Introdução

O objetivo do trabalho foi elaborar um sistema para o desenvolvimento de objetos físicos responsivos através das tecnologias de fabricação digital, de forma a contribuir com a aplicação dos conceitos desenvolvidos no design de novos produtos. Embora os artefatos responsivos não constituam um tema novo, pois sua aplicação já é amplamente difundida em determinados produtos, como e.g. células fotoelétricas que controlam a iluminação pública, este tipo de aplicação é direcionado a apenas alguns produtos industrializados específicos, de modo que sua aplicação ainda é limitada e restrita.

O desenvolvimento e a difusão de novas tecnologias para a programação e o controle de dispositivos eletrônicos, em especial as plataformas open-source, com softwares e hardware acessíveis a um maior número de projetistas vem mudando este cenário. Novos produtos vêm sendo desenvolvidos de forma independente justamente pela maior acessibilidade aos equipamentos e ferramentas deste tipo de produto. Um exemplo são os produtos “viciados” (addicted products), uma linha de pesquisa que propõe a conexão de eletrodomésticos em rede e a comunicação destes artefatos com os usuários baseada na quantidade de vezes que o aparelho é utilizado. Esta comunicação é feita mediante a resposta através de movimentos que pretendem indicar satisfação após utilizados ou, ao contrário, solicitar durante o seu uso. O objetivo é que os equipamentos, através da interação, estimulem o uso e uma relação emocional com o proprietário

Ao mesmo tempo em que as tecnologias eletrônicas que permitem desenvolver produtos responsivos estão mais acessíveis para um maior número de projetistas, os processos de produção associados às tecnologias computacionais também vêm permitindo uma maior aproximação entre o projeto e a manufatura dos artefatos, viabilizando a experimentação em diversas áreas do design de produto e arquitetura (BRUSCATO, 2011). As técnicas de modelagem computacional integram diferentes tipos de modelos para representar, manipular, analisar e materializar os artefatos. Os modelos conceituais, paramétricos, generativos, de desempenho e os modelos construtivos fornecem um amplo campo de investigação e aplicação para o projeto de produtos e sistemas. Os artefatos podem se adaptar a diferentes entradas de dados, analisados em relação ao seu desempenho, gerar variações geométricas através de algoritmos específicos, simular comportamentos físicos, bem como organizar e orientar a fabricação e o funcionamento de seus componentes constituintes.

Considerando o contexto apresentado e estimando a possibilidade de contribuir para o desenvolvimento tecnológico na área abordada, foi estruturado e desenvolvido um experimento visando sistematizar as ferramentas e as tecnologias acima mencionadas para o projeto e a produção de artefatos responsivos, de modo a possibilitar o seu uso no design de novos sistemas e produtos através de um caminho sugerido.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

O processo iniciou com a definição da ideia de produto a ser desenvolvido e a discussão acompanhada de croquis, diagramas e listagem das características das funções desejadas. Os diagramas estão associados ao paradigma da orientação ao objeto (BARROS, SILVA e TEIXEIRA; 2011), possibilitando descrever o contexto, as interfaces e os componentes do artefato.

Após a concepção da ideia inicial, a modelagem geométrica do artefato foi realizada no software paramétrico Grasshoper®[1], plugin do programa de modelagem tridimensional Rhinoceros®[2], para o estudo de configurações espaciais e dos movimentos possibilitados ou restringidos pelas formas utilizadas. Esta modelagem envolveu a inclusão de variáveis relativas à simulação da transformação projetada para a geometria dos sistemas. Na sequência foi feita a modelagem paramétrica tridimensional do artefato, associada aos parâmetros de geometria e às possíveis variações dimensionais provocadas pela interatividade entre o próprio objeto responsivo e o usuário. Um dos condicionantes de projeto introduzidos durante a modelagem geométrica foi que o artefato fosse formado por peças geométricas planas, unidas umas às outras por suas arestas. Por serem planas, ou seja, bidimensionais, poderiam ser fabricadas a partir de chapas cortadas em CNC ou cortadora laser, em acordo com este tipo de sistema construtivo. Com a modelagem paramétrica foi possível simular propriedades e fenômenos físicos pelo Kangaroo®[3], como por exemplo, elasticidade, massa, movimento e gravidade.

Após experimentação de diferentes dimensões e proporções chegou-se ao modelo escolhido, formado por triângulos isósceles de base tamanho 20 cm e lados 15 cm. A interação usuário-luminária foi testada através da manipulação de parâmetros introduzidos também no ambiente do Grasshopper® e Kangaroo® a fim de verificar se a amplitude do movimento de transformação estava criando o efeito desejado.

Verificando os padrões geométricos mais satisfatórios com base nos diferentes critérios mencionados, um primeiro protótipo físico de papelão de um milímetro foi materializado na escala 1:1. O modelo físico serviu para testar a interação da luminária com o usuário através da instalação de um sensor de distância através de ultrassom direcionado ao usuário e um servo-motor para controlar a transformação de forma. O processamento do sinal enviado pelo sensor e a respectiva resposta enviada ao servo-motor é feito através da plataforma de prototipagem Arduino®[4], uma plataforma open-source de baixo custo e de fácil programação.

O potencial de interação depende da quantidade de sensores, atuadores e do algoritmo criado para controlar o comportamento do objeto. Para simplificar o experimento, pois o objetivo principal está na documentação do processo, foi mantido apenas um sensor de distância e um servo-motor. A programação foi feita para que a luminária assumisse duas formas diferentes: (I) aberta iluminando o ambiente quando o usuário mais distante; (II) com a abertura mais fechada, assumindo uma forma mais horizontal para direcionar a luz e proteger o usuário de ofuscamento quando próximo (80cm ou menos do sensor). A observação do protótipo permitiu a evolução da união flexível entre os elementos, que foi feita para o modelo final através de uma costura próxima às arestas de encontro entre estes e da posição do furo onde passa o cabo puxado pelo servo-motor (e provoca a transformação) que foi ajustada para o tamanho do servo utilizado.

A fase seguinte foi atualizar o modelo paramétrico a partir das conclusões obtidas através do modelo físico e a preparação do arquivo para corte do produto final. Diferentemente do protótipo que havia sido cortado em papelão de 1mm de espessura, para o produto final utilizamos papelão ondulado de face dupla (espessura 2mm) cortado e perfurado na máquina laser. Todas as peças foram fabricadas da mesma forma para que o produto final pudesse ser montado facilmente e em número maior do que o necessário, possibilitando assim novas combinações criadas pelo próprio usuário. Após a finalização do experimento, um levantamento das questões foi realizado para apresentar o sistema proposto.

Resultados e Discussão

O experimento desenvolvido resultou em uma sistematização das técnicas e das ferramentas aplicadas no projeto e na prototipagem de um produto responsivo. Deste modo, considerando as etapas básicas de projeto de produto, a figura 11 apresenta a sistematização empregada.

Deste modo, conforme apresentado durante o desenvolvimento do experimento, as técnicas e ferramentas empregadas possibilitaram trabalhar no problema abordado de maneira sistemática e com resultados satisfatórios pra a materialização do produto. Em relação a solução de projeto adotada utilizando o sistema proposto, foi possível constatar determinados fatores que podem ser aperfeiçoados para a produção definitiva deste produto, caso for necessário:

• O servo-motor não obteve o desempenho adequado ao funcionamento dos movimentos responsivos no segundo modelo, portanto deverá ser substituído por um servo-motor com maior torque, se mantido o material mais espesso.

• A utilização de um material mais espesso teve a intenção de verificar questões formais. Porém, o resultado obtido mostra que a espessura prejudicou o funcionamento pleno entre as articulações, devendo atentar para este fator em relação ao movimento do artefato.

• Novos protótipos devem ser gerados e avaliados apara viabilizar a produção em série deste produto. Entretanto, os avanços necessários são questões relativas a seleção de materiais, conexões e aprimoramento formal do artefato.

[1] 2009 Robert McNeel & Associates.

[2] 1993-2013 Robert McNeel & Associates.

[3] Desenvolvido por Daniel Piker, Disponível em <http://www.grasshopper3d.com/group/kangaroo>

[4] Desenvolvido por Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, Daniela Antonietti e David A. Mellis. Disponível em: http://www.arduino.cc/