM DA PROPOSTA DE MELHORIA. ... 127
APÊNDICE 4- MAQUETES ... 129
APÊNDICE 5- DESENHOS TÉCNICOS ... 138
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 | Estrutura de trabalho (elaborado pelo auto r, novembro 2017).
Figura 2 | Organigrama da investigação de FÉLIX, M.J. 2013.
Figura 3 | VAR W10, unidade de encapsulação (NISCO, 2018).
Figura 4 | MINIFORS 2, lab device (AG, 2017).
Figura 5 | B-390 vs B-395, encapsulator (BUCHI, 2018).
Figura 6 | B-395, especificações técnicas (BUCHI, 2018).
Figura 7 | PORTABLE CELLENA, microencapsulação (CELLENA, 2018).
Figura 8 | SPHERISATOR, microencapsulação (BRACE, s.d, 2018).
Figura 9 | KJELFLEX K-360, recetáculos (BUCHI,2018).
Figura 10 | B-290, MINI SPRAY (BUCHI,2018).
Figura 11 | QIAGEN; BKID LG; CYFOX (dispositivos médicos, 2018).
Figura 12 | Diagrama do sistema de produção de MCs, elaborado pelo autor (janeiro,2018).
Figura 13 | CAT M6.1, placa de aquecimento e agitação (auto r, janeiro 2018).
Figura 14 | ISMATEC REGLO ICC 3CH, bomba peristáltica (PARALAB, janeiro 2018).
Figura 15 | JULABO CORIO C, termostato de imersão (JULABO, janeiro 2018).
Figura 16 | Esquema geral do processo (auto r, janeiro 2018).
Figura 17 | EDEN 3D PRINTER (STRATASYS, 2018), X252 (PORTLASER, 2018).
Figura 18 | T-JUNCTION, tipologia original (auto r, 2018).
Figura 19 | T-JUNCTION, tipologia otimizada 1 (auto r, 2018).
Figura 20 | T-JUNCTION, tipologia final (auto r, 2018).
Figura 21 | BISQUE, hot Spring; DREAMSTIME, condensador de refluxo (2018).
Figura 22 | SERPENTINA, conceito (autor, 2018).
Figura 23 | Suporte do termostato, conceito (auto r, 2018).
Figura 24 | BANHO TÉRMICO, conceito (autor, 2018).
Figura 25 | MÓDULO, conceito (auto r, janeiro 2018).
Figura 26 | MÓDULO, maquete de conceito (auto r, janeiro 2018).
Figura 27 | MÓDULO, otimização de conceito (auto r, janeiro 2018).
Figura 28 | MÓDULO, conceito final. Garra com Gobelé (auto r, janeiro 2018).
Figura 29 | MÓDULO, conjunto final. Estrutura de suporte provisória. (auto r, janeiro 2018).
Figura 30 | Matriz de correlação. (auto r, janeiro 2018).
Figura 31 | Modelação do sistema de produção (auto r, fevereiro 2018).
Figura 32 | Síntese dos conceitos do Brainstorm. (auto r, abril 2018).
Figura 33 | Modelação do conceito 3 (auto r, abril 2018).
Figura 34 | Maquetização do conceito 3. (auto r, abril 2018).
Figura 35 | Otimização do conceito 3 (auto r, abril 2018).
Figura 36 | Sistema interno do dispositivo (auto r, abril 2018).
Figura 37 | Interior do dispositivo final (auto r, junho 2018).
Figura 38 | Esquema da interação física do dispositivo (auto r, junho 2018).
Figura 39 | Vista trimétrica do dispositivo (autor, junho 2018).
Figura 40 | Protótipo funcional (auto r, junho 2018).
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Figura 41 | Controlo da altura do módulo (auto r, junho 2018).
Figura 42 | Transparência frontal (auto r, junho 2018).
Figura 43 | Tipologia final (autor, junho 2018).
Figura 44 | Infografia (auto r, junho 2018).
Figura 45 | Teste de Produto (autor, junho 2018).
Figura 46 | Dispositivo dos testes de Produto (auto r, junho 2018).
Figura 47 | Matriz de correlação, analise dos testes. (auto r, junho 2018) Figura 48 | SYRINGE PUMP; BANHO DE OLÉO. (BIOCURIOUS, 2018) Figura 49 | Melhoria do sistema. (auto r, julho 2018)
Figura 50 | Candace thermos; resistência térmica. (SUBMARINO; MERCADO LIVRE, 2018)
Figura 51 | SYRINGE PUMP, impressão 3D. (BIOCURIOUS; BIOPRINTER, 2018)
Figura 52 | Proposta conceptual (auto r, julho 2018).
Figura 53 | Processo de enchimento; Processo de produção (autor, julho 2018).
Figura 55| detalhe do método de conexão de enchimento das soluções (tubagens a azul). (julho 2018)
Figura 56| Detalhe do método de conexão com a T-Junction.(elaborado pelo autor, julho 2018)
Figura 57 | Render da proposta de conceito. (auto r, julho 2018) Figura 58 | Render da proposta de conceito. (auto r, julho 2018)
Figura 59 | ULKA PUMP, esquema de funcionamento. (S TATIMUSA, 2018) Figura 60 | Desenho técnico do conceito. (auto r, julho 2018)
Figura 61 | Render de conceito. (auto r, julho 2018)
Figura 62 | Render de conceito. Vista lateral. (autor, julho 2018) Figura 63 | Render de conceito. (auto r, julho 2018)
Figura 64 | Render de conceito. (auto r, julho 2018)
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CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
“The goal of all design research is to empower the designer to make informed decisions and then to provide support for their aesthetic rationale.”
in (Jennifer, 2006, P.95)
CAPÍTULO 1- INTRODUÇÃO
NOTA INTRODUTÓRIA
O capítulo 1 contextualiza o projeto na medida em que explora e subdivide todas as problemáticas do problema, de forma a conseguir delinear uma estratégia de Design. Então será estabelecida uma base normativa que condicionará todo o projeto, a fim de tornar o processo o menos falível possível.
Também será realizada uma breve revisão da literatura que permitirá reconhecer quais as variáveis substanciais a analisar no decorrer do projeto.
1.1 ENQUADRAMENTO TEMÁTICO
O projeto surge através de uma proposta de projeto, no âmbito do mestrado em Design e desenvolvimento de produto, e faz parte de uma bolsa de investigação no projeto “Ecobond” a decorrer no Instituto Politécnico do Cávado e do Ave com início em outubro de 2017. Concretamente o plano será demonstrar de que forma as competências do design de produto podem ser profícuas no desenvolvimento de um dispositivo para microencapsulação. Ou seja, atribuir um papel de destaque ao design no desenvolvimento de um dispositivo para microencapsulação.
Para se dar início ao processo é necessário conjugar o briefing do projeto coma estratégia de design para que sejam definidos objetivos, estruturando assim o presente estudo. O briefing do projeto consiste em:
• BRIEFING DO PROJECTO
OBJETIVO: automatizar o processo de produção de microcápsulas, concebendo um dispositivo laboratorial. Desenvolver todo o interior do dispositivo garantindo a máxima eficiência do espaço, com o objetivo da eficiência e rentabilização dimensional do resultado final
PRAZOS: o prazo global do projeto termina em janeiro de 2019, sendo que a intervenção do Design deverá terminar em junho 2018.
MÉTODO DE INVESTIGAÇÃO: presencial, a decorrer no instituto por um período de 9 meses.
CONDIÇÕES PRÉ-ESTIPULADAS: utilização de material que possa ser maquinado nas instalações do instituto. Utilizar técnicas de prototipagem rápida.
Na investigação do design de produto procura-se perceber e identificar as seguintes premissas:
• BRIEFING DE DESIGN DO PRODUTO
OBJETIVO: Conseguir através de metodologias de design, seja evidente a sua aplicabilidade no produto. Perceber de que modo é que estes métodos podem melhorar os produtos.
PRAZOS: Primeiro trimestre: estabelecer contacto com as empresas da área da química e introdução aos termos básicos da mesma. Aquisição de componentes e idealização de estruturas de suporte.
Segundo trimestre: conclusão das estruturas de suporte com base na eficácia dos componentes. Início do processo de brainstorming da tipologia do dispositivo.
Terceiro trimestre: Testes de usabilidade, proposta de solução e oportunidade de melhoria.
Os Briefings servirão de orientação para o desenvolvimento do trabalho, podendo sempre ser
ajustados no decorrer do projeto.
1.2 PROJETO ECOBOND
O Instituto Politécnico do Cávado e do Ave, é um dos copromotores do projeto “ECOBOND” em conjunto com o Instituto Superior Técnico de Lisboa e a empresa CIPADE (Indústria e Investigação de Produtos Adesivos, S.A.). Assim o objetivo será desenvolver alternativas menos nocivas para a saúde humana aquando se fabricam adesivos diversos. Concebendo um produto que seja capaz de garantir a segurança do seu utilizador aquando do processo químico de produção dos adesivos.
Pretende-se então, que estas alternativas se integrem na indústria do calçado, indústrias da aeronáutica e automóvel. Este projeto é cofinanciado pela União Europeia e pelos programas COMPETE 2020 e PORTUGAL 2020.
O IPCA conta com uma equipa de 2 (dois) elementos da área da Química, 1 (um) da Eletrónica e 1 (um) da área do Design do produto. O objetivo desta multidisciplinariedade será conseguir que os diferentes tipos de conhecimentos sejam passiveis de tornar o dispositivo final num produto centrado no ser humano com a tecnicidade pretendida.
1.3 OBJETIVOS
O objetivo primordial será a conceção de um dispositivo laboratorial capaz de conter um sistema de produção de microcápsulas. Para tal é necessário perceber como serão acondicionados os diferentes componentes no interior do dispositivo, seguindo um conjunto de pressupostos.
Assim através da utilização do método de Design Thinking pretende-se criar um dispositivo autónomo capaz de responder de forma clara a critérios de usabilidade e interação laboratoriais.
Este dispositivo deverá apresentar preocupações com questões de interface, ergonomia, manutenção facilitada bem como garantir que todo o espaço interior do equipamento é apenas o necessário garantindo uma utilização eficiente do material.
Em relação à usabilidade e interação será delineada uma estratégia acerca do tempo, aceitável, para a realização das diferentes tarefas do produto. O objetivo será desenvolver uma interação física, clara, intuitiva e especifica para este tipo de produto laboratorial. A conjugação destas premissas deverá originar uma solução centrada no ser humano. Em suma pretende-se que o design deste equipamento seja devidamente validado pela metodologia com especial enfoque no design centrado no ser humano. Em síntese, podem ser enumerados os objetivos do estudo:
a) Conceção de um dispositivo laboratorial capaz de conter um sistema de produção de microcápsulas;
b) Desenvolver através do Design Thinking um dispositivo autónomo capaz de responder de forma clara a critérios de usabilidade e interação laboratoriais;
c) Garantir que o design do dispositivo reflita preocupações com questões de interface, ergonomia, manutenção facilitada e usabilidade;
d) Reduzir o número de passos necessários para a realização das diferentes tarefas com a finalidade de encontrar uma solução centrada no utilizador;
E) Desenvolver todos os componentes necessários para o funcionamento do produto.
1.4 LACUNA DE INVESTIGAÇÃO
Entenda-se como lacuna de investigação o facto de os dispositivos de microencapsulação presentes no mercado, não exercerem o mesmo tipo de atividade prevista no projeto ECOBOND. Pois o método de produção das MCs surge a partir de uma fórmula inovadora conseguida no decorrer do projeto. Assim não existe uma comparação direta entre os produtos existentes e o produto a desenvolver, pois este produzirá microcápsulas muito específicas. Embora existam sistemas de produção semelhantes, não se encontram presentes no mercado produtos que produzam MCs num único dispositivo com o mesmo tipo de formulação.
Pretende-se que o design do produto consiga apresentar melhorias significativas ao nível da interação física, permitindo uma universalidade de manuseamento do produto. Porque mesmo não existindo produtos diretamente comparáveis, deve ser possível encontrar qualidades nos sistemas semelhantes de forma a tentar melhorar o mesmo. Assim teremos de entender quais são os produtos de microencapsulação com mais atributos de forma a se obter uma maior clareza no tipo de interação a desenvolver.
Para se proceder ao aprofundamento da temática é necessário estabelecer critérios que deverão ser respondidos de forma evidente no produto final. Então serão formuladas questões pertinentes, que servirão de diretriz do pensamento metodológico, com diferentes graus de importância, sendo as mais relevantes as seguintes:
a) Será possível identificar, de que forma se pode facilitar a experiência do utilizador, na interação com equipamentos laboratoriais?
b) Como se poderá contribuir para o design e desenvolvimento de um produto para microencapsulação?
c) Poderá o Design Thinking contribuir para o fornecimento de informação relevante, no desenvolvimento de uma interação física com o produto?
d) De que forma os vários componentes a incorporar no dispositivo vão influenciar o design do equipamento?
e) Conseguirá o desenvolvimento de um novo produto para microencapsulação contribuir para
o aperfeiçoamento de questões de usabilidade e interação com a homem-máquina?
1.5 METODOLOGIA PROJETUAL
Sendo necessário recorrer a uma fundamentação teórica (apoiada na recolha e análise bibliográfica) para se abordar a temática do Design e Desenvolvimento de um equipamento laboratorial, foi tida em consideração a Metodologia de Investigação em Design de Maria João Félix (2013). A autora baseada no trabalho de Nigel Cross (1999) afirma “(...) que a investigação em design é realizada em diferentes domínios e com metodologias distintas e que são contributos de “boas práticas” de investigação em design têm em comum as seguintes características:
“Purposive, based on identification of an issue or problem a worthy and capable of investigation.
Inquisitive, seeking to acquire new knowledge.
Informed, conducted from an awareness of previous, related research.
Methodical, planned and carried out in a disciplined manner.
Communicable, generating and reporting results which are testable and accessible by others.”
TL(Cross, Design Research: A Disciplined Conversation, 1999)
Partilhando a mesma posição de Cross (1999), Félix, M.J. (2013) reforça que “(...) estas características são, naturalmente, as características normais de uma boa investigação em qualquer disciplina. (…”) Então será aplicada a este estudo uma metodologia mista: intervencionista e não intervencionista, onde se revejam as características referidas por Cross(1999).
A atitude intervencionista (Cassandre & Querol, 2014, Rio de Janeiro) valoriza a produção de conhecimento que impulsione o aparecimento de novos fatores no processo de pesquisa, e que tais sejam capazes de apresentar soluções a partir da experimentação coletiva. Com esta abordagem intervencionista pretende-se atribuir grande importância à experimentação, através da aplicação de métodos e princípios de design centrado no ser humano. Assim proceder-se-á à realização de entrevistas preliminar com sujeitos da área laboratorial, com o intuito de se apurar oportunidades de melhoria. Em conformidade adota-se uma metodologia não-intervencionista no sentido de se estabelecer uma recolha base bibliográfica relevante com base nas palavras-chave do estudo.
Assim pretende-se desenvolver um enquadramento teórico, planeando os métodos de recolha de dados através de pesquisa documental (livros; artigos; relatórios; dissertações) definindo a base de desenvolvimento projectual.
Então destacam-se os trabalhos e teorias desenvolvidas por: (Brown, 2009); (Cross, Design Thinking, 2011); (Eppinger, 2003); (IDEO.org, 2015); (Jennifer, 2006, P.95); (Kumar, 2013); (Norman, 2002);
(Schifferstein, 2008)
TL
Propositiva, baseada na identificação de uma questão ou problema válido e que seja possível investigar.
Inquisitiva, que procure adquirir novo conhecimento.
Informada, conduzida através do conhecimento de investigação prévia e relacionada com o assunto.
Metódica, planeada e conduzida de uma forma disciplinada.
Comunicável, difundindo e disseminando resultados que podem ser testados, para além de acessíveis por
outros.
Figura 1 | Organigrama da investigação de FÉLIX, M.J. 2013 (adaptado ao estudo, novembro 2017).
Ainda podemos refletir sobre a adoção de uma posição filosófica para o estudo, e prevê- se que a fenomenologia será bem enquadrada neste tipo de projeto. Segundo Husserl, (FERREIRA, 2016) denomina-a como a ciência que estuda a intencionalidade e os objetos a partir do ponto de vista da própria consciência.
“ (…)Ao invés de olhar o design ou atividades do design em si, olhar a atitude projectual como possibilidade frutífera de análise fenomenológica (…)”
(FERREIRA, 2016, P. 96) Essencialmente a fenomenologia é o estudo das essências originadas pelo meio do reconhecimento dos fenómenos. Esta passa por aceitar que o mundo é aquilo que percebemos, ao invés de nos questionarmos se compreendemos o mundo. (BANDEIRA & ROCHA, 2014, P. 3)
Bürdek no livro “Design History, Theory and Practice of Product Design” introduz a disciplina e apresenta um exemplo de uma empresa nipônica (Hosokawa) em que a experiência de utilização é priorizada, em detrimento do produto em si, com o propósito de estabelecer respostas para questões como: qual é o significado para o utilizador?; Como é o produto percecionado pelo mundo à sua volta? etc… (BÜRDEK, 2005) . O exemplo reforça a posição do atual projeto, que se baseia na análise da experiência homem-máquina para que o produto final seja uma abordagem funcional centrada no ser humano.
Também pode ser relevante analisar a abordagem do empirismo, que embora não consiga fornecer uma base epistemológica (FERREIRA, 2016, P. 96) , os seus princípios podem auxiliar o método de investigação. O autor do artigo Descartes e o realismo científico 1 (CHIBENI, 1993) , apresenta a temática como sendo uma forma de se obter conhecimento através da experiência, das sensações e da observação. O empirismo antecede à atividade racional, sendo que o conhecimento é adquirido através dos sentidos “externos” (visão, audição, tato, olfato e paladar) conjugando-se estes com um sentido “interno” (introspeção). E defende que este novo sentido deve perceber qual é o papel dos sentimentos, estados de consciência e da memória.
Terminando com um apontamento sobre os principais defensores desta doutrina (John Locke;
George Berkeley e David Hume). (CHIBENI, 1993).
A observação é uma questão fulcral em todos os temas previstos na revisão da literatura,
por isso esta posição filosófica é passível de auxiliar a investigação. Por exemplo o Design
Thinking afirma que o desenvolvimento de um novo produto deve ter como foco a observação
do consumidor, de forma a conceber uma proposta profícua colmatando todo o tipo de possíveis
falhas reais e futuras. (CROSS, DESIGN THINKING, 2011)
1.6 HIPÓTESE DE INVESTIGAÇÃO
É necessário encontrar a máxima fulcral do estudo, para se conseguir dar início ao processo de validação da mesma. Logo surge a hipótese, de se obter um produto que clarifique a interação física homem-máquina com base nas questões de usabilidade. Assim será determinante a conjugação destes critérios com a tipologia de produto, ambas terão um impacto direto no produto final.
Em suma a hipótese do presente projeto deriva da importância, de perceber que o design e as metodologias podem contribuir para o desenvolvimento de um produto para microencapsulação, se forem tidas em consideração as questões da usabilidade e da interação com a máquina de forma a que se possa facilitar a experiência do utilizador.
1.7 PLANO DE TRABALHO
Para cumprir os objetivos a que nos propusemos, estruturámos a investigação em duas vertentes complementares: um estudo teórico e uma análise prática. O corpo do trabalho será desenvolvido em cinco capítulos (Figura 2), entre a introdução e a conclusão, podendo esta ser sujeita a alterações.
Figura 2 | estrutura de trabalho (elaborado pelo autor, novembro 2017).
CAPÍTULO 2. ENQUADRAMENTO TEÓRICO
“Fail early to succeed sooner.”
In (IDEO)
CAPÍTULO 2 – ENQUADRAMENTO TEÓRICO
NOTA INTRODUTÓRIA
No presente Capítulo serão estudadas temáticas relevantes que permitem fortalecer o estudo para o design de um dispositivo laboratorial, que terá como objetivo a criação de um dispositivo semiautomático de produção de microcápsulas.
Serão também analisados eventuais constrangimentos do produto de acordo com o estado da arte, com o objetivo de tornar a interação com o produto o mais eficiente possível.
2.1 REVISÃO DA LITERATURA
O produto resultante deste estudo deve ser capaz de proporcionar ao utilizador uma interação clara e intuitiva, com o propósito de tornar o dispositivo o mais eficiente possível. Assim é necessário recorrer à literatura para se desenvolver uma base de conhecimento passível de ser aplicado no projeto, alcançando a estruturação metódica do estudo.
Segundo Don Norman (2012), os produtos devem ser pensados na ótica do utilizador, simplificando a interface e garantindo que este é manipulado de forma instintiva e eficiente. Deste modo é necessário identificar as affordances
1dos equipamentos laboratoriais, de modo a criar uma linguagem transversal e simplificada enaltecendo as funções base de utilização do produto (NORMAN, 2002) .
O objetivo será estabelecer um produto centrado no ser humano onde devem ser analisadas premissas como: atributos convencionais dos produtos pares; a relação homem- máquina; a eficácia da interação física com o produto (que devem ser caraterizadas através da adoção de um sistema racional de verificação destes parâmetros). A adoção deste sistema de validação deverá surtir efeito num produto racional que se opõem ao desenvolvimento meramente apoiado na evolução tecnológica. (BROWN, 2009). No livro Change by Design (BROWN, 2009) o autor defende a metodologia de design thinking pela transversalidade de aplicação a todo o tipo de produtos de diferentes áreas do design. BROWN acrescenta ainda, que a abrangência da metodologia é passível de criar impacto no mundo pois consegue melhorar todo o tipo de produtos e a qualidade de vida do ser humano. Assim é importante reunir uma equipa multidisciplinar para que o problema seja abordado com base numa visão global do produto.
Contrapondo os diferentes pontos de vista, de modo a se estabelecer um produto absoluto que reúna todas as qualidades exigidas pelas diferentes áreas de conhecimento. A temática está intrinsecamente relacionada com o Human Centered Design, sendo que ambas consistem no desenvolvimento de soluções com o foco no utilizador.
Estes métodos de resolução de problemas, incentivam os seus seguidores a testar constantemente todas as hipóteses de modo a antever o comportamento do consumidor. Desta
1
affordances: termo inglês usado normalmente para se referir às qualidades intrínsecas de um determinado produto. as
affordances, de produtos pares, normalmente identificas no estado da arte. (DESIGNCULTURE, 2012)
forma é necessário o constante envolvimento com o público-alvo, pois só assim se responde às necessidades reais do consumidor. A solução final deverá consistir num produto desejado (humano), fiável (tecnologia) e viável (negócio). (IDEO.ORG, 2015)
Não sendo o processo de design do produto um processo linear, é necessário manter o foco pois neste processo o raciocínio vai divergindo e convergindo várias vezes, até se obter uma solução plausível. Portanto é importante realizar diferentes protótipos ao longo do processo para se garantir que todos os detalhes são analisados e aplicados devidamente, tendo sempre em consideração a opinião dos utilizadores através de sucessivos testes de usabilidade. Logo o constante contacto com o utilizador final do produto deverá ser um indicador de sucesso do produto. (IDEO.ORG, 2015) Assim uma boa experiência de utilização implica pensar para além da funcionalidade e da estética. O essencial será entender o comportamentos e hábitos dos utilizadores bem como o contexto de uso afim de estabelecer diferentes graus de importância de interação. Devem ser formuladas perguntas como: “Qual será a dimensão e visibilidade do botão X, que desempenha uma função de importância Y”, para se antecipar os possíveis problemas que os utilizadores enfrentam quando interagem com um novo produto. Um exemplo prático são os botões ON/OFF, que devem ser facilmente identificáveis e de uso simples, pois são o ponto de partida para a interação com o produto. (GARRETT, 2011 )
A análise da interação do ser humano com os diferentes dispositivos eletrónicos, deve ir mais além, tendo em consideração todos os fatores passiveis de interferir com a utilização do produto. Esta pode ser fornecida aplicando os princípios da etnografia
2na observação e realização de testes de produto. E a escolha do grupo para os testes de utilização, deve ser o mais diversificado possível pois a cultura e as diferentes vivências, influenciam significativamente a interpretação. (KUMAR, 2013)
Em suma os produtos devem ser capazes de proporcionar uma experiência agradável de utilização, otimizando as interações do utilizador com o produto, tornando-a simplificada e intuitiva e de forma a que qualquer tipo de utilizador o consiga manusear.
A extensiva análise dos produtos semelhantes, no estado da arte, proporciona conhecimentos sólidos para a criação de um novo produto. O objetivo será conseguir que a utilização de um novo produto não seja baseada num típico manual de instruções, e assim se obtenha assim uma estandardização de utilização dos produtos semelhantes. (JENNY PREECE, 2015) .
A Figura 3 ilustra um exemplo prático da aplicação destes conceitos, Minifors 2 da Meyer- Hayoz design engineering é um equipamento laboratorial totalmente concebido em torno da temática do design centrado no ser humano. A sua simplicidade de utilização, valeu-lhe o prémio
“IF Gold Award 2017” por permitir que qualquer tipo de utilizador manuseie o dispositivo facilmente. Aqui foi aplicada uma metodologia de Design, semelhante ao design thinking em que foi estabelecida uma equipa multidisciplinar para que o produto conseguisse corresponder às necessidades reais do utilizador . (AG, 2017)
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etnografia- Estratégia de investigação que trata da relação entre o comportamento humano com a cultura.
(DESIGNCULTURE, 2012).
Segundo o livro Usability Testing Essentials ready, set...test! (BARNUM, 2011 ELSEVIER INC, P.84) em média o consumidor, antes de usar o produto, investe 20 minutos a tentar perceber o seu funcionamento. Esta falta de preocupação relativamente a questões de usabilidade, não só produz efeito nas vendas como resulta num produto demasiado complicado para o tipo de função que desempenha. Outro facto relatado pelo autor, está relacionado com as devoluções de produtos. Em média 95% dos produtos devolvidos funcionam na perfeição, o único defeito é o consumidor não ser capaz de perceber o modo de funcionamento. No design de novos produtos os testes de usabilidade devem ser contínuos. Só assim será possível encontrar oportunidades de melhoria, de modo a criar um produto que corresponda diretamente às exigências do consumidor final.
“When we are faced with choices about new products, we approach our decision making by measuring the effort of learning the product against the potential outcome.”
3TL(Barnum, 2011 Elsevier Inc, P.84) No livro “A Textbook of Machine Design” (KHURMI & GUPTA, 2005) , encontram-se os inputs necessários para se iniciar o processo de design de um novo produto.
Os autores defendem que numa fase inicial do problema, se o mesmo não estiver devidamente estruturado, de forma a alicerçar todo o processo, a proposta de solução tem mais hipóteses de fracassar. A primeira etapa passará por perceber qual será o título da problemática de forma a conseguir focar o raciocínio na área de intervenção. De seguida é estabelecido o objetivo macro, este deverá incidir sob um conjunto de pressupostos do produto. Quando solidificadas estas premissas, inicia-se o design de elementos onde os conceitos devem ser devidamente validados tendo em conta a sua função. E o processo de design deve ser cíclico formulando diferentes tipos de questões, alterando os conceitos sempre que necessário. Este é
3TL.” Quando somos deparados com a escolha ou aquisição de um novo produto, baseamos a nossa escolha de acordo com o tempo de aprendizagem versus o potencial do mesmo.”
Figura 3 | MINIFORS 2, lab device (AG, 2017).
um processo moroso, mas que visa garantir o mínimo desperdício de matéria-prima e conferir a melhor experiência do consumidor possível. (KHURMI & GUPTA, 2005 )
Assim, e uma vez alicerçado o estudo, a temática do design thinking deve ser analisada com maior detalhe, de modo a garantir a sua correta aplicação.
Este método é normalmente em equipa e tem a vantagem conseguir ser aplicado a uma panóplia de problemas de diferentes áreas, que tenham por base a inovação. Para tal é necessária a criação de equipas de design, onde são integradas diferentes áreas do conhecimento, tornando o processo propriedade coletiva de forma a atribuir valor acrescentado ao projeto. (BROWN, 2009)
Então para se projetar um serviço ou um produto com base nesta metodologia é necessário dividir o processo em três (3) etapas principais, com a característica de ser uma estrutura pouco rígida. Assim deve-se priorizar a experimentação, apostando em soluções pouco convencionais tendo sempre em mente a inovação. “INSPIRATION” é a primeira fase que corresponde ao enquadramento do problema onde é necessário encontrar a oportunidade que irá motivar a pesquisa de soluções (Capítulo 1 do presente estudo). “IDEATION” a segunda etapa, corresponde ao desenvolvimento e teste do problema. Aqui devem ser consideradas todas as possíveis abordagens para se solucionar o problema que correspondam diretamente às necessidades do consumidor (Capítulo 2 ,3 e 4 do presente estudo) A terceira etapa é conhecida por “IMPLEMENTATION” e corresponde ao caminho entre o projeto e a sua implementação no mercado. Aqui devem-se retirar elações sobre o produto e como é que este pode ser melhorado. (Capítulo 5 e 6 do presente estudo).
Esta estrutura pouco rígida tem como propósito a encontrar soluções inesperadas, que podem ser descobertas com a constante interação com o público-alvo. Perceber quais são as necessidades reais do consumidor é muito mais simples nos dias de hoje, com impressão tridimensional, sendo possível testar vários conceitos e entender com base na opinião do consumidor qual é a solução ideal de resolução do problema. Assim é válido rever e modificar suposições estabelecidas no início do processo, pois o importante é perceber de que forma é que o consumidor perceciona o produto. O que pode levar alargar o tempo de design, mas que no futuro pode ser bastante vantajoso. (BROWN, 2009)
Na elaboração do briefing do projeto, não se deve limitar demasiado o problema. O briefing deve ser um ponto de partida para a exploração criativa das possíveis soluções do problema. A experimentação das propostas deve ser enaltecida, pois esta é a base da inovação e as falhas devem também ser encaradas como um processo necessário para se alcançar o sucesso. É impossível antecipar o resultado final do projeto antes de se iniciar o processo, só com o decorrer do estudo se conseguirá perceber quais são as verdadeiras restrições do projeto. (CROSS, DESIGN THINKING, 2011)
Está bem evidente que os constrangimentos do processo de design, são necessários e
inevitáveis. Recapitulando na primeira fase do Design Thinking (Inspiration), deve ser encontrado
e formulado o problema bem como os constrangimentos do produto (ex. fiabilidade; viabilidade
económica do projeto; desejabilidade e etc..). Devemos então estabelecer diferentes graus de
importância a cada condicionante de forma a priorizar os requisitos mais importantes. A única constante deverão ser as necessidades humanas, pois esta metodologia visa estabelecer produtos que melhorem significativamente o quotidiano do consumidor. Será necessário navegar entre estes constrangimentos de forma criativa, de forma a encontrar respostas racionais ao problema. As inovações incrementais são o oposto do design thinking, este defende que a inovação deverá ser conduzida pelo design e não por pequenas melhorias incrementais. (BROWN, 2009)
“… When a product is being developed, people pay a great deal of attention to what it does. User experience is the other, often overlooked, side of the equation— how it works—that can often make the difference between a successful product and a failure.”
4TL(GARRETT, 2011, P. 6) Sucintamente para se obter uma boa solução para o problema, é importante refinar e identificar todos os aspetos fulcrais constituintes do produto. A abordagem ao problema, através da aplicação dos métodos do design thinking, visa a obtenção de propostas mais plausíveis e racionais que são a verdadeira essência do design de produto. (GARRETT, 2011)
4TL “Quando um produto está a ser desenvolvido, dá-se demasiada importância ao que é que o produto faz.
A experiência do consumidor é outra, regularmente deixada de parte da equação - Como funciona- que pode ditar a diferença entre um bom produto e um falhanço”.
2.2 ESTADO DA ARTE
A tecnologia emergente da microencapsulação apresenta diversas potencialidades. Esta técnica permite a criação de diferentes tipos de materiais, com qualidades apenas possíveis através da manipulação de nanopartículas, através das quais se produz nano emulsões ou até de nano encapsulações. As diferentes vantagens deste método permitem a adaptação às diferentes industriais como: a farmacêutica; cosmética; alimentícia, entre outras. (MICROFLUIDICS, 2018)
Assim este projeto visa aplicar o conceito de microencapsulação num dispositivo totalmente automático, encapsulando um agente químico prejudicial para a saúde humana.
Atualmente não existe um dispositivo que produza o mesmo tipo de microcápsulas previstas no projeto ECOBOND, mas existem diferentes métodos e processos para a encapsulação dos diferentes reagentes.
A NISCO, empresa de produção de sistemas de encapsulação, desenvolve e investiga diferentes formas de produção de MCs
5. A empresa foca-se em entender quais são os componentes necessários para se produzir os diferentes tipos de microcápsulas, e logo apresente um sistema de produção adaptado às necessidades do consumidor. Assim a Figura 4, representa um sistema similar ao desenvolvido pelo projeto ECOBOND sendo a microencapsulação processada através de vibração magnética, o que não acontece no processo do Ecobond. O componente em detalhe na Figura é o responsável pela criação de MCs que variam de 0.2/1.5mm de diâmetro. Este componente produz várias microcápsulas em simultâneo devido aos seus trinta orifícios em aço inoxidável. (NISCO, 2018)
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MCs é a abreviatura utilizada na área da Química para microcápsulas.
Figura 4 | VAR W10, unidade de encapsulação (NISCO, 2018).
Então é importante perceber quais são os componentes utilizados nos diferentes dispositivos, pois só assim se poderá perceber quais serão as melhores soluções de equipamentos a adquirir. Também para se conseguir atribuir pontos de referência entre os diferentes métodos de produção de microcápsulas. Como se prevê que o produto a desenvolver, será de pesquisa laboratorial as suas dimensões devem ser reduzidas de modo a facilitar o processamento das MCs. A pesquisa deverá incidir nos dispositivos similares reconhecendo atributos como o tipo de material dos componentes, as dimensões, o peso, métodos de fixação dos componentes bem como todas as outras qualidades intrínsecas que facilitem a utilização dos mesmos.
No âmbito da microencapsulação encontramos produtos muito satisfatórios, como representados nas Figuras 5, que apresentam preocupações com a interação homem-máquina, eficiência do material e ainda um sentido estético característico dos produtos laboratoriais. O BUCHI ENCAPSULATOR é um dispositivo de produção de MCs, através de um jato de “fluxo- laminar”, que através da vibração mecânica origina microcápsulas homogéneas. (BUCHI)
Quanto às especificações do ENCAPSULATOR B-390 apresenta dimensões gerais de 320x340x290mm e chega a pesar 7kg, este é composto maioritariamente por aço inoxidável e Poliacetal (termoplástico que apresenta características como: alta rigidez, baixo atrito e excelente estabilidade). O ENCAPSULATOR B-395, muito similar ao seu antecessor, apresenta dimensões de 320x480x380mm e 11kg de peso. A nível de materiais são os mesmos que o B-390, possuindo ainda diferentes acessórios onde são utilizados, polímeros (PTFE), silicone, vidro borossilicato e ainda borrachas (EPDM) e plásticos diversos . (BUCHI)
Ambos os produtos apresentam um botão ON/OFF e uma válvula para ajustar a pressão do ar. O B-390 dispõe de apenas ecrã tátil, que permite ao utilizador controlar todos os parâmetros do dispositivo. No caso do B-395 estas informações são distribuídas por dois ecrãs, pois este tem mais funcionalidades que o seu antecessor. Aqui podem ser utilizados dois fluidos diferentes para a produção de microcápsulas. (BUCHI)
Figura 5 | B-390 vs B-395, encapsulator (BUCHI, 2018).
De forma esquematizada a Figura 6, atribui uma numeração às diferentes etapas do processo de produção de MCs, demonstrando o processo de funcionamento do Encapsulator B- 395. Sendo evidente, para o estudo, perceber todo o processo de funcionamento para se identificar as affordances já existentes nesta categoria de produtos.
O número 1 e 2 correspondem à fase de criação da emulsão, que por sua vez através do uso de uma seringa especializada será depositada no canal responsável pela formação de gotículas (representado pelo número 3).
Consequentemente dá-se a formação das MCs (4) que devido ao fluxo-laminar (5) irrompem pelo tanque de reação (reaction vessel) numa cadeia de gotículas dispersas. O número 6, representa um conjunto de Leds verticais que permitem a monotorização constante da formação das MCs (de extrema importância para se perceber a que velocidade estas serão processadas).
Na última etapa, que corresponde à cura das microcápsulas (7), é percetível a formação e amadurecimento das MCs devido à transparência do tanque de reação. A última etapa (8) corresponde ao armazenamento das microcápsulas, pois este tanque de reação possui um compartimento amovível, o que facilita a remoção do produto final.
Figura 6 | B-395, especificações técnicas (BUCHI, 2018).
Por sua vez, a Cellena
6comercializa um dispositivo portátil de microencapsulação usado para diferentes aplicações na área da bio encapsulação. Portable Cellena® é um dispositivo produz partículas de tamanho uniforme controlável devido aos diferentes “nebulizers” (Figura 7 em detalhe), que são os responsáveis pela formação das microcápsulas. (SELECTEDSCIENCE, 2018) Os “nebulizers” são peças descartáveis que visam garantir que a redução de detritos nos canais internos para que as MCs sejam homogéneas e uniformes. O bombeamento de fluido deve-se a uma seringa perfusora (syringe pump) que administra pequenas quantidades de fluidos para o
“nebulizers”, através de um motor de passo, de modo a produzir microcápsulas. (CELLENA, 2018) As dimensões gerais do produto são 410x360x104mm (c x l x a) e pesa 7kg o que torna o dispositivo versátil na medida em que pode ser facilmente transportável. Com este produto é possível a produção desde pequenas emulsões até grandes volumes. Devido ao software do dispositivo é possível o controlo dos diferentes parâmetros da produção de MCs através de um painel de controlo intuitivo, onde é possível alterar diferentes parâmetros das microcápsulas.
(CELLENA, 2018)
Por fim a empresa “BRACE GMBH”, muito conceituada na produção de MCs, apresenta o dispositivo de microencapsulação SPHERISATOR M (Figura 8). Este dispositivo é capaz de providenciar grandes quantidades de MCs, mas também é indicado para pequenos testes pois a capacidade de produção varia entre 500ml e 5L. Trata-se de um processo continuo de produção industrial e é possível a obtenção de microesferas e microcápsulas. De acordo com o site da empresa (BRACE, s.d. ) este dispositivo tem uma interface fácil e intuitiva e possível um grande controlo dos parâmetros de produção. O desenvolvimento deste produto teve especial foco na
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