Pesquisa, desenvolvimento e difusão de novas tecnologias digitais de manufatura, modelagem e captura de superfícies.

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1 Pesquisa, desenvolvimento e difusão de novas tecnologias digitais de manufatura, modelagem e captura de superfícies. Aluno: Hugo Paes Simões Orientador: Jorge Roberto Lopes Dos Santos Introdução O projeto trata de pesquisa, desenvolvimento e difusão através de tecnologias de modelagem tridimensional virtual, tecnologias de obtenção de superfícies 3D (sistemas de escaneamento 3D através de tecnologias a laser ou luz branca estruturada) e tecnologias de manufatura digital. O projeto visa apoiar e desenvolver pesquisas com alunos de graduação, Mestrado e Doutorado no uso, difusão e desenvolvimento de novas tecnologias de 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. O referido pedido justifica-se para que estudantes do curso de Design possam auxiliar nas atividades de pesquisa e desenvolvimento a serem realizados neste laboratório. A gama de projetos inclui pesquisas em desenvolvimento de novos produtos, moda, ergonomia, design gráfico e digital..objetivos O presente projeto tem por objetivo viabilizar a utilização integrada do saber tecnológico em modelagem, captura 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 à 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 ideias geradas no desenvolvimento de projetos para o meio virtual podem ser feitas com tecnologias digitais como a captura de imagens de superfícies através de scanners 3D (a laser ou luz branca). Com esta tecnologia, o modelo físico construído por sistemas convencionais 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 (malha poligonal), 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 alem 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

2 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 scanners 3D, a etapa da materialização física será feita através de sistemas digitais automatizados que seguem genericamente dois processos básicos: 1 - por remoção de matéria prima através de fresadoras 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 de manufatura aditiva 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. Pesquisas Desenvolvidas Foram desenvolvidos diversos trabalhos na área de modelagem, captura e simulação tridimensional virtual e física de projetos: Primeiramente foi realizado um treinamento para aprendizado das tecnologias de escaneamento 3D existentes no Núcleo de Experimentação Tridimensional Também foram feitos alguns escaneamentos em 3D no processo de aprendizagem, utilizando o kinect (escâner a laser, escâner de luz branca estruturada e kinect) e software de pós-processamento das imagens obtidas para pesquisas de captura virtual de geometrias complexas de superfícies de produtos diversos. E também na área de impressão 3D, para aprendizagem das máquinas existem no laboratório, tais como: Felix 3D printer, Ultimaker 3D printer e Uprint. Um dos projetos importantes desenvolvidos no NEXT, onde Hugo Paes Simões trabalhou foi o Projeto 3 Dimensões realizado entre a Fundação Eva Klabin e o NEXT PUC Rio, onde foram escaneadas em 3D peças importantes da coleção para serem impressas em 3D nas tecnologias existentes na PUC Rio. Figura 1 Cartaz de lançamento do evento.

3 Figura 2 Processo de escaneamento 3D peça original e arquivo virtual 3D após escaneamento 3D Figura 3 Peças impressas em 3D (réplicas) a partir do arquivo 3D obtido no escaneamento 3D impressas em polímero ABS pela tecnologia U-Print. Outgro trabalho de destaque realizado pelo referido aluno foi a impressão 3D de arquivo de mandíbula de paciente obtido a partir de arquivo de tomografia computadorizada 3D.

4 Figura 4 Processo de impressão 3D de mandíbula Figura 5 Duas peças impressas em 3D

5 Figura 6 Modelo final impresso em 3D pela tecnologia Felix 3D printer. O trabalho mais recente deseonvolvido pelo aluno foi o auxilio ao desenvolvimento de impressora 3d para cerâmica completamente desenvolvida e construida no NEXT PUC Rio, onde o referido aluno teve importante papel ao realizar a maioria dos testes de impressao 3D utilizando a materia prima Barro / porcelana. Figura 7- Peça impressa em 3D em cerâmica.

6 Conclusões Passada a fase inicial de treinamento e aprendizado das novas tecnologias digitais de escaneamento 3D, prototipagem rápida e softwares de pós-processamento de imagens existentes no Núcleo de Experimentação Tridimensional, foram desenvolvidos diversos trabalhos na área de modelagem, captura e simulação tridimensionais virtual e física de projetos. O uso das novas tecnologias de fabricação digital permite maior rapidez, precisão e qualidade de acabamento não só na área de Artes e Design, como em outras diversas áreas, realizando protótipos complexos, em questão de horas, e em diversos tipos materiais. Referências N. Hopkinson R.J.M. Hague P.M. Dickens. Rapid Manufacturing. England: Wiley, 2006.Print. Carlos Henrique Ahrens Cristiano Vasconcellos Ferreira Gunther Petrush Jonas de carvalho Jorge Roberto Lopes dos Santos Jorge Vicente Lopes da Silva Neri Volpato.Prototipagem Rápida - Tecnologias e aplicações. São Paulo: Editora Blucher, Print.