plano das idÉias - puc-rio · diferentes maneiras a formas final. 4.1 - pesquisa de similares ......

Departamento de Artes e design

PLANO DAS IDÉIAS

Aluno: Antonio Carlos Santos Thiele

Orientador: Claudio Freitas Magalhães

1 - Introdução

Este projeto foi uma continuidade da pesquisa “Plano das Ideias”, que propõe uma exploração

da transformação da superfície plana, utilizando diversos materiais e processos, afim de gerar

soluções que possam ser utilizadas em diferentes aplicações na inovação de produtos. A maior

parte dos produtos vem evoluindo de forma incremental a partir de um processo de design

convencional (PUGH, 1990). A configuração de um carro é a mesma desde que surgiu o

conceito de carro. Um dos aspectos deste processo é a divisão entre o espaço do problema e o

espaço da solução. Pode ser dito que esta divisão problema-solução caracterizaria um projeto,

ou seja, a solução surge de um problema pré-definido e anteriormente analisado. A eficiência

desta sequencialidade é questionada pela velocidade das mudanças. Para resolver esta questão,

propõe-se uma maior sobreposição das etapas do processo de projeto como meio para reduzir

tempo e recursos. Desta forma, contextos dinâmicos ou produtos inovadores exigiriam

processos com maior sobreposição entre o espaço do problema e da solução em um projeto

(IANSIT, 1995). Em uma situação extrema, em projetos altamente inovadores, ligados a

estratégias de previsão do futuro, esta sequência pode ser invertida. A fase da análise do

problema é a chave para conseguir um descolamento de uma estrutura de produto já existente,

ou seja, de concepções institucionalizadas. Partindo de experimentações e soluções, algumas

empresas de ponta questionam suas estratégias, redirecionam conhecimentos e capacitações

tecnológicas a partir concepções de produtos (Philips Corporate Design, 1996). Desassociam o

projeto de um problema específico pré-determinado, porém, relacionado com algum aspecto

que caracteriza seu ambiente, seus recursos ou com seu contexto futuro de atuação. Observa-se

assim, a contextualização do método ao projeto (BAXTER, 1995, PMI, 1996).

2 - Objetivos

Esta pesquisa pretendeu investigar a potencialidade de inovação da geração de conceitos e

soluções, a partir da exploração da transformação do plano, antecedendo a definição de

problemas e ou oportunidades de projeto, utilizando transposições entre mídias físicas e digitais

para a realização de modelos e protótipos experimentais. Para efeito da delimitação desta

pesquisa, pretendeu-se estudar o contexto dos produtos produzidos a partir de materiais

transformados e disponibilizados em chapas planas. Pretendeu-se partir da solução para o

problema: através da geração de protótipos e soluções formais genéricas chega-se ao problema

de projeto. A situação de projeto é induzida pela solução. Especificamente, em função de

oportunidades apresentadas durante o período no Núcleo de Exploração Tridimensional, nesta

pesquisa foram desenvolvidos os seguintes projetos: (1) desenvolvimento exploratório de

transformação do plano baseado em sistema paramétrico digital de geração de variantes do

princípio “deployer” ou “chapa expandida”; (2) Desenvolvimento de uma mesa com estrutura

baseada no sistema deployer em aço inox cortado a laser; (3) desenvolvimento de um robô que

imprime formas tridimensionais de forma autônoma, e (4) desenvolvimento de um sistema de

geração de variações parametrizadas para uma peça de joalheria.


3 - Metodologia

Visando identificar a potencialidade da geração de formas a partir da transformação do plano

como incitação para soluções ou desenvolvimento de produtos inovadores, foi realizada

pesquisa iconográfica de produtos desenvolvidos a partir da transformações de planos, feitos

de diversos materiais, que geravam resultados tridimensionais quando torcidos e esticados.

Foram utilizados na pesquisa recursos de prototipagem rápida, como corte á lazer, impressoras

3D e fresadoras, com o intuito de materializar as estruturas virtuais produzidas na pesquisa.

Foram pesquisadas as possibilidades oferecidas pela modelagem paramétrica utilizando o

Grasshopper, um plug-in para o software de modelagem tridimensional Rhinoceros. Foi

escolhido o princípio de transformação do plano "deployer". Nossos estudos consistiram em

simplificar o deploye até encontrar sua estrutura mínima, e a partir desta, gerar possibilidades

de parametrização. A forma encontrada, batizada de módulo, consiste de um quadrado com dois

corte paralelos. Com os parâmetros definidos foi possível criar controladores numéricos para

cada um deles dentro do software, e por meio deles, foi possível controlar e modificar o desenho

instantaneamente. Quando um valor é alterado todo o desenho se reajusta seguindo uma

programação preestabelecida. Desta maneira foi possível gerar variantes de forma em tempo

real, variando os valores dados de entrada no programa. Alguns módulos de cada um dos

experimentos foram transformados em modelos físicos tridimensionais no papel Duplex com o

auxílio de uma máquina de corte a lazer, entre outros recursos. Seguindo a estratégia de

transformação do plano, as peças foram torcidas e dobradas com o intuito de gerar novas

formas.

4 - deploye

Neste ano abordamos o método de construção deploye. Este é um método para criação de

formas volumétricas a partir da expansão de chapas planas. Esse comportamento é gerado

através de cortes na chapa. A direção, forma dos cortes e sentido da força aplicada alteram de

diferentes maneiras a formas final.

4.1 - Pesquisa de similares

O deploye ou chapa expandida é normalmente encontrado na indústria na forma de grades e

pisos metálicos. Está é uma solução de fabricação simples, barata e que gera estruturas

volumétricas grandes porem leves. Como pode ser visto nas imagens 1 e 2

Imagem 1, grade frontal de um carro. Imagem 2, piso composto por deployer.


O deploye também é usado em peças artísticas por sua leveza visual e flexibilidade. Como no

trabalho da designer Sarah Krieger.

Imagem 3, luminárias baseadas em deployer desenvolvidas por Sarah Krieger.

Grasshopper

Na indústria esse tipo de diagrama é obtido através de maquinários específicos para corte, que

utilizam uma estrutura com laminas que são pressionadas contra a chapa como um carimbo,

Manualmente o processo é feito com o uso de estiletes e laminas. Nesta pesquisa não usamos

nenhum dos dois métodos, pois o primeiro não possibilita grande flexibilidade de desenhos e o

segundo é muito demorado e impreciso. O método de produção escolhido foi o corte a laser que

é rápido e muito preciso por ser computadorizado.

Devido ao maquinário escolhido os desenhos devem ser vetoriais. Tradicionalmente são

usados softwares de desenho vetorial para gerar os arquivos como: Illustrator, inkscape, Corel

e etc. Porem esses programas são limitados quando o trabalho exige modificações constantes

e em grande escala nos desenhos. Para atender a esta demanda foi empregado o "plugin" de

modelagem paramétrica para Rhinocerros chamado grasshopper.

" Grasshopper é um editor gráfico de algoritmos integrado com ferramentas de modelagem

do software Rhino 3D. Ao contrário do RhinoScript, Grasshopper não requer nenhum

conhecimento de programação ou “scripitagem”, mas ainda assim permite que designers

construam "definitions" desde as mais simples as mais inspiradoras."

(DAVIDSON., Scott. About Grasshopper. Disponível em: <http://www.grasshopper3d.com/>. Acesso em: 10 jul. 2014.)

Ele nos possibilita definir padrões que são aplicados ao desenho e toda a estrutura se

reconstrói para comportar estes novos valores. Exemplo: Imagine que um arquiteto projete um

teto com estruturas tubulares de 10 cm de raio mas no momento da compra do material só

existem tubos de 12 cm. Na modelagem convencional o teto deve ser remodelado, mas com a

modelagem paramétrica basta mudar o valor do parâmetro "raio do tubo", definido na

construção do arquivo, que toda a estrutura se reconstrói automaticamente, poupando tempo e

trabalho.


5 - Abordagens de parametrização

Nesta pesquisa nos focamos em compreender o método construtivo do deployer para criar os

parâmetros de geração dos desenhos. Primeiramente definimos um corte simples como o

parâmetro base para a criação do deployer.

Como primeira tentativa de parametrização criamos um grid com os cortes atrelados aos nós da

grade, como é visto na imagem 4, e posteriormente duplicamos esta grade, representado pela

imagem 5. As variações possíveis eram diferentes posições do segundo grid e tamanho dos

quadrados.

Imagem 4, cortes atrelados ao grid. Imagem 5, grid base para os cortes duplicado

Essa estratégia tinha como problemas o não reconhecimento de um módulo e excessiva

liberdade entre os grids.

Dentro deste raciocínio tiveram testes em paralelo abordando uma maior liberdade de formas

para os cortes e formas alternativas de geração de desenhos. Nestes exemplos usamos um

padrão de crescimento, onde para cada nível a linha aumenta 2 milímetros lateralmente.

Imagem 6, cortes com crescimento progressivo. Imagem 7, cortes com desenho ondular.


Alguns dos experimentos livres foram prototipados com o auxílio de uma cortadora a laser. A

imagem 8 mostra um experimento com cortes ondulados, como o papel usado era muito

expeço e não foram feitos vincos não foi possível gerar o deployer, mas torcendo o modelo

obtivemos uma forma tubular com laterais de desenho orgânico, como é visto na imagem 9.

Imagem 8, chapa com cortes curvos. Imagem 9, chapa com cortes curvos em forma tubular.

Imagem 10, cortes com crescimento progressivo orgânicos. Imagem 11, cortes com crescimento progressivo.

Tomando como inspiração o projeto de Sarah Krieger nós buscamos ampliar o conceito de

deployer radial juntando duas estruturas em apenas uma.

Imagem 12, Trabalho de Sarah Krieger Imagem 13, Estudo com deployer radial duplo.


Na imagem 14 usamos as áreas de influência. Onde esses círculos eram posicionados eles

geravam alterações nos tamanhos dos cortes.

Imagem 14, deployer formado por áreas de influência.

Mesmo conseguindo gerar o deployer básico com esta abordagem não nos possibilitava

trabalhar com o módulo básico de geração do deployer. Pensávamos que uma linha era o

módulo básico do deployer, mas percebemos que não. Este é formado pela interação entre dois

cortes paralelos em posições diferentes. Para encontrar uma solução buscamos inspiração na

padronagem para tecidos onde um módulo fixo é replicado formando um padrão. Esse conceito

pode ser visto na imagem 15 produzida pelo professor Luiz Rocha.

Imagem 15, conceitos de padronagem apresentados pelo professor Luiz Rocha.


Com essa inspiração criamos um padrão parametrizado que é replicado para gerar as chapas e

usamos estes parâmetros como base: Gap A, Pos gap A, H de A, Gap B, Pos gap B, H de B,

Raio do furo, Tamanho do módulo X, Tamanho do módulo Y, Número de módulos em X,

Número de módulos em Y, Margem, H furo estrutura A, H furo estrutura B, Tamanho furo

estrutura 1, Tamanho furo estrutura 2. A representação dos parâmetros está na imagem 16.

Imagem 16, parâmetros do módulo de deployer.

Isolamos os parâmetros Pos gap A e Pos gap B e geramos variações nos cortes. Consulte a

imagem 17.

Imagem 17, conceitos de padronagem apresentados pelo professor Luiz Rocha.


Primeiro variamos a posição do gap. A variação da posição dos gaps não foi bem sucedida para

gerar o deploye sem vincar o papel, uma vez que é preferível que o fim de um corte coincida

com a região central do corte que vem acima deste. Parametrizamos furos estruturais, que são

conhecimento acumulado de pesquisas anteriores. Eles servem para canalizar as pressões das

dobraduras da chapa fragilizando determinadas regiões.

Imagem 18,proposta de um porta lápis. Imagem 19, deployer formado com vincos no papel.

Depois variamos o tamanho dos cortes mantendo o centro dos gaps. Como os cortes guiam as

forças no momento em que a chapa é tencionada os cortes devem ser feitos em zigzag, como

está presente na imagem 20.

Imagem 20, variação de tamanho dos cortes mantendo o centro dos gaps.


Mesa Deployer

De acordo com variações em nossos estudos chegamos a uma versão de deploye onde

eliminamos alguns cortes e criamos uma tira. Os cortes são orientados em forma ondular,

como pode ser visto na imagem 21 que representa a variação do número de módulos.

Posteriormente foi feito um estudo em papel com o corte escolhido, visto na imagem 21

Imagem 21, fita de deployer paramétrica. Imagem 22, protótipo de deployer em papel.

Foram cortadas duas chapas de aço inox com o padrão através de parceria realizada em

projeto anterior com a empresa FALMEC do Brasil SA. Com este material geramos formas

derivadas da expansão das chapas e começamos um trabalho de explora de possibilidades de

produtos.

Imagem 23, chapas obtidas com a FALMEC. Imagem 24, chapa expandida.


A partir da chapa expandida foi possível imaginar algumas alternativas como a criação de

uma curva:

Imagem 25, Forma circular obtida com deployer.

Foi desenvolvida uma mesinha com a base compondo a estrutura do pé e o tampo em madeira.

Este produto foi exposto da Rio+Design 2013 no Jóquei Clube do Rio de Janeiro na Semana de

Design O Globo em novembro de 2014, imagem 26.

Imagem 26, mesa em exposição no Rio+Design 2013.


Demais projetos

NEXTBOT

Neste ano desenvolvemos um projeto em parceria com o laboratório LIFE (Laboratório de

interfaces físicas e lógicas). O projeto batizado como nextBot trata se de um robô que executa

desenhos em uma grande folha usando os gestos das mãos dos usuários. Este trabalho foi

exposto na mostra Rio+design de 2013.

Os gestos do usuário são capturados através de um Kinec, originalmente usado como controle

do console XBOX da microsoft.

Imagem 27, robô NEXTBOT executando um desenho.

3D&BOT

Como desdobramento do projeto NEXTBOT desenvolvemos o robô 3D&BOT. Nesta versão o

robô ganhou mais força e volume e passou a criar modelos em 3D agindo de forma semelhante

a uma prototipadora. A experiência em gerar redenhos bidimensionais, que tivemos com o

projeto anterior, nos possibilitou a construção de modelos 3D, uma vez que eles são o resultado

do empilhamento de várias camadas bidimensionais.

Imagem 28, robô 3D&BOT executando modelos tridimencionais.


Anel paramétrico par adaptação de gemas

Neste projeto atendemos a uma demanda vinda de uma empresa de joias. Como no Brasil a

lapidação de pedras preciosas não gera pedras de tamanho sempre iguais a indústria precisa

gerar modelos virtuais diferentes para cada peça, para depois serem prototipados e fundidos.

Neste processo perde-se tempo e recursos. Afim de solucionar este problema aplicamos os

conhecimentos em modelagem paramétrica adquiridos nos anos de pesquisa. Como estudo de

caso usamos o anel "Chuveiro".

Imagem 29, modelo fornecido para o trabalho.

Dividimos seu desenho em duas partes para possibilitar a parametrização. A primeira parte foi

nomeada de coroa, onde ficam cravadas as pedras, e a segundo de corpo, onde é fixada a coroa

e fica a abertura para o dedo. Essa parametrização é altamente configurável, mas podemos

destacar três parâmetros principais: o tamanho da pedra principal, o raio médio das pedras

menores e o raio da abertura para o dedo.

Imagem 30, definition da Coroa.


De acordo com o formato da pedra que será cravada na coroa o sistema altera o desenho e o

número de cravas ao redor da coroa. Na imagem 31 a pedra possui 8 por 9 milímetros e na

imagem 32 a pedra possui 5 por 9 milímetros.

Imagem 31, Coroa com 8 por 9 milímetros. Imagem 32, Coroa com 5 por 9 milímetros

Conclusões

Neste ano foram desenvolvidos projetos para a Exposição Rio+Design 2013, no Jóquei Club

do Rio de Janeiro: (1) Uma mesa com tampo de madeira e estrutura baseada no sistema

Deployer feita em aço inox cortada a laser e, (2) em parceria com o Laboratório de Interfaces

Físicas Digitais – LIFE, o projeto batizado como NextBot, que se trata de um robô que executa

desenhos em uma grande folha usando os gestos das mãos dos usuários. Os gestos do usuário

são capturados através de um Kinec, originalmente usado como controle do console XBOX da

Microsoft. Como desdobramento do projeto NextBot desenvolvemos o robô 3D&BOT que foi

exposto na Exposição Rio+Design Milão 2014. Nesta versão o robô ganhou mais força e

volume e passou a criar modelos em 3D agindo de forma semelhante a uma impressora 3D. A

experiência em gerar desenhos bidimensionais, que tivemos com o projeto anterior, nos

possibilitou a construção de modelos 3D, uma vez que eles são o resultado do empilhamento

de várias camadas bidimensionais. Neste ano também foi desenvolvido um desenho digital

parametrizado de um anel para se adaptar a diferentes tamanhos de gemas lapidadas. A partir

de um desafio vindo da empresa do setor joalheiro, parceira do NEXT, o projeto tenta resolver

o problema da falta de padrão no tamanho das gemas, que obriga a indústria a gerar modelos

tridimensionais virtuais diferentes para cada peça, para depois serem prototipados e fundidos.

Neste processo perde-se tempo e recursos. Afim de solucionar este problema aplicamos os

conhecimentos em modelagem paramétrica adquiridos nos anos de pesquisa. Como estudo de

caso usamos o anel "Chuveiro". Dividimos seu desenho em duas partes para possibilitar a

parametrização. A primeira parte foi nomeada de coroa, onde ficam cravadas as pedras, e a

segundo de corpo, onde é fixada a coroa e fica a abertura para o dedo. Essa parametrização é

altamente configurável, mas podemos destacar três parâmetros principais o tamanho da pedra

principal, o raio médio das pedras menores e o raio da abertura para o dedo.


Referências

KRIEGER, Sarah. Expandable structures in interaction with light. 2011. Disponível em:

<http://www.grasshopper3d.com/photo/sarsresearch05-1>. Acesso em: 12 jul. 2014.

ROCHA, Luiz. O que é Rapport. 2014. Disponível em:

<http://estampaholic.com/2014/04/10/o-que-e-rapport/>. Acesso em: 10 jul. 2014.

DAVIDSON., Scott. About Grasshopper. Disponível em:

<http://www.grasshopper3d.com/>. Acesso em: 10 jul. 2014.

Imagens

Imagem da grade frontal de um carro.Fonte:

http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http%3A%2F%2F1.bp.blogspot.com%2F_eG5eaP

3Mxqc%2FTPT-

F3IcqbI%2FAAAAAAAAAko%2FKYcdlre1KvY%2Fs1600%2FChapa%252BExpandida.jp

g&imgrefurl=http%3A%2F%2Fchapasexpandidas.blogspot.com%2F2010%2F11%2Fchapas-

expandidas_30.html&h=1200&w=1600&tbnid=L3ddxwpF8s-

LOM%3A&zoom=1&docid=tq_7veuO_nxZ4M&ei=GteyU7rzJI7ksASl6IHICg&tbm=isch&

ved=0CHcQMyg8MDw&iact=rc&uact=3&dur=984&page=4&start=47&ndsp=22 (carro)

Imagem de uma grade usada como piso, fonte:

http://img.ibiubi.com.br/produtos/0/2/0/2/2/5/9/1/img/07_mesanino-500-m%C2%B2-chapa-

expandida-r$-70-000_grande.jpg

plano das idÉias - puc-rio · diferentes maneiras a formas final. 4.1 - pesquisa de similares ......

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