Considerações sobre a fabricação digital no Design

Por Guilherme Menegasso

Quando falamos de fabricação digital, nos referimos a processos de manufatura aditiva ou subtrativa que utiliza dados digitais para controlar o processo de fabricação. O digital implica a utilização de interfaces e telas para a fabricação de peças pela máquina, diferenciando de processos manuais onde o controle da ferramenta é responsabilidade do usuário.

O conhecimento e domínio de ferramentas de fabricação digital são essenciais para o designer moderno. A fabricação digital é uma nova linguagem com a qual o designer pode comunicar e transmitir suas ideias para o mundo. Saber utilizar essas tecnologias de forma plena para prototipação de peças durante a graduação vem sendo o diferencial de muito cursos que contam com espaços como Fab Labs e espaços makers onde o aluno pode interagir com essas tecnologias em ambientes propícios ao aprendizado. Uma das habilidades mais valiosas que um jovem designer poder ter é a capacidade de projetar e adequar seu projeto para o meio de fabricação adequado, seja para prototipagem ou para indústria.

Modelagem para impressão 3D e corte a laser

O processo de impressão 3D necessita de um modelo tridimensional. Este modelo pode ser desenvolvido em softwares de CAD (do inglês, desenho assistido por computador) com SolidWorks ou softwares de modelagem poligonal como Blender 3D. Após a elaboração do modelo é necessário a exportação do mesmo na extensão STL ou OBJ, que são as extensões mais comuns. É importante ter em mente as limitações do processo de impressão 3D e como preparar a modelagem para o software de corte, que dividirá nossa modelagem em camadas que serão impressas pela máquina.

Já projetando para o processo de corte a laser, devemos pensar a modelagem de maneira diferente do processo de impressão 3D. De início, nossa matéria prima serão chapas de MDF ou plásticos como acrílico. Nossa modelagem deve refletir isso, levando em consideração a construção de volumes tridimensionais com chapas e encaixes. Estes encaixes devem levar em consideração a espessura do material utilizado, que pode variar entre 2 a 10 milímetros, dependendo do material utilizado

Esse tipo de modelagem pode ser realizado em uma gama de softwares CAD e até softwares de desenho vetorial como Adobe Illustrator ou CorelDRAW. Isso permite uma flexibilidade ao aluno, principalmente de primeiro ano, a desenvolver projetos com relativa tranquilidade, utilizando o software que tiver mais experiência.

Aplicações do corte a laser

O processo de corte a laser pode ser aplicado em uma série de projetos e de maneiras diferentes. Aqui apresentaremos alguns pontos sobre o processo e suas vantagens dentro do ambiente de um Fab Lab universitário em comparação com a impressão 3D. Como técnico durante os anos de 2021 e 2023 no Fab Lab Mauá, tive a oportunidade de observar uma grande variedade de projetos e soluções utilizando corte a laser. Com isso farei alguns apontamentos sobre boas práticas no que se diz prototipação utilizando corte a laser:

Caixas e suportes: A fabricação de caixas utilizando corte a laser permite uma maior precisa de dimensões tanto internas quanto externas além de uma maior velocidade de fabricação em relação a uma mesma peça impressa em 3D. O tipo de montagem com encaixes permite que a construção seja muito mais robusta, aguentando maiores impactos. Sites como o Box.py oferecem uma variedade de soluções de armazenamento que podem ser alterados com parâmetros diretamente do site.

Volumes geométricos: Para a confecção de grandes peças, como moldes para laminação, gabaritos para furação ou outras peças com grandes faces que necessitam qualidade de superfície. O acabamento da chapa é superior ao acabamento da superfície superior de uma impressão 3D, assim para superfícies homogêneas como painéis ou placas podem ser fabricados com maior qualidade.

Modelos de fabricação mista: Utilização da peça cortada a laser como parte em uma montagem com outros processos de fabricação. Esse processo é útil para diminuir o tempo de fabricação, onde podemos agilizar a fabricação de partes menos detalhadas ou com detalhes possíveis de se obter no corte, deixando partes com mais detalhes ou necessidades mecânicas para outros processos.

Aplicações da impressão 3D

Impressão 3D possibilita a manufatura de peças por deposição de camada. Esse é um dos fatores que possibilita a manufatura de peças que não poderiam ser fabricadas de outra forma. Para uma impressão de sucesso, é necessário conhecer as limitações da máquina e material utilizado, já que cada um desses fatores tem alta variabilidade de parâmetros e especificidades. Aqui nós apresentamos algumas observações sobre o processo e projetos utilizando a impressão 3D:

Peças estéticas: Incluindo bustos, figuras, brinquedos, desk toys, colecionáveis, réplicas de filmes e muitos outros. São peças que o objetivo é ser esteticamente fiel a um modelo, produto ou personagem. São peças que não necessitam de resistência mecânica e precisam de uma aparência fiel ao modelo que tenta reproduzir.

Mecanismos e print-in-place: Peças que necessitam de uma precisão dimensional que deve ser ajustada para cada impressora e material utilizado. São peças de montagens maiores que tem movimento ou exercem força em outra peça, como roscas ou engrenagens. O termo print-in-place se dá a peças que são impressas “no lugar”, peças essas que tem algum elemento móvel que é impresso em conjunto com outras peças, sem necessitar montagem após a impressão.

Peças de reposição: Utilização de impressão 3D para repor peças quebradas ou faltantes. Pela rapidez e precisão, é possível substituir peças diversas de outras maquinas ou móveis. Essa reutilização permite uma vida útil maior, e um gasto menor já que não há necessidade de adquirir uma nova peça para repor a antiga.

Geometria complexas e detalhes: O processo permite a impressão de peças que não poderia ser fabricada de outra maneira. Alguns tipos de rolamentos devem ser impressos em camadas e não são possíveis de serem usinados de maneira convencional. Igualmente peças detalhadas podem ser impressas com grande sucesso em impressoras 3D de resina, que são utilizadas amplamente no setor de joias.

Referências bibliográficas e materiais consultados

BEYER, Dustin et al. Platener: Low-fidelity fabrication of 3D objects by substituting 3D print with laser-cut plates. In: Proceedings of the 33rd Annual ACM Conference on Human Factors in Computing Systems. 2015. p. 1799-1806.

BLIKSTEIN, Paulo. Digital Fabrication and ‘making’in education: The democratization of invention. FabLabs: Of machines, makers and inventors, v. 4, n. 1, p. 1-21, 2013.

BOX.PY. Box.py, 2024. Create boxes and more with laser cutter. Disponível em: https://boxes.hackerspace-bamberg.de/. Acesso em: 07 jun. 2024

FLUSSER, Vilém. O Mundo codificado: por uma filosofia do design e da comunicação. 1. ed. São Paulo: Ubu Editora, 2017. 244 p.

PAIO, Alexandra. Desafios digitais na educação do século XXI. A fabricação digital como recurso didático. Desafios digitais na educação do século XXI. A fabricação digital como recurso didático, p. 15-25, 2021.

STRÁSKÝ, Ondřej. Basics of 3D printing with Josef Prusa, primeira edição. Praga. 2019. E-Book. Disponível em:https://www.prusa3d.com/downloads/basics-of3d-printing.pdf. Acesso em: 20 de março de 2023.

Sobre o autor

Guilherme Menegasso é Mestre em Design com a pesquisa em realidade aumentada e impressão 3D, pela Universidade Anhembi Morumbi. Graduação em Design pelo Instituto Mauá de Tecnologia. Especialidade em modelo físico, impressão 3D e projeto de produto. Curso em UX e UI. Trabalhou entre os anos de 2021 e2023 como técnico em design no Fab Lab Mauá no Instituto Mauá de tecnologia onde auxiliava em projetos de alunos e professores. Trabalha atualmente como auxiliar de coordenação do curso de Design. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/3534805236867785