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INTRODUÇÃO

O artigo aqui proposto apresenta uma reflexão sobre três aspectos do emprego da chamada impressão 3D para produção de modelos físicos no processo de projeto de arquitetura: 1. a concepção do modelo digital para a impressão 3D; 2. a preparação dos arquivos digitais para impressão; 3. a impressão dos modelos físicos como parte do processo de projeto. Além de considerações teóricas, o artigo também apresenta aplicações e verificações realizadas no âmbito de uma disciplina obrigatória de Projeto de Arquitetura, no curso de Arquitetura e Urbanismo de uma universidade pública brasileira.

A produção de modelos físicos arquitetônicos através da chamada impressão 3D vem atraindo o interesse de arquitetos e cursos de arquitetura, em todo o mundo, por permitir a rápida materialização de objetos arquitetônicos, sejam eles modelagens de terrenos, representações de edificações, de suas partes ou de detalhes construtivos. Ela permite, também, que elementos assim representados sejam mais facilmente alterados, redesenhados e gerem novos modelos físicos que, por sua vez, possibilitem novas verificações. Processos digitais de produção de modelos físicos, incluindo a impressão 3D, substituíram processos manuais e mecânicos tradicionais conferindo rigor dimensional e formal aos modelos. Detalhes complexos que, em modelos físicos tradicionais, demandariam tempo e habilidade, podem, assim, ser visualizados, estudados e alterados com certa rapidez com o auxílio da fabricação digital, em geral, e da impressão 3D, em particular.

Finalmente, mas não menos importante, os modelos impressos podem auxiliar na antecipação de problemas nas etapas de execução e construção, inclusive dando suporte a comparações entre diferentes soluções técnico-construtivas. Isso porque a noção de fabricação digital (DUNN, 2012), que veio ampliar o conceito de prototipagem rápida (VOLPATO et all, 2007), estende-se à produção de componentes construtivos, muitas vezes fabricados utilizando os mesmos arquivos digitais usados para a impressão dos modelos (OOSTERHUIS et all, 2004). Essa fabricação em escala industrial necessita de máquinas de grande porte, diferentemente das impressoras 3D de pequeno porte, por uso de filamento, em processos chamados FDM – Fused Deposition Modeling, ou Modelagem por Fusão e Deposição. Sejam de código aberto (rep rap) ou fechado, essas pequenas máquinas têm ressignificado, até pela facilidade de sua manipulação e transporte, mas também pelo baixo custo do investimento inicial e dos materiais utilizados, o papel da produção de modelos físicos nos processos de projeto de arquitetura e urbanismo.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Os procedimentos metodológicos aqui apresentados referem-se à pesquisa de exploração das potencialidades da impressão 3D utilizando-se impressoras de pequeno porte, visando sua introdução em disciplinas de projeto de arquitetura. A pesquisa vem sendo realizada por um grupo de pesquisa da instituição, e seus resultados têm sido aplicados no âmbito de uma disciplina obrigatória de projeto de arquitetura, no curso de graduação da mesma instituição. Busca-se, assim, ampliar e ressignificar o papel do modelo físico no processo de projeto, ao mesmo tempo em que se quer avaliar as vantagens e limites da inserção da tecnologia de impressão 3D FDM no processo de ensino de projeto.

No caso proposto, a exploração das potencialidades e limites das impressoras se fez concomitantemente à revisão bibliográfica, seguindo sub-etapas de construção de modelos geométricos e exame dos arquivos digitais gerados, através de diferentes programas computacionais paramétricos, produzindo um registro de todas as operações necessárias e relevantes do processo. Esse registro e a avaliação das experimentações embasaram a redação de um roteiro do tipo passo-a-passo para transferência da tecnologia aos alunos da disciplina, incluindo a capacitação dos alunos na geração de arquivos para impressão e no manuseio das impressoras. Tanto a capacitação quanto a montagem dos modelos físicos, pelos alunos, usando os elementos impressos, foram acompanhados pelos pesquisadores, que também produziram registros em foto, video, anotações e salvaguarda de metadados das impressões.

Tais registros foram organizados e sistematizados a fim de constituir a documentação dessa atividade prática, visando a avaliação do processo junto aos alunos, professores e monitores da disciplina, e pesquisadores do grupo de pesquisa. A avaliação estruturou-se segundo as etapas clássicas de análise, síntese e conclusões preliminares, e seus resultados foram comparados a informações obtidas na bibliografia sobre o assunto e em pesquisas consolidadas, com o intuito de embasar e ampliar as conclusões finais.

RESULTADOS

Desde o ano de 2014, modelos físicos impressos em 3D têm sido produzidos pelos alunos da disciplina de Projeto, em nossa instituição. Superados os desafios iniciais da capacitação para produção de arquivos e uso das impressoras, foi possível iniciar uma segunda etapa de trabalho, que inclui reflexões sobre o uso desses modelos no processo de projeto e sobre as reais contribuições da introdução dessa tecnologia de modelagem física na disciplina.

O artigo aqui proposto apresentará resultados obtidos na disciplina, resultantes da capacitação feita com os alunos, e do acompanhamento da produção e montagem de modelos físicos usando os elementos impressos, buscando promover uma reflexão capaz de contribuir para o atual interesse por técnicas da fabricação digital na área de Arquitetura e Urbanismo. O artigo ainda comparará resultados preliminares da pesquisa com experiências e procedimentos relatados nas referências bibliográficas, possibilitando um primeiro balanço que permite eventuais ajustes de direcionamento com professores, na formulação dos exercícios da disciplina, e com os pesquisadores do grupo de pesquisa. Também serão apresentados aspectos da avaliação final realizada com pesquisadores, professores, monitores e alunos, além de imagens dos modelos físicos produzidos, que combinam elementos impressos em 3D com outros, cortados a laser ou produzidos mecanicamente.

DISCUSSÃO

Duas das principais contribuições do uso de impressões 3D no processo de projeto de arquitetura são, certamente, 1. a possibilidade de se representar rapidamente, em modelos físicos, arquiteturas de formas complexas, com precisão dimensional, e 2. o estímulo ao desenvolvimento de detalhes construtivos como nós estruturais específicos e elementos de formas complexas, muitas vezes evitados pelos alunos em razão da dificuldade de sua visualização.

Os três aspectos selecionados para esse artigo abrem um amplo leque de questões para debate, dentro da área de Arquitetura e Urbanismo. Permitem repensar desde o significado e o papel de modelos físicos no processo de projeto de arquitetura e urbanismo, até o conjunto de atividades que, efetivamente, a introdução dessa estratégia em disciplinas de projeto pressupõe. Expandem, também, o debate para a emergência de novos modos de produção industrial de elementos construtivos que se utilizam de equipamentos digitais, e que podem ser antecipados na produção de modelos através de tecnologias similares àquelas encontradas na indústria, ainda que em outra escala. Permitem, portanto, trazer para o atelier de projeto dos cursos de graduação um contato estreito com a produção física dos edifícios ali projetados, o que constitui uma novidade em termos de compreensão holística da produção física em canteiro das obras desenhadas na escola.

Essas questões são potencializadas quando se trata de formas geométricas complexas, em geral pouco familiares para os alunos, ainda que permaneçam válidas para a construção convencional que lida com elementos pré-fabricados e industrializados. Além disso, como pôde ser verificado em nossa instituição, outras disciplinas do curso de graduação, além de projeto, também se interessaram pelo uso das tecnologias digitais de produção de modelos físicos, como as disciplinas de história, dada sua dificuldade em promover a visualização de certos elementos construtivos pouco presentes na arquitetura atual.

Finalmente, a pesquisa aqui apresentada permite que nos indaguemos, enquanto pesquisadores brasileiros, sobre os usos das tecnologias digitais de produção de modelos físicos e elementos construtivos que melhor nos convêm, dadas nossa história, nosso estágio de desenvolvimento construtivo, e as visões sobre arquitetura de nossa sociedade e nossos profissionais.

impressão 3D; fabricação digital; ensino de projeto de arquitetura; modelos físicos