5 th Brazilian Conference of In form ation Design. Verônica T. Passos, Tomas G. Sniker, João Lucas Leme, Antonio T. Kanamaru

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1 CIDI TH CIDI 5TH InfoDesign 6TH CONGIC 6 th Inform ation Design International Conference 5 th Brazilian Conference of In form ation Design 6 th Inform ation Design Student Conference Blucher Design Proceedings May 2014, Vol. 1, Num. 2 Design de calçados esportivos: desenvolvimento de palmilhas personalizadas para atletas de alta performance, a partir da aplicação de exame de baropodometria computadorizada e conversão de dados para a fabricação digital 1 Sports shoes design: development of customized insoles for high performance athletes, from the application of baropodometry computed test and data conversion to digital fabrication Verônica T. Passos, Tomas G. Sniker, João Lucas Leme, Antonio T. Kanamaru design de calçados esportivos, palminhas, baropodometria computadorizada, fabricação digital O presente trabalho aborda o papel da fabricação digital no desenvolvimento de calçados esportivos para atletas de alta performance no Brasil. Para a discussão foram adotados o termo Manufatura Rápida, proposto por Hopkinson, Hague e Dickens (2006), pesquisadores da Universidade de Loughborough, e a ideia de democracia do consumo, decorrente do desenvolvimento industrial, apresentada por Bonsiepe (2011). Num segundo momento, foi realizado um experimento, no qual se desenvolveu uma palmilha personalizada para um atleta de alta performance, a partir da realização de um exame de baropodometria computadorizada, com conversão de dados para fabricação digital, afim de verificar a possibilidade de desenvolvimento de um calçado esportivo personalizado com as ferramentas digitais disponíveis hoje no Brasil. Sports shoes design, insoles, baropodometry computed, digital fabrication This paper discusses the role of digital fabrication in developing athletic footwear for high performance athletes in Brazil. For discussion were adopted the term 'Rapid Manufacturing', proposed by Hopkinson, Hague and Dickens (2006), researchers at Loughborough University, and the idea of democracy of consumption, resulting from industrial development, presented by Bonsiepe (2011). Secondly, an experiment was conducted, in which a custom insole for an athlete of high performance was developed, from an examination of baropodometry computed with data conversion to digital fabrication, in order to verify the possibility of developing a customized sports shoe with digital tools available today in Brazil. 1 Introdução A Fabricação Digital caracteriza-se pela produção de objetos físicos, a partir de modelos digitais. Essa tecnologia também conhecida como Prototipagem Rápida, vem conquistando as áreas de engenharia, arquitetura e design devido a maior liberdade criativa proporcionada pelas novas ferramentas digitais, sendo possível desenvolver projetos com um alto nível de 1 O presente trabalho é resultado da disciplina Estandardização Virtual: da Linha de Montagem à Fábrica Digital, ministrada pelos professores Dr. Paulo Eduardo Fonseca de Campos (FAU USP) e Dr. André Leme Fleury (POLI/USP) no programa de Pós-Graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU USP), no segundo semestre de Anais do 6º Congresso Internacional de Design da Informação 5º InfoDesign Brasil 6º Congic Solange G. Coutinho, Monica Moura (orgs.) Sociedade Brasileira de Design da Informação SBDI Recife Brasil 2013 Proceedings of the 6 th Information Design International Conference 5 th InfoDesign Brazil 6 th Congic Solange G. Coutinho, Monica Moura (orgs.) Sociedade Brasileira de Design da Informação SBDI Recife Brazil 2013 Passos, Verônica T.; Sniker, Tomas G.; Leme, João Lucas; Kanamaru, Antonio T Design de calçados esportivos: desenvolvimento de palmilhas personalizadas para atletas de alta performance, a partir da aplicação de exame de baropodometria computadorizada e conversão de dados para a fabricação digital. In: Coutinho, Solange G.; Moura, Monica; Campello, Silvio Barreto; Cadena, Renata A.; Almeida, Swanne (orgs.). Proceedings of the 6th Information Design International Conference, 5th InfoDesign, 6th CONGIC [= Blucher Design Proceedings, num.2, vol.1]. São Paulo: Blucher, ISSN , ISBN DOI

2 complexidade, obter precisão em objetos com muitos detalhes e formas orgânicas, reduzir o número de componentes com a impressão de uma única peça e, até mesmo, facilitar a produção de um artefato único, personalizado, de acordo com necessidades específicas de um determinado usuário. No campo do design, por exemplo, mais especificamente design de calçados, pode-se perceber que a fabricação digital já atingiu o setor de desenvolvimento para a fabricação de protótipos de fôrmas, solados, e alguns outros componentes do artefato. Neste contexto, o presente trabalho visa identificar e discutir o papel da fabricação digital no setor calçadista brasileiro, especificamente, no desenvolvimento de calçados personalizados para atletas de alta performance. Para embasar o presente estudo foi realizado um experimento a partir da condução do exame de Baropodometria Computadorizada e conversão de dados para fabricação digital de um par de palmilhas, com o intuito de verificar a praticidade e viabilidade de produção de produtos customizados no Brasil, com as características do usuário. Esta abordagem se faz oportuna, uma vez que o Brasil sediará nos próximos anos alguns dos mais importantes eventos esportivos mundiais, tais como a Copa do Mundo de Futebol da FIFA em 2014 e as Olimpíadas de 2016 na cidade do Rio de Janeiro. 2 2 Materiais e métodos O termo manufatura rápida, proposto pelos pesquisadores da Universidade de Loughborough, Hopkinson, Hague e Dickens (2006) foi adotado neste estudo. Para estes pesquisadores, esta expressão define um processo de manufatura aditiva, comandado por um projeto de produto assistido por computador (CAD) para construir partes que são usadas diretamente como produtos finais ou componentes (HOPKINSON; HAGUE; DICKENS, 2006:1). De outra maneira, este método pode ser usado para fabricar um produto final ou um componente intermediário que será utilizado em algum estágio da cadeia produtiva. Da mesma maneira, foi abraçada aqui, a ideia de democracia do consumo decorrente do desenvolvimento industrial, discutida por Bonsiepe (2011): [a industrialização] além de aumentar o PIB é um meio indispensável para democratizar o consumo e permitir, a um amplo setor da população, o acesso a um universo de produtos técnicos para melhorar a vida cotidiana e seus diferentes domínios: tarefas domésticas, saúde, educação, lazer, esportes, transportes, para mencionar apenas alguns (BONSIEPE, 2011:23). O desenvolvimento industrial na área dos esportes, atividade da vida cotidiana que é discussão central da presente pesquisa, já apresenta grandes iniciativas de projetos e investimentos. Quando se aborda a personalização destes produtos esportivos, na Inglaterra, por exemplo, a Universidade de Loughborough investiu num grande projeto que se iniciou em 2006, unindo os departamentos de Pesquisa em Tecnologia do Esporte, Ciências Humanas e Design Ergonômico, para a concepção de um calçado esportivo para atletas de alta performance. O projeto conhecido como E2HS, iniciais de Elite to High Street, teve como objetivo elaborar calçados esportivos de alta tecnologia com auxílio de ferramentas digitais. Os calçados elaborados em parceria com a empresa New Balance, foram lançados e utilizados nas Olimpíadas de 2012, na cidade de Londres, por atletas ingleses, que alcançaram resultados extraordinários (LOUGHBOROUGH UNIVERSITY, 2013). No Brasil, já se percebe um grande investimento em tecnologias de fabricação digital para a área de calçados e área médica. Dessa forma, para a realização da parte prática do trabalho, o método utilizado consistiu no levantamento de dados do estado da arte das tecnologias de fabricação digital disponíveis no Brasil e o seu emprego no setor calçadista. O levantamento iniciou-se com uma pesquisa exploratória-descritiva, realização de entrevistas e visitas técnicas em instituições e órgãos de Tecnologia da Informação e Tecnologia do Couro. Como complemento, foi realizada uma visita técnica a uma clínica ortopédica especializada localizada na cidade de São Paulo. O Instituto Brasileiro de Tecnologia do Couro, Calçados e Artefatos (IBTeC), localizado na cidade de Novo Hamburgo no Rio Grande do Sul, por exemplo, abriga um laboratório de biomecânica onde são realizados testes relacionados ao conforto, desempenho, saúde e

3 segurança dos os pés, com técnicas e ferramentas digitais de última geração 2. Outro ponto que deve ser ressaltado, é o posicionamento do IBTeC em relação ao desenvolvimento de calçados personalizados. De um modo geral, a instituição trabalha com grandes empresas para realização de testes de qualidade, ou seja, modelos que atendam o mercado de consumo de grandes massas, porém, em 2011, resolveram atender a um pedido único: produzir um calçado personalizado que acolhesse as necessidades de uma criança de dez anos, diagnosticada com Síndrome de Proteus 3 (PASSOS, KANAMARU, 2012). Na ocasião foram utilizadas ferramentas como o escaneador de pés (footscan), software de modelagem virtual para o desenvolvimento funcional e ergonômico do calçado e mais um software 2D para a elaboração estética do produto. Já no Estado de São Paulo, o SENAI da cidade de Franca, é referência nacional em tecnologia de calçados. A escola que está situada no maior polo de confecção de calçados masculinos do Brasil tem recebido diversos investimentos da FIESP 4 nos últimos anos, para compra de novas tecnologias digitais como, fresadoras CNCs, impressoras 3D, softwares de modelagem virtual tridimensional, e que, por enquanto, são destinadas somente a projetos de fôrmas de calçados e desenvolvimento de solados 5. A última aquisição do SENAI de Franca foi a impressora 3D Objet Connex500, que é a mesma impressora utilizada por empresas como a Adidas para impressão de protótipos em material maleável e em cores diferentes num mesmo artefato (OBJET, 2010). Outra instituição também visitada foi o Centro Tecnológico da Informação Renato Archer (CTI), localizado na cidade de Campinas, também no Estado de São Paulo. O CTI é uma unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) que atua na pesquisa e no desenvolvimento em tecnologia da informação e mantém uma interação intensa com os setores acadêmicos e vários projetos de cooperação com empresas públicas e privadas. Foi possível verificar neste centro tecnológico o estado da arte das tecnologias de fabricação digital disponíveis hoje no Brasil, bem como conhecer os projetos desenvolvidos com o uso desses equipamentos. O CTI possui um departamento de Divisão de Tecnologias Tridimensionais (DT3D) que, desde 1997, dedica-se à pesquisa, desenvolvimento e aplicação destas tecnologias em diversas áreas do conhecimento, apoiando a indústria, e principalmente a área médica, com projetos de pesquisa internos em parceria com diversas universidades 6 : [...] foram realizados mais de serviços tecnológicos de prototipagem e manufatura rápida para indústria, em especial para micro, pequenas e médias empresas, além de uma difusão tecnológica permanente, por meio de congressos e palestras específicas; mais de casos de planejamento cirúrgico em parceria com mais de uma centena de hospitais referência no País e alguns no exterior; e contribuído com dezenas de experimentos de diversas universidades brasileiras (CTI, 2013). Fechando o ciclo, visitou-se o Instituto de Terapia Manual e Postural (ITEMP), localizado na cidade de São Paulo, que realiza o exame de Baropodometria Computadorizada como umas de suas especialidades, e desenvolve palmilhas personalizadas manualmente, a partir de modelos pré-fabricados, com a supervisão de médicos especialistas. Com posse desses levantamentos, iniciou-se uma segunda fase da pesquisa, com o intuito de verificar a viabilidade de desenvolvimento de um calçado esportivo personalizado, com as ferramentas digitais disponíveis hoje no Brasil. 3 3 Experimento, discussão e análise de resultados A segunda fase consistiu em um experimento prático, com a coleta de dados junto a usuários por meio de um exame de Baropodometria Computadorizada, e a utilização de resultados para 2 PASSOS, V. T. Visita técnica IBTeC. In: Pesquisa de Campo Novo Hamburgo p. Relatório de Levantamento de Campo Novo Hamburgo RS (não publicado). 3 Síndrome que tem como característica o gigantismo de membros inferiores (pés e pernas) e superiores (mãos) promovendo o crescimento desordenado das partes moles do corpo, como os tecidos conjuntivo, muscular, epitelial e adiposo, ela também é considerada rara e ainda de origem desconhecida. 4 Federação das Indústrias do Estado de São Paulo. 5 PASSOS, V. T. Visita técnica SENAI Franca. In: Pesquisa de Campo Franca p. Relatório de Levantamento de Campo da cidade de Franca SP (não publicado). 6 SNIKER, T. G. Visita técnica CTI. In: Centro Tecnológico Renato Archer - Campinas p. Relatório de Levantamento de tecnologias 3D no Estado de São Paulo (não publicado).

4 4 a fabricação de um modelo de palmilha em espuma de Poliuretano (PU) empregando-se ferramentas digitais. A Baropodometria Computadorizada tem por finalidade medir as pressões desenvolvidas nos diferentes pontos da região plantar dos pés, com o auxílio de um instrumento de medida chamado baropodômetro, que apresenta sensores de pressão distribuídos por toda a sua superfície (INSTRUCOM, 2013). Conforme o paciente caminha ou permanece em pé sobre o este instrumento de medida, uma imagem de distribuição de pontos de pressão é formada simultaneamente no monitor do computador, facilitando a avaliação e análise do profissional da área da saúde: [a Baropodometria Camputadorizada] fornece dados numéricos e gráficos coloridos para facilitar sua interpretação e até compreensão de seus pacientes. As informações capturadas são instantaneamente passadas ao computador com gráficos bidimensionais (2D) ou tridimensionais (3D) gravadas como um filme para futura avaliação e documentação (INSTRUCOM, 2013). Este exame foi realizado no Instituto ITEMP, com o acompanhamento e avaliação do médico fisioterapeuta Dr. Vitor Tosi (figura 1), que atua em diversos projetos voltados para a prática esportiva como, por exemplo, a realização do exame de Baropodometria Computadorizada e desenvolvimento de palmilhas personalizadas para o Cirque du Soleil em 2006 e Figura 1 Análise da imagem de distribuição dos pontos de pressão resultantes de exame de Baropodometria Computadorizada, realizado no Instituto ITEMP com acompanhamento do Dr. Vitor Tosi. Fonte: Acervo dos autores. Após a coleta e avaliação de dados da pressão plantar do indivíduo, realizou-se a tradução de dados para o desenvolvimento do projeto virtual, no qual adotou-se o método de modelagem virtual tridimensional (CAD), criado a partir da ferramenta Rhinoceros. O procedimento se deu do seguinte modo: a imagem colorida gerada pelo exame de Baropodometria Computadorizada e previamente analisada pelo Dr. Vitor Tosi, foi importada pelo software Rhinoceros. A partir dessa imagem desenvolveu-se um modelo de palmilha que melhor adaptasse a planta dos pés do indivíduo, suprindo as regiões de maior necessidade apontadas durante a avaliação dos resultados do exame pelo fisioterapeuta e também as regiões de maior pressão apontadas pelo próprio software de modelagem virtual tridimensional, por meio do comando heightfield from image, ou, campo de altura da imagem, em português (figura 2). 7 Entrevista realizada com Dr. Vitor Tosi (Instituto ITEMP), em 6 de novembro de 2012, na cidade de São Paulo, com 32 minutos de duração.

5 5 Figura 2 - Vista perspectiva da palmilha desenvolvida virtualmente com a ferramenta de modelagem tridimensional Rhinoceros. Fonte: Acervo dos autores. O modelo gerado apresentou boa compatibilidade com a imagem gerada no exame. Entretanto, constatou-se inicialmente, que o modelo apresentou pequenas irregularidades decorrentes de algumas áreas de imprecisão da imagem nas regiões em degradê, como pode ser observado na figura 1. Deste modo, foram necessários alguns ajustes para que o modelo ficasse livre de imperfeições para a iniciação da etapa final da fabricação. Finalmente, para a etapa de materialização do produto, foi adotado o método de usinagem por controle numérico computadorizado (CNC), realizado com a ferramenta CNC Router DS4, no laboratório de fabricação digital ShopFrontFab, na cidade de São Paulo (figura 3). Figura 3 - Fabricação do protótipo da palmilha em espuma de poliuretano (PU) com a CNC Router DS4. Fonte: Acervo dos autores. A escolha pelo desenvolvimento de uma palmilha como objeto para o experimento se justifica pela facilidade em desenvolver uma única peça removível, que possa cumprir seu papel ergonômico dentro de qualquer calçado para prática esportiva que o usuário opte por vestir. Dessa forma, a palmilha aqui sugerida assume o papel de componente mais importante no calçado esportivo para um atleta de alto desempenho. O resultado obtido demonstrou a veracidade dos benefícios teoricamente apresentados no início, como economia de material e tempo, e fidelidade ao desenho virtual proporcionado pela prototipagem rápida. O tempo de usinagem por controle numérico computadorizado foi de aproximadamente quatro horas, e o modelo de palmilha gerado foi um produto intermediário, que pode ser utilizado durante o estágio de fabricação de moldes para injeção eletrônica, escala de tamanhos e finalmente a confecção do produto final em material adequado para a prática esportiva. Neste estudo verificou-se uma lacuna existente entre a imagem gerada pelo exame e a sua leitura pelo software de modelagem 3D, mas o estudo mostra também que é perfeitamente viável a adaptação da imagem gerada pelo exame para a modelagem virtual. É

6 importante ressaltar que todo o processo deve ser levado a cabo por uma equipe multidisciplinar, envolvendo profissionais da área de tecnologia da informação, profissionais da área de fabricação aditiva, da área esportiva e da supervisão de profissionais da área médica. 6 4 Considerações finais No Brasil, a fabricação digital já se encontra presente na produção de calçados para o desenvolvimento de protótipos de solado e fôrmas. Contudo, para a área esportiva, o registro do emprego desta tecnologia para a criação de calçados centrados no usuário, ainda é praticamente inexistente, mesmo tendo a disposição todas essas ferramentas encontradas hoje no país, tal como evidenciado no presente trabalho. O Brasil dispõe hoje de centros tecnológicos altamente equipados que permite que um projeto como esse possa ser desenvolvido e posteriormente ser ampliado para um número muito maior de usuários. Referências Artigos em revistas acadêmicas/capítulos de livros SANTOS; Claudemilson dos; MENEZES; Marizilda dos Santos Design para micro e pequena empresa: o desenho como abordagem do projeto. In: MENEZES; Marizilda dos Santos; PASCHOARELLI, Luis Carlos. Design e Planejamento: aspectos tecnológicos. São Paulo: Cultura Acadêmica. PASSOS, Verônica T.; KANAMARU, Antônio T Design Humano: desenvolvimento de calçados para portadora de Síndrome de Proteus. In: Colóquio de Moda, 10, 2012, São Luis. Trabalho apresentado durante o evento. São Luis, 10p. Livros, e material não publicados BONSIEPE, Gui Design: do Material ao Digital. 1º ed. Santa Catarina: FIESC/IEL Design, cultura e sociedade. São Paulo: Blucher. CHUA, C.K; LEONG, K.F.; LIM, C.S Rapid Prototyping: Principles and Applications. 2 ed. Cingapura:World Scientific. Entrevista realizada com Dr. Vitor Tosi (Instituto ITEMP), em 6 de novembro de 2012, na cidade de São Paulo, com 32 minutos de duração. Entrevista realizada com Osvalí Júnior (SENAI Franca), em 14 de fevereiro de 2013, na cidade de Franca, com 28 minutos de duração. GERSHENFELD, NEIL Fab: the coming revolution on your desktop from personal computers to personal fabrication. New York, Basic books. LÖBACH, Bernd Design Industrial. São Paulo: Edgard Blücher. HOPKINSON, Neil; HAGUE, Richard; DICKENS, Phill Rapid Manufacturing: an Industrial Revolution for the Digital Age. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd. PASSOS, V. T. Pesquisa de Campo CTI p. Relatório de Levantamento de Campo Centro Tecnológico da Informação Renato Archer SP (Mestrado em Têxtil e Moda) Escola de Artes Ciências e Humanidades, Universidade de São Paulo, São Paulo (não publicado). VOLPATO, N Prototipagem Rápida: Tecnologias e Aplicações. São Paulo: Edgard Blucher.

7 7 Textos publicados na internet 3D SYSTEMS, ZPrinting helps Shoemaker Clarks embark on New Era of innovation. In: Home: Press Room. < 26/11/12. BNDES, BNDES Setorial: Indústria calçadista e estratégias de fortalecimento da competitividade. In: Home: Publicações: Tema: Calçados. < cimento/bnset/set3104.pdf>, 26/11/12. CTI, Quem Somos. In: Home: Quem Somos. < 25/11/12. INSTRUCOM Sistema de Baropodometria Computadorizada. In: Home: Linha de Reabilitação: Baropodometria. < 21/06/13. LOUGHBOROUGH UNIVERSITY, Personalised Footwear: E2HS - From Elite to High Street. In: Home: Working with business. < OBJET, Case Study: Adidas Races into the Future with Objet 3D Printing. In: Resources: Case Studies: Consumer Goods: adidas. < 26/11/12. Sobre os autores Verônica Thomazini Passos, mestranda, EACH-USP, Brasil <ve.passos@usp.br> Tomas G. Sniker, doutorando, FAU-USP, Brasil <tsniker@yahoo.com.br> João Lucas Leme, bacharel, FACAMP, Brasil <joaolucasleme@gmail.com> Antonio T. Kanamaru, Doutor, EACH-USP, Brasil <kanamaru@usp.br>