INTRODUÇÃO:

Nos últimos anos os recursos de modelagem paramétrica e de prototipagem rápida favoreceram a investigação e criação de formas geométricas complexas, que muitas vezes não seguem a ortogonalidade.

A modelagem paramétrica se tornou possível com o desenvolvimento de novas tecnologias e formas de representação. Softwares baseados na tecnologia NURBS (Non Uniform Rational Basis Spline), atrelados a plug-ins que usam parâmetros numéricos para a concepção e estudo da forma, facilitam o estudo da geometria proposta. Com isso é possível investigar relações de escala, proporção, curvatura simples, curvatura dupla, simetria ou plasticidade, alterando os parâmetros que compõem a forma. Na modelagem paramétrica o estudo da geometria é realizado por meio de relações entre parâmetros que permitem variações geométricas. Consequentemente a alteração dos parâmetros gera um processo dinâmico que possibilita ao designer investigar e propor novas relações espaciais.

O dinamismo investigativo é propiciado pela modelagem paramétrica. A fabricação de protótipos físicos auxilia no desenvolvimento de uma série de modelos tangíveis que facilitam a compreensão da forma. O manuseio de um modelo físico propõe um melhor entendimento da tectônica e das diferentes relações espaciais, ajudando o arquiteto a concretizar seu pensamento arquitetônico e chegar a uma solução projetual.

Esta pesquisa tem como objetivo investigar a forma e as relações geométricas de três edifícios projetados pelo arquiteto Oscar Niemeyer na cidade de São Paulo: o Salão de Atos Tiradentes, o Auditório Simón Bolivar e a Biblioteca Victor Civita, todos construídos no Memorial da América Latina.

A contribuição original do presente artigo é investigar três edifícios por meio de variações paramétricas e materializa-los por meio da prototipagem rápida.

PROCEDIMENTOS METODOLOGICOS:

A investigação será realizada por meio de modelagem paramétrica e prototipagem rápida dos três edifícios mencionados. A partir de um estudo dos desenhos técnicos do Memorial da América Latina, cada edifício será modelado usando o software Rhinoceros e o plug-in Grasshopper, nessa etapa os edifícios serão modelados seguindo as dimensões do projeto executivo, gentilmente cedidos pela Fundação do Memorial da América Latina.

Cada dimensão do projeto modelado irá compor um parâmetro diferente no algoritmo desenvolvido. Na etapa seguinte será usado um comando do Grasshopper chamado Galapagos, que funciona cruzando os diferentes parâmetros que geram uma forma na busca de geometrias semelhantes, diferentes tipologias que mantém uma relação topológica.

Primeiramente foi utilizada uma máquina CNC para esculpir em três dimensões um modelo físico volumétrico. Os modelos físicos foram produzidos por uma fresadora de três eixos (X,Y e Z), na escala 1:200, em isopor de alta densidade (tipo P6), respeitando-se as reais dimensões  de cada projeto.

Na segunda etapa foram produzidos modelos físicos pelo processo aditivo por meio de um equipamento de prototipagem rápida pelo processo de sinterização seletiva a laser (SLS), tecnologia que usa pó de poliamida sinterizado por um escâner a laser, que possibilitou a execução de peças delgadas, flexíveis que possuem uma geometria complexa de difícil execução na fresadora de três eixos. Portanto, foram produzidos modelos pelo processo subtrativo (CNC) e pelo processo aditivo (SLS).

Na terceira etapa foram produzidos modelos físicos a partir de desenhos bidimensionais extraídos do modelo 3D do Rhinoceros, que na sequência foram enviados para a cortadora a laser, com montagem dos elementos construtivos.

RESULTADOS:

Os resultados obtidos pela presente pesquisa propiciarão entendimento da forma e da geometria dos edifícios analisados. A alternância de parâmetros, usando Galapagos, permitiu um maior entendimento da forma e da geometria dos edifícios analisados, o processo de buscar novas relações geométricas por meio da modelagem paramétrica buscou um questionamento sobre a  forma escolhida, projetada por Oscar Niemeyer.

No modelo fabricado na máquina fresadora será possível analisar melhor as relações volumétricas dos edifícios. A tangibilidade de modelos físicos é essencial para um melhor entendimento da geometria, o computador por si só, afasta o arquiteto da forma desenvolvida, enquanto o protótipo auxilia no processo de busca da forma e no entendimento da tectônica do objeto.

A prototipagem rápida com o auxílio da tecnologia de sinterização seletiva a laser irá permitiu desenvolver um protótipo com uma precisão milimétrica, que resultou na fabricação de peças que possuem muitos detalhes construtivos e espaciais. Nesse protótipo foi possível analisar com precisão as relações que as diferentes geometrias das coberturas dos edifícios têm com o resto da edificação.

Concluímos que a visualização e a simulação por meios computacionais contribuem, de modo decisivo na investigação de aspectos geométricos. Além disso, a fabricação digital de modelos físicos possibilitou a exploração tátil de potenciais resultados. Constatou-se que, de fato, protótipos rápidos ampliam a capacidade de percepção espacial da forma desenvolvida no computador e permitem a criação de geometrias complexas sem intervenção humana.

DISCUSSÃO:

Projetar é um ato dinâmico, uma interação de fazer, ver, refazer e descobrir, nesse âmbito processos de representação computacionais têm como papel auxiliar o arquiteto na busca da geometria que melhor se adeque no terreno, no partido e no programa proposto. A utilização de diferentes métodos de representação estimula o processo de reinterpretação da forma.

Os processos fabricação digital dividem em três grupos principais: método subtrativo, que funciona pela remoção de material com o auxílio de máquinas por controle numérico (CNC), e por método aditivo que funciona pelo depósito de camadas de material, que pode ser alguma resina ou polímero como ABS ou PLA por uma impressora 3D, ou por máquinas que funcionam com pó de poliamida e funcionam com tecnologia SLS. O terceiro é aquele que emprega a cortadora a laser. Nas últimas décadas essas tecnologias têm auxiliado a fabricação de formas orgânicas e incentivado a criatividade.

Esses métodos de investigação e processo projetual, tanto digital quanto físico, possibilitam o arquiteto a perceber a forma de diferentes meios. O advento destas tecnologias permitem a criação de novas formas, mais complexas, que demandariam muita habilidade, paciência e destreza caso fossem fabricados por métodos manuais, além de possibilitar a percepção do espaço pelo toque físico.

O grande poder das novas tecnologias computacionais é capacidade de calcular rapidamente complexas formulas matemáticas, permitindo viabilizar geometrias complexas. Ambientes paramétricos possibilitam ao arquiteto programar relações entre diferentes componentes do projeto alterando as variáveis do objeto (parâmetros).

A simulação por parâmetros desenvolvida na modelagem paramétrica possibilita calcular rapidamente diferentes formas e relações espaciais para o mesmo objeto. É possível, por meio de cálculos paramétricos, criar novas famílias de formas e geometrias que possuem uma relação topológica. A criação e o estudo da forma permitem ao arquiteto a possibilidade de construir algoritmos que possuem um conjunto de regras entre diferentes componentes, permitem traçar e desenvolver uma série de relações entre pontos, curvas e segmentos de retas.

O desenvolvimento da tecnologia NURBS auxiliada por programas de modelagem paramétrica possibilitou o aprimoramento da manipulação da forma geométrica, objetos geométricos são traduzidos para objetos paramétricos, componentes de uma forma paramétrica que tem como característica a maleabilidade e a flexibilidade de suas dimensões.

A maleabilidade, flexibilidade e manipulação topológica, estão inerentes nos modelos digitais dos três edifícios estudados por esta pesquisa. A alteração dos parâmetros dos modelos digitais dos projetos de Oscar Niemeyer possibilitou o entendimento da forma escolhida pelo arquiteto, através da busca de novas relações da forma geométrica.

A criação dos diferentes modelos pelos diferentes métodos de fabricação digital permitiu o entendimento do desenvolvimento das curvas das cascas de concreto dos projetos, relações entre curvas e tangentes, tão presentes na arquitetura do Memorial da América Latina, e relações entre pontos de apoio e espessura estrutura, assim como na relação dos diferentes objetos estruturantes do projeto, como casca, vigas, pilares e coberturas.