3D Trabalho

7/24/2019 3D Trabalho

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TRABALHO DE GRADUAO

MANUFATURA ADITIVA: DESENVOLVIMENTODE UMA MQUINA DE PROTOTIPAGEM

RPIDA BASEADA NA TECNOLOGIA FDM(MODELAGEM POR FUSO E DEPOSIO)

Por,Bruno Ribeiro Raulino

Braslia, Julho de 2011


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UNIVERSIDADE DE BRASILIAFaculdade de Tecnologia

Curso de Graduao em Engenharia de Controle e Automao

TRABALHO DE GRADUAO

MANUFATURA ADITIVA: DESENVOLVIMENTO

DE UMA MQUINA DE PROTOTIPAGEMRPIDA BASEADA NA TECNOLOGIA FDM(MODELAGEM POR FUSO E DEPOSIO)

POR,

Bruno Ribeiro Raulino

Relatrio submetido como requisito parcial para obtenodo grau de Engenheiro de Controle e Automao.

Banca Examinadora

Prof. Alberto Jos lvares, UnB/ ENM

(Orientador)Prof. Marco Antonio Egito Coelho, UnB/ ENE

Prof. Andrea Cristina dos Santos, UnB/ EPR

Braslia, Julho de 2011


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FICHA CATALOGRFICARAULINO, BRUNOManufatura Aditiva: Desenvolvimento de uma Mquina de Prototipagem Rpida Baseada na

Tecnologia FDM (Modelagem por Fuso e Deposio) [Distrito Federal] 2011.

xvii, 141p., 210 x 297 mm (FT/UnB, Engenheiro, Controle e Automao, 2011). Trabalho de

Graduao Universidade de Braslia. Faculdade de Tecnologia.

1. Prototipagem rpida 2. Desenvolvimento de produto3. Tecnologia FDM 4. RepRap

I. Mecatrnica/FT/UnB

REFERNCIA BIBLIOGRFICARAULINO, B. R. (2011). Manufatura Aditiva: Desenvolvimento de uma Mquina de

Prototipagem Rpida Baseada na Tecnologia FDM (Modelagem por Fuso e Deposio).Trabalho de Graduao em Engenharia de Controle e Automao, Publicao FT.TG-n ,

Faculdade de Tecnologia, Universidade de Braslia, Braslia, DF, 141p.

CESSO DE DIREITOS

AUTOR: Bruno Ribeiro Raulino.

TTULO DO TRABALHO DE GRADUAO: Manufatura Aditiva: Desenvolvimento de uma

Mquina de Prototipagem Rpida Baseada na Tecnologia FDM (Modelagem por Fuso e

Deposio).

GRAU: Engenheiro ANO: 2011

concedida Universidade de Braslia permisso para reproduzir cpias deste Trabalho de

Graduao e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos e

cientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte desse Trabalho

de Graduao pode ser reproduzida sem autorizao por escrito do autor.

____________________________

Bruno Ribeiro RaulinoSQN 212 Bloco J AP. 103 Asa Norte.70864-100 Braslia DF Brasil.


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AGRADECIMENTOS

Agradeo aos amigos e parentes pela companhia e suporte ao longo dessa jornada.


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RESUMO

Com o advento da prototipagem rpida, diversas novas funcionalidades tm surgido, e

dentre elas o presente trabalho destaca a utilizao de mquinas de baixo custo paraproduo de objetos funcionais. feita uma abordagem com viso de produto acerca do

processo de desenvolvimento de uma mquina de prototipagem rpida. So utilizados

mtodos e ferramentas para auxiliar no levantamento de solues e anlise de viabilidade,

baseando-se no projeto RepRap. A tecnologia FDM uma soluo econmica utilizada para

implementar o sistema. O conceito escolhido demonstrou ser compatvel com a

especificao e tem grande potencial para ganhar espao em diversas aplicaes de uso

pessoal, acadmico e comercial. Como um objetivo secundrio, visou-se criar uma

plataforma para futuros trabalhos de aperfeioamento.

Palavras Chave: prototipagem rpida, tecnologia FDM, desenvolvimento de produto,

RepRap.


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LISTA DE FIGURAS

1.1 Modelo de engenharia concorrente.................................................................................1

1.2 Custo de alterao de projeto ao longo do ciclo de desenvolvimento do produto..........2

2.1 Tecnologias associadas prototipagem rpida..............................................................62.2 Modelo slido em CAD 3D convertido para representao STL.....................................7

2.3 Fatiamento do slido em camadas..................................................................................8

2.4 Esquema genrico de funcionamento da estereolitografia.............................................9

2.5 Esquema genrico da FDM...........................................................................................11

2.6 Esquema de funcionamento da SLS.............................................................................12

2.7 Esquema bsico de LOM..............................................................................................13

2.8 Esquema grfico da Impresso Tridimensional............................................................13

2.9 Grfico da participao dos setores que utilizam RP....................................................15

2.10 Processo de obteno do modelo 3D e implante confeccionado..................................15

2.11 Maquetes produzidas com RP......................................................................................16

2.12 Evoluo da venda de mquinas RP em geral.............................................................17

2.13 RepRap Verso I Darwin e Verso II Mendel..........................................................18

2.14 MakerBot Cupcake CNC e Stratasys Dimension uPrint.19

2.15 Fases do processo de desenvolvimento de produtos...................................................20

3.1 Ciclo de vida em espiral................................................................................................22

3.2 Anlise competitiva........................................................................................................25

3.3 Esquema da matriz QFD...............................................................................................26

3.4 Telhado do QFD............................................................................................................32

4.1 Funo global do sistema..............................................................................................37

4.2 Funes parciais do sistema.........................................................................................37

4.3 Funes elementares da funo 1 - Interagir com o usurio........................................38

4.4 Funes elementares da funo 2 - Fornecer potncia................................................38

4.5 Funes elementares da funo 3 - Controlar temperatura..........................................39

4.6 Funes elementares da funo 4 - Posicionar plano de trabalho...............................39

4.7 Funes elementares da funo 5 - Controlar extrusora..............................................39

4.8 Diagrama IDEF0: Sistema integrado CAD/CAPP/CAM, nvel A0.................................43

4.9 Diagrama IDEF0 sistema CAD/CAPP/CAM integrado, nvel 1.....................................44

4.10 Diagrama IDEF0 da atividade CAD...............................................................................45

4.11 Diagram IDEF0 de CAD comercial................................................................................46

4.12 Diagrama IDEF0 das atividades do mdulo CAPP.......................................................47

4.13 Diagrama da atividade de Mapeamento de features STL.............................................484.14 Diagrama da atividade de Definio da operao de adio........................................48


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4.15 Diagrama das Estratgias de movimentao................................................................49

4.16 Diagrama das Condies tecnolgicas.........................................................................51

4.17 Diagrama das Estratgias de aquecimento...................................................................52

4.18 Diagrama das Estratgias de raft..................................................................................53

4.19 Diagrama das Estratgias de deposio.......................................................................54

4.20 Diagrama IDEF0 das atividades de Otimizao............................................................55

4.21 Diagrama IDEF0 das atividades do mdulo CAM.........................................................56

4.22 Extrusora Mendel..........................................................................................................59

4.23 Extrusora Adrian............................................................................................................60

4.24 Extrusora Wade.............................................................................................................60

4.25 Desenho CAD 3D da RepRap Mendel..........................................................................63

5.1 Conjunto do eixo X........................................................................................................65

5.2 Montagem do rolamento................................................................................................66

5.3 Dispositivo de corte da correia......................................................................................66

5.4 Opto Endstop v2.1.........................................................................................................67

5.5 Conjunto do eixo Z........................................................................................................67

5.6 Conjunto do eixo Y........................................................................................................68

5.7 Motherboard v1.2, Stepper Motor Driver v2.3 e Extruder Controller v2.2...69

5.8 Parte do conjunto estrutural..........................................................................................76

5.9 Conjunto estrutural........................................................................................................77

5.10 Extrusora Wade.............................................................................................................785.11 Barreira trmica e bico extrusor....................................................................................78

5.12 Bloco de aquecimento...................................................................................................79

5.13 Custo estimado de uma Mendel (Reino Unido).............................................................82

6.1 Peas prototipadas na MakerBot e na Stratasys para montagem da RepRap.............86

6.2 Barras cortadas e agrupadas........................................................................................87

6.3 Mecanismo de corte das correias..................................................................................88

6.4 Fans nos motores dos eixos X e Y................................................................................89

6.5 Mesa da MakerBot e RepRap.......................................................................................896.6 Mesa aquecida..............................................................................................................90

6.7 Bico da extrusora e estrutura de suporte com barreira trmica....................................91

6.8 Extrusora com o bloco de aquecimento para teste e montada no eixo X.....................91

6.9 Outras vistas da extrusora montada na carruagem do eixo X......................................91

6.10 Sensores de fim de curso..............................................................................................92

6.11 RepRap Mendel montada..............................................................................................93

6.12 Plataforma de construcao da MakerBot adaptada sobre a mesa da RepRap..............94

6.13 Objetos com escassez e abundncia de plstico..........................................................966.14 Cubos de calibrao......................................................................................................97


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6.15 Cubos de calibrao fabricados com a mesa aquecida................................................98

6.16 Georgehart tetrahedron-openface.................................................................................98

6.17 Tetraedros fabricados..99

6.18 Raft produzido pela Makerbot e estrutura de suporte da Stratasys............................101

6.19 Mesmo objeto fabricado na Stratasys e na RepRap...................................................102

6.19 Mesmo objeto fabricado na Stratasys e na RepRap...................................................


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LISTA DE TABELAS

2.1 Materiais utilizados pelas tecnologias de prototipagem rpida.....................................9

2.2 Comparativo dimensional entre mquinas de SLA e FDM.........................................11

2.3 Resumo das caractersticas das tecnologias de prototipagem rpida........................142.4 Vendas de impressoras 3D de 1996 a 2003...............................................................17

3.1 Requisitos dos clientes do projeto..............................................................................24

3.2 Estabelecimento dos requisitos de projeto.................................................................27

3.3 Matriz de relacionamento............................................................................................28

3.4 Matriz de relacionamento (cont.).................................................................................29

3.5 Matriz de relacionamento (cont.).................................................................................30

3.6 Anlise de metas.........................................................................................................33

3.7 Lista de especificaes-meta do projeto.....................................................................35

4.1 Matriz morfolgica.......................................................................................................41

4.2 Alternativas de projeto................................................................................................61

4.3 Matriz de Pugh............................................................................................................62

5.1 Listagem dos componentes........................................................................................80

5.2 Custos de aquisicao....................................................................................................82

6.1 Volumes e tempos de produo das peas prototipadas...........................................85

6.2 Organizao das barras..............................................................................................87

6.3 Valores dos parmetros de configurao inicial do firmware......................................92

6.4 Dimetro do filamento.................................................................................................94

6.5 Dimenses do cubo fabricado.....................................................................................95

6.6 Avaliao dos requisitos de projeto..........................................................................100

6.6 Avaliao dos requisitos de projeto..........................................................................100


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SUMRIO

1 INTRODUO ........................................................................................................ 11.1 ASPECTOS GERAIS ............................................................................................................. 1

1.1

OBJETIVO ............................................................................................................................. 31.3 SISTEMA PROPOSTO .......................................................................................................... 3

1.4 ESTRUTURA DO DOCUMENTO .......................................................................................... 42 ESTADO DA ARTE ................................................................................................. 5

2.1 TECNOLOGIAS DISPONVEIS ............................................................................................. 62.2 CENRIO INDUSTRIAL ...................................................................................................... 14 2.3 PROJETO REPRAP ............................................................................................................ 182.4 METODOLOGIA .................................................................................................................. 20

3 PROJETO INFORMACIONAL .............................................................................. 213.1 INTRODUO ..................................................................................................................... 213.2 PROBLEMA DE PROJETO ................................................................................................ 213.3 CICLO DE VIDA .................................................................................................................. 22

3.4

NECESSIDADES DOS CLIENTES ..................................................................................... 23

3.5

REQUISITOS DE PROJETO ............................................................................................... 26

3.6 ESPECIFICAES DO PROJETO ..................................................................................... 344 PROJETO CONCEITUAL ..................................................................................... 36

4.1 INTRODUO ..................................................................................................................... 364.2 ESTRUTURA FUNCIONAL DO PRODUTO ....................................................................... 364.3 PRINCPIOS DE SOLUO ............................................................................................... 40

4.4.1 Software ..................................................................................................................... 424.4.2 Fonte de potncia ...................................................................................................... 574.4.3 Controle ...................................................................................................................... 574.4.4 Extrusora .................................................................................................................... 594.5.5 Estrutura ..................................................................................................................... 604.5.6 Anlise das alternativas ........................................................................................... 61

4.4.7

Concepo escolhida ............................................................................................... 635 PROJETO DETALHADO ...................................................................................... 64

5.1 INTRODUO ..................................................................................................................... 645.2 EIXOS .................................................................................................................................. 655.3 ELETRNICA ...................................................................................................................... 69

5.2.1 Firmware ..................................................................................................................... 705.2.2 Skeinforge .................................................................................................................. 72

5.4 MESA ................................................................................................................................... 755.5 CONJUNTO ESTRUTURAL................................................................................................ 765.6 EXTRUSORA ....................................................................................................................... 775.7

LISTA DE MATERIAIS ........................................................................................................ 80

6 CONSTRUO E TESTES DO PROTTIPO ...................................................... 846.1 INTRODUO ..................................................................................................................... 846.2.

CONSTRUO DO PROTTIPO ....................................................................................... 84

6.2.1 Peas prototipadas ................................................................................................... 846.2.2 Estrutura ..................................................................................................................... 876.2.3 Mesa ............................................................................................................................ 896.2.4 Extrusora .................................................................................................................... 906.2.5 Eletrnica ................................................................................................................... 92

6.3. TESTES ............................................................................................................................... 936.3.1. Cubo de calibrao ................................................................................................... 946.3.2. Tetraedro .................................................................................................................... 986.3.3. Anlise final ............................................................................................................. 100

7 CONCLUSO ..................................................................................................... 103ANEXO A ............................................................................................................... 107

ANEXO B ............................................................................................................... 108ANEXO C ............................................................................................................... 138


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1 INTRODUO

Acreditamos que elas podem fazer com os bens fsicos o que os computadores fizeram

com a informao: descentralizar. Essa a previso de Adrian Bowyer, engenheiro e

professor da Universidade de Bath (Inglaterra), e seus colaboradores a respeito das

mquinas de prototipagem rpida que criaram. Sua opinio compartilhada com vrias

outras pessoas que entram em contato com a idia, como constata-se na extensa lista de

matrias em jornais e publicaes cientficas disponvel no site do projeto RepRap.

O grande diferencial dessas mquinas, que as caracteriza como um produto de ruptura,

a possibilidade de levar s casas de pessoas comuns uma ferramenta capaz de fabricar

uma infinidade de produtos teis a partir de poucos cliques, limitada apenas pela criatividade

dos usurios, incluindo as peas necessrias para a fabricao de outra mquina RepRap

(da o nome: Replicating Rapid prototyping).

1.1 ASPECTOS GERAIS

A prototipagem rpida (RP Rapid Prototyping) um processo de frabricao baseado

na adio de material em camadas planas que surgiu no final dos anos 80, devido

crescente necessidade da indstria em reduzir custos no processo de desenvolvimento de

produto mais rpido melhor. O reconhecimento de que uma grande parte dos elevados

custos de fabricao se concentram na fase de desenvolvimento est na origem do conceito

de engenharia concorrente ou engenharia simultnea. A princpio, pretende-se integrar

design e processamento na fase de desenvolvimento do produto, mas em termos mais

abrangentes esse envolvimento deve estender-se anlise do mercado e ao setor de

comercializao, tal como se ilustra na figura 1 (KUSIAK, 1993).

Figura 1.1: Modelo de engenharia concorrente (VASCONCELOS, 2001).


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2

Alteraes no design ou na funcionalidade de um produto, quando este j se

encontra nas fases de produo e comercializao, implicam normalmente custos elevados.

Estima-se que, em mdia, estas alteraes aumentem aproximadamente uma ordem de

grandeza entre duas fases significativas do ciclo do produto, conforme indicado na figura

1.2. Isto , uma alterao realizada na fase de produo provavelmente ter um custo cem

vezes superior ao que teria se o design do produto fosse corrigido na fase de prototipagem e

ensaios. Isto sugere que a equipe multidisciplinar deve investir um maior esforo nas fases

preliminares de concepo de modo a obter o mximo de informao, realizar mais

iteraes e revises de projeto.

Figura 1.2: Custo de alterao de projeto ao longo do ciclo de desenvolvimento do produto

(WOHLERS, 2008).

Neste contexto se inserem as mquinas de RP, comumente chamadas tambm de

impressoras 3D este ltimo termo, no entanto, utilizado para indicar uma classe

especfica de equipamentos de RP rpidos, fceis de usar e relativamente baratos que

garantem qualidade razovel para modelagem conceitual e anlise de engenharia. Elas

abarcam um conjunto de tecnologias de modelao fsica para produzir rapidamente

prottipos ou mesmo peas funcionais, com todas as propriedades mecnicas desejadas a partir da informao de desenhos do modelo gerados em CAD ou de dados digitalizados

por varrimento (engenharia reversa) que so usados para o planejamento do processo.

Alm disso, no h a necessidade de moldes ou ferramentas como ocorre em mquinas

CNC convencionais , nem mesmo para fixao (geralmente, as peas so fixadas nas

mesas de construo por material de suporte criado pela prpria tecnologia), o componente

fabricado em uma nica etapa, e uma s mquina necessria para realizar sua

construo completa. Essas caractersticas tornam o processo facilmente automatizvel .


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3

Essa tecnologia tem o potencial de transformar a indstria porque diminui os custos e os

riscos, e outro ponto forte que contribui para isso a baixa gerao de rudos e

desperdcios, possibilitando a instalao em ambientes no industriais. Dessa forma, abre-

se espao para as pequenas empresas ao permitir que um comrcio local oferea produtos

personalizados criados na sua impressora. Os consumidores no se contentam mais com

itens produzidos em massa, que so todos idnticos, e a impresso 3D faz com que

produtos customizveis sejam acessveis e fabricveis em grande escala.

Entretanto, a RP est ainda restrita a alguns segmentos por envolver um alto custo

de aquisio de equipamentos e manuteno. O desenvolvimento de um sistema de

prototipagem rpida de baixo custo que permita a difuso dessa tecnologia constitui um

desafio que tem sido buscado por diversos grupos de pesquisa, dentre os quais destacam-

se nos ltimos anos RepRap, Fab@Home e Makerbot.

1.1 OBJETIVO

O objetivo deste trabalho de graduao o desenvolvimento de uma mquina de

prototipagem rpida com tecnologia FDM baseada no projeto RepRap, utilizando uma

abordagem metodolgica de desenvolvimento de produto, e espera-se que possa ser

utilizada como base para posteriores melhoramentos.

1.3 SISTEMA PROPOSTO

A mquina de RP utilizar a estrutra mecnica, eletrnica e software propostos pelo

projeto RepRap. Seguindo a filosofia do projeto, as peas que compem sua estrutura so

feitas pela prpria tecnologia utilizando-se outras mquinas RP previamente adquiridas ,

exceto elementos de fixao (parafusos, porcas, arruelas), rolamentos, eixos e placas de

suporte. Alm dos planos de movimentao, a mquina tambm possui um sistema de

aquecimento e extruso do material. O controle da temperatura utiliza um PID implementadona plataforma de cdigo aberto Arduino. As placas de controle so adquiridas semi-prontas,

bastando algumas configuraoes e o download do firmware desenvolvido para a mquina.

O software recebe como entrada o modelo slido em CAD no formato STL, uma

representao desenvolvida para esse tipo de aplicao que descreve apenas a superfcie

do objeto. Este modelo cortado em planos paralelos (slicing) cuja distncia corresponde

espessura da camada a ser depositada por adio de material plstico fundido. Os

comandos gerados em cdigo G so transmitidos pela porta USB do computador ou via

carto SD para a placa me da mquina, que por sua vez transmite as instrues para as

placas controladoras dos motores de passo e da extrusora.


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1.4 ESTRUTURA DO DOCUMENTO

Este trabalho contm, alm deste, outros seis captulos. Durante o desenvolvimento do

projeto procurou-se, na medida do possvel, adequar a metodologia aqui apresentada s

particularidades do conhecimento em questo. A abordagem sistemtica do projeto de

produtos de engenharia amplamente empregada no mundo empresarial, obtendo sucesso

indiscutvel. Com essa abordagem, o produto projetado numa evoluo sistemtica de

modelos, na qual um modelo simples e abstrato substitudo por outro mais detalhado e

concreto, at a viabilizao fsica do objeto projetado.

O captulo 2 enfoca o Estado da Arte da prototipagem rpida, abordando de forma

sucinta as principais tcnicas existentes atualmente. Tambm so apresentadas algumas

aplicaes industriais da prototipagem rpida, contextualizando o projeto RepRap.

O captulo 3 descreve o Projeto Informacional, no qual so relacionadas as atividadesdesenvolvidas no processo de gerao das especificaes de projeto. Nessa fase, as

necessidades dos clientes (usurios da mquina proposta) sao levantadas, e a partir delas

busca-se mais informaes sobre o tema para se determinar a maneira como elas sero

atendidas.

O captulo 4 apresenta o Projeto Conceitual, fase em que so estudadas as estruturas

funcionais da funo global, parciais e de cada uma das suas variantes. Aqui, foram

estabelecidos os princpios de soluo para atender s funes da estrutura e possveis

concepes resultantes desses princpios, para comparar com o conceito da RepRap.

O captulo 5 trata do Projeto Detalhado, no qual se expem as particularidades do

sistema, dando forma e dimenses, selecionando materiais e processos de obteno e

construo. gerada a documentao tcnica, incluindo desenhos e listagem de

componentes.

O captulo 6 relata a Construo e Testes do Prottipo, com a anlise dos resultados

obtidos com a mquina construda, ressaltando as principais caractersticas e discutindo as

avaliaes de desempenho.

O captulo 7 apresenta as Concluses, comentrios e impresses finais relativos ao

trabalho, para julgar o atendimento aos objetivos propostos e frisando, com o intuito de

balizar trabalhos futuros na rea, recomendaes para alguns aspectos em que se verificou

possibilidades de melhoramento.


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2 ESTADO DA ARTE

A prototipagem rpida uma tecnologia cuja origem se baseia em duas tcnicas: a

topografia e a fotoescultura. A primeira foi um mtodo desenvolvido por Blanther no final do

sculo XIX para a confeco de mapas de relevo, e consiste na impresso de uma srie de

discos de areia contendo as curvas de nvel das cartas topogrficas. J no incio da dcada

de 70, Matsubara (Mitsubishi Motors) props um processo fotogrfico. Regies de uma

camada de fotopolmero recoberta por p de grafite ou areia eram endurecidas aps a

exposio a luz, e mais tarde as outras partes eram retiradas com a utilizao de um

solvente. Verificou-se que essa tcnica poderia ser empregada para reproduzir as

superfcies de fabricao complexa, em funo da operao da mquina.

A tcnica da fotoescultura nasceu no sculo XIX com a aspirao de criar rplicas

exatas de peas tridimensionais. Frenchman Francois Willme propunha o posicionamentode 24 cmeras fotogrficas igualmente distribudas em torno de um objeto, colocado no

centro de uma sala circular. Elas eram ento acionadas, simultaneamente, e com a silhueta

de cada foto um artista esculpia uma das partes da porca cilndrica do objeto. De modo a

reduzir o trabalho de escultura, desenvolveu-se uma tcnica que utilizava uma luz graduada

para expor uma gelatina fotossensvel, que se expande proporcionalmente ao contato com a

gua. Anis so ento fixados sobre um suporte para fazer a rplica do objeto.

Essas pesquisas originaram as tcnicas atualmente empregadas na RP, obtendo

xito comercial a partir do lanamento da SLA-1 pela 3D Systems (1987). A empresa

desenvolveu e patenteou o processo de estereolitografia, como tambm desenvolveu o

formato STL, utilizado at os dias de hoje na indstria.

Nos anos seguintes, outras empresas de RP surgiram vagarosamente,

comercializando suas prprias verses de estereolitografia. Em 1991, a Stratasys inovou ao

inserir no mercado uma nova tecnologia: modelagem por fuso e deposio (FDM Fused

Deposition Modeling). Em seguida, a DTM introduziu a sinterizao seletiva a laser (SLS

Selective Laser Sintering), processo em que o calor de um laser utilizado para fundirmetais pulverizados, e vrios outros foram aparecendo mais tarde.


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2.1 TECNOLOGIAS DISPONVEIS

As tecnologias de RP dividem-se em duas categorias principais: os mtodos com

remoo de material e com adio de material (FERREIRA, 2001). A primeira, chamada de

prototipagem rpida subtrativa (SRP Subtractive Rapid Prototyping), consiste no desbaste

de blocos de diversos materiais, geralmente madeira ou espumas. O presente trabalho

tratar especificamente do segundo caso, tambm conhecido como fabricao de slidos de

forma livre (FFF Free Form Fabrication). A figura 2.1 ilustra as suas principais

ramificaes.

Figura 2.1: Tecnologias associadas prototipagem rpida (PHAM, 1998).

A principal diferena entre elas est no princpio fsico de construo do prottipo,

porm, quanto ao aspecto computacional, as etapas do processo de planejamento possuem

pontos em comum. Este processo divido em trs fases: pr-processamento,processamento do prottipo rpido e ps-processamento (WOZNY, 1997).

No pr-processamento, cria-se um modelo da pea em software CAD 3D ou obtm-se

seus dados digitalizados por varrimento. Em seguida, o arquivo gerado deve ser convertido

para um padro aceito pela mquina de RP. O formato STL largamente utilizado, e

consiste na representao geomtrica da superficie do modelo em malha triangular, sem

detalhes de cores ou texturas comuns em sistemas CAD mas desnecessrios na

prototipagem (figura 2.2). Cada tringulo define um nico vetor normal, acompanhado pelas

cordenadas de um sistema cartesiano tridimensional.


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Figura 2.2: Modelo slido em CAD 3D convertido para representao STL.

O processamento das informaes contidas no arquivo STL feito inicialmente atravs

da preparao do modelo, necessria s fases seguintes. Ele submetido a uma srie de

ajustes referentes validao e correo do modelo. feita a definio da orientao doobjeto, o que afeta diversas caractersticas do prottipo final, como o total de fatias geradas

no slicing e a quantidade de suporte necessria (quando disponvel na mquina). O suporte

necessrio sempre que a ao da gravidade pode afetar alguma face do slido,

provocando a queda ou desestabilizao da mesma, e normalmente feito de um material

diferente do que de fato construir o prottipo. Aps o processo, possvel remov-lo

facilmente de maneira mecnica ou qumica. No objeto da figura 2.2, os furos passantes na

horizontal constituem features que necessitariam de suporte para uma reproduo perfeita.

Alm da sustentao, em algumas tecnologias tambm utiliza-se uma camada de suporte

na base para facilitar a remoo do objeto e evitar deformaes fsicas.

Na etapa seguinte, o slido fatiado em cadamas que sero construdas de forma

sequencial na mquina de RP (figura 2.3). As fatias representam um plano de seo

transversal associado a uma espessura uniforme, e cada uma varrida (scan) para que se

possa determinar com exatido o formato desejado e o planejamento da trajetria de adio.

Envolve definio de rotas para preenchimento de bordas, deposio de material e

deposio de suporte (quando se aplica). Esta etapa possui vrias configuraes quevariam com cada tecnologia, e muito importante pois determina o tempo de construo e a

qualidade final.


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Figura 2.3: Fatiamento do slido em camadas.

A prxima fase corresponde ao controle de gerao do objeto e tem como funo

propiciar de fato a fabricao do modelo fsico, atravs da emisso de sinais de controle que

monitoram ou guiam o processo de adio.

Finalmente, ocorre o ps-processamento, que compreende as atividades de cura,

remoo da estrutura de suporte e limpeza da pea (quando necessrias) para conferir o

acabamento final (PALM, 1998).

Cada tecnologia possui suas prprias vantagens e desvantagens, cabendo a uma

avaliao prvia determinar qual ser a mais eficiente para o produto a tabela 2.3 contm

um resumo das caractersticas das tecnologias descritas. Alguns pontos a se considerar:

(i) Tempo. O termo prototipagem rpida relativo, pois a sua celeridade superior a

outras tcnicas convencionais de fabricao de prottipos, mas em tempo real a velocidade

de produo geralmente muito lenta. Dependendo do nvel de preciso requerido e do

tamanho do objeto, o processo pode levar de poucas horas a dias.

(ii) Volume. Atualmente, a maioria dos equipamentos no pode fabricar itens com

volume superior a 500mm.

(iv) Acabamento. Muitas vezes a superfcie do objeto gerado necessita de um

acabamento secundrio para atingir a qualidade final desejada.

(iv) Material. A variedade de materiais disponveis para a RP com adio de

materiais ainda muito limitado, como pode ser verificado na tabela 2.1.


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Tabela 2.1 Materiais utilizados pelas tecnologias de prototipagem rpida.

Tecnologia Materiais disponveis

Estereolitografia (SLA) Fotopolmero

Modelagem por fuso e deposio (FDM) Termoplsticos e metais eutticos

Sinterizao seletiva a laser (SLS) Termoplsticos e metais pulverizados

Manufatura de objetos em lminas (LOM) Papel

Fuso por feixe de eltrons (EBM) Ligas de titnio

a) Estereolitografia (SLA)

A SLA foi a tcnica pioneira e ainda a mais utilizada no mundo. Baseia-se napolimerizao de uma resina fotossensvel (acrlica, epxi ou vinil) composta de monmeros,

fotoiniciadores e aditivos, atravs de um feixe de laser ultravioleta (BADOTTI, 2003). A

mquina contm uma cuba preenchida com a resina, no interior da qual h uma plataforma

que se movimenta na vertical. Um computador transmite para a plataforma a primeira

camada do modelo virtual a ser polimerizada, e ento o controle numrico da mquina

posiciona a plataforma na superfcie da resina e os espelhos galvanomtricos direcionam o

feixe de laser para a poro correspondente primeira fatia. Desencadeia-se uma reao

localizada que promove a formao de uma cadeia polimrica entre as molculas domonmero dispersas na resina, ocorrendo a solidificao (ARTIS, 2011). A figura 2.4 ilustra

o princpio bsico.

Figura 2.4: Esquema genrico de funcionamento da estereolitografia. Fonte: CIMJECT


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Aps a concluso desse primeiro passo, a plataforma desce, imergindo a primeira

camada solidificada na resina, permitindo assim que uma nova camada seja polimerizada

sobre a anterior, e assim sucessivamente. Uma faca regulariza a camada de resina lquida,

devido viscosidade elevada. Quando pronto, o modelo slido removido do banho e

lavado. Os suportes so retirados e o modelo introduzido num forno de radiao

ultravioleta para ser submetido a uma cura completa (GORNI, 2011). O prottipo, ao final,

apresenta uma estrutura translcida.

b) Fused Deposition Modeling (FDM)

A tcnica de FDM a segunda mais utilizada no mundo. Baseia-se na deposio de

camadas resultantes do aquecimento, por volta de 200C, e amolecimento de filamentos

(arames) de material termoplstico. Simultaneamente, outros fios amolecidos formam o

suporte para as superfcies suspensas do modelo, a fim de oferecer sustentao. Os

arames destinados confeco podem ser de polister, polipropileno, ABS, elastmeros ou

cera, enquanto o material de suporte uma mistura de ABS e cal. Esses materiais conferem

durabilidade e resistncia ao prottipo.

A plataforma da mquina de FDM onde se deposita o material movimenta-se no eixo

Z e o cabeote extrusor, composto por dois bicos (um para alimentar as camadas do modelo

e o outro para o suporte), movimenta-se no plano XY. Os arames so direcionados por

guias rotativas e ficam estocados dentro da mquina, em ambiente a vcuo aquecido, para

evitar que a umidade forme bolhas no material e impea a continuidade da deposio.Preferencialmente, todo o ambiente de construo tambm deve encontrar-se fechado em

um ambiente de temperatura controlada.

O software, que composto por CAD/CAPP/CAM, no integrado maquina. Esta

conectada a um computador com o sistema que monitora os comandos de construo.

Cada camada possui um planejamento de rota por onde o bico extrusor deposita os fios

fundidos. Aps finalizar uma fatia, a plataforma desce uma distncia equivalente

espessura da camada e o cabeote inicia a deposio seguinte. A figura 2.5 mostra a

montagem do processo.


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Figura 2.5: Esquema genrico da FDM. Fonte: XPRESS3D

Com estas mquinas no h desperdcio de material e pouca necessidade de limpeza,em oposio SLA. Outra diferena notvel a ocupao de um espao bem menor, pois

os motores de acionamento necessitam de menos potncia e resfriamento que os lasers.

Estas caractersticas permitem sua instalao em ambientes no industriais. A tabela 2.2

mostra um exemplo comparativo.

Tabela 2.2 Comparativo dimensional entre mquinas de SLA e FDM (3DSYSTEMS e

DIMENSION PRINTING).

Viper si2 (3D Systems) - SLA uPrint (Stratasys) - FDM

Dimenses (mm) 1340 x 860 x 1780 635 x 660 x 800

Volume de trabalho (mm) 250 x 250 x 250 203 x 152 x 152

Peso (kg)463 94

Em termos de custos (de aquisio, operao e material), tambm se verifica grandes

diferenas entre as duas tecnologias, devido qualidade que proporcionam. Enquanto FDM

satisfaz plenamente o uso interno em empresas, atividades acadmicas e lotes de produtos

customizveis para comercializao, a SLA uma tecnologia voltada para a engenharia de

produtos mais exigentes produo de moldes e prottipos funcionais com dimenses

crticas. J em relao ao tempo total de produo, incluindo o ps-processamento, h

empate entre as duas tecnologias. Apesar do tempo de fabricao da SLA ser menor, o

objeto precisa passar por alguns tratamentos antes de ser utilizado (MELLO, 2006).

Por causa dessas caractersticas, na maioria das aplicaes e para o objetivo sugerido

pela RepRap, a tcnica de FDM apresenta a melhor relao custo-benefcio (GRIMM, 2003).


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c) Selective Laser Sintering (SLS)

A mquina de SLS constri objetos tridimensionais pela superposio de camadas

homogneas de polmeros em p. Com o processo iniciado, uma fina camada de p, que se

solidifica com a incidncia de um laser, depositada dentro de um cilindro. Camadas

adicionais so depositadas atravs de roletes sobre a camada j sinterizada e ligadas

quimicamente entre si por ao do calor do equipamento de emisso de laser (figura 2.6).

Figura 2.6: Esquema de funcionamento da SLS. Fonte: UNINOVA

O p no sinterizado funciona como suporte e removido quando a pea estiver

completa. Uma grande vantagem desse processo a maior disponibilidade de materiais:poliamida, elastmeros, cermica e metal com polmeros aglutinantes para aplicaes em

ferramental leve (GRIMM, 2005). Segundo Volpato (2007), os parmetros mais importantes

para a fabricao de objetos atravs da sinterizao a laser so: a potncia do laser, a

velocidade de deslocamento do feixe e o espaamento entre as passadas do feixe do laser.

Os prottipos oferecem considervel resistncia mecnica e trmica. No entanto, o custo

muito elevado.

d) Laminated Object Manufacturing (LOM)A obteno dos objetos no processo LOM ocorre colando-se sucessivamente folhas de

papel, nas quais um feixe laser corta o permetro exterior correspondente camada do

objeto. Assim, o processo inicia-se com o desenrolar do papel impregnado de cola

termoplstica na sua superfcie inferior (GRIMM, 2005). Seguidamente um rolo pr-aquecido

comprime o papel sobre a camada anterior ficando a colagem consolidada (figura 2.7).

O prottipo tem aspecto de madeira e seu custo semelhante ao da SLA e da SLS, mas

a qualidade inferior. Peas relativamente grandes podem ser produzidas, e seu principal

uso na criao de moldes.


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Figura 2.7: Esquema bsico de LOM. Fonte: UNINOVA

e) 3D Printing (3DP)

Esta tcnica se assemelha ao sistema de impresso a jato de tinta dos computadores,

inclusive a mquina construda com peas adaptadas de impressoras convencionais. A

diferena que, em vez de tinta, seu cabeote expele um agente aglutinante composto de

uma soluo aquosa e cola.

Em um reservatrio contendo p cermico ou polimrico, uma plataforma se movimenta

no eixo Z, onde o p aglutinado formando a camada do objeto. medida em que aplataforma desce, um rolo acionado para a reposio e regularizao das novas camadas,

que so desenhadas pelo movimentao do cabeote no plano XY (figura 2.8). Ao fim, o

modelo deve ser infiltrado com elementos qumicos em suas porosidades para aumento de

resistncia (GRIMM, 2005).

Figura 2.8: Esquema grfico da Impresso Tridimensional. Fonte: CIMJECT


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Tabela 2.3 Resumo das caractersticas das tecnologias de prototipagem rpida

(PROINOVA).

SLA FDM SLS LOM 3DP

Variedade de

materiais Pequena Mdia Grande Pequena Mdia

Qualidade superficial Regular Regular Boa Regular Boa

Ps-acabamento Regular Regular Bom Baixo Bom

Preciso Excelente Regular Boa Baixa Regular

Resistncia ao

impactoRegular Boa Boa Baixa Baixa

Resistncia flexo Baixa Excelente Excelente Baixa Baixa

Custo do prottipo Alto Baixo Alto Alto Mdio

Ps-cura Sim No Sim* No No

*No necessita de cura quando utiliza termoplstico.

2.2 CENRIO INDUSTRIAL

No incio da indstria de RP, devido ao alto custo de aquisio na ordem de centenas

de milhares de dlares , houve pouca aceitao do mercado, mesmo com estudos

cuidadosos mostrando economias tangveis com respeito a prototipagem tradicional e ciclos

de projeto extensos, que excediam em vrias vezes o preo de tais sistemas. Os primeiros

clientes foram, portanto, empresas muito grandes que tinham condies de arcar com

investimentos to exorbitantes. Com o aumento da competio, as empresas comearam a

desenvolver alternativas mais rpidas, fceis de usar, menores e mais econmicas que a

primeira gerao de equipamentos. Em 1998, Schroff Development iniciou a venda de um

sistema LOM por menos de 10 mil dlares. Estabelecendo um comparativo dos anos iniciaisda RP com o bem estabelecido mercado de mquinas CNC (que tambm iniciaram como

aplicaes de prototipagem e evoluram no sentido da manufatura especializada e em

pequena escala), percebe-se um crescimento bem mais vertiginoso da primeira.

Diversas indstrias empregam sistemas RP para uma variedade de utilizaes. A figura

2.9 mostra a distribuio de cada rea no cenrio mundial em 2007. O mercado se divide

basicamente em trs ramos de aplicao: prototipagem rpida para testes de forma e

funo, manufatura rpida e impresso 3D. Como resultado, o desenvolvimento de sistemas

e materiais tem se especializado para atender um propsito especfico.


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Figura 2.9: Grfico da participao dos setores que utilizam RP (WOHLERS, 2008).

O primeiro ramo, que compreende o uso original e que deu nome tecnologia, inclui

sistemas que fabricam prottipos com funcionalidade limitada ou que so usados paraprocessos secundrios, como moldagem para confeco de prottipos funcionais. uma

rea que j atingiu um nvel de maturidade tal que no h mais investimentos em P&D que

resultem em mudanas significantes da tecnologia. Os maiores limitantes ainda so o preo

e a variedade de materiais. Alm disso, a aquisio de uma mquina desse tipo requer um

operador habilidoso e ela no pode ser instalada em ambientes de escritrio.

Mais recentemente, as empresas comearam a enxergar alm, passando da

prototipagem rpida para a manufatura rpida. Tcnicas de manufatura aditiva oferecem

muitos benefcios em relao s tcnicas tradicionais, como a capacidade de criar mltiplas

geometrias diferentes em um lote de produo sem a necessidade de troca de ferramentas

ou mquinas. Assim, encaixa-se perfeitamente nas produes de baixo volume e de peas

customizadas. Exemplos de manufatura rpida incluem desde a indstria aeroespacial at

implantes mdicos (figura 2.10). Esta promete ser uma grande rea de aplicao nos

prximos anos, que crescer rapidamente com o advento de novos materiais.

Figura 2.10: Processo de obteno do modelo 3D e implante confeccionado. Fonte:

BIOFABRIS


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A utilizao de RP na fabricao de prteses personalizadas, estudo da anatomia e

planejamento cirrgico j compreende importantes campos de pesquisa. O apelo em relao

rea mdica se d em face de obstculos significantes, como o fato de nenhum caso ser

igual ao outro motivo pelo qual a padronizao na produo de implantes nao vantajosa

e questes ligadas a pontos obscuros da regio da cirurgia que dificultam o planejamento

cirrgico. A entrada de dados feita sem intruso no corpo do paciente, atravs de

tomografia computadorizada ou ressonncia magntica. No caso de moldes, a

estereolitografia o processo mais utilizado pela preciso geomtrica, textura e

transparncia do prottipo. Para a produo de prteses, que so feitas principalmente com

ligas de titnio, a principal tcnica utilizada a sinterizao.

Diferentemente da engenharia mecnica e do desenho industrial, em que a RP j est

bem estabelecida, a arquitetura e construo civil constituem outro mercado relevante e com

imenso potencial, em que as aplicaes so ainda incipientes, praticamente insignificantesat poucos anos atrs. A figura 2.11 mostra uma coletnea de maquetes prototipadas com

impressoras 3D para uso interno, nas diversas etapas do processo de projeto.

A impresso 3D o ramo mais promissor da indstria, representando grande parcela do

total de mquinas de prototipagem instaladas no mundo todo e com crescimento cada vez

mais acelerado. A tabela 2.4 e a figura 2.12 evidenciam essa evoluo. Diante dessa

constatao, as impressoras 3D tornaram-se essenciais no portflio de uma empresa de

RP. O sucesso desse nicho depende da habilidade dessas empresas em reduzir os preos

suficientemente para tornar o produto acessvel aos usurios domsticos. Essa uma das

principais dificuldades que a tecnologia encontra para entrar em mercados emergentes

como o Brasil, associada falta de mo-de-obra capacitada. medida em que as empresas

comearem a buscar melhorias nos processos de desenvolvimento, mais centros

universitrios percebero esta nova demanda.

Figura 2.11: Maquetes produzidas com RP. Fonte: ARCSPACE


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Figura 2.12: Evoluo da venda de mquinas RP em geral, de 1988 a 2005 (WOHLERS).

Tabela 2.4 Vendas de impressoras 3D de 1996 a 2003 (WOHLERS).

Empresa 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Total

Stratasys 90 40 60 75 115 95 305 497 1277

Z Corp. 1 7 48 105 170 188 210 349 1078

3D Systems 14 113 90 155 227 182 88 53 922

Objet - - - - - 24 51 94 169

Envisiontec - - - - - - 2 39 41

TOTAL 105 160 198 335 512 489 656 1032 3487

A indstria de RP encontra-se na beira de uma grande mudana. Embora a prototipagem

rpida tenha se impregnado no processo de desenvolvimento de produto ao redor do

mundo, ainda h muito a evoluir antes de atingir maturidade completa. O surgimento de

novos processos, materiais e sistemas eventualmente abriro novos mercados

caracterizados por novos clientes e aplicaes originais.


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2.3 PROJETO REPRAP

O grupo de pesquisa de Adrian Bowyer, o fundador do projeto RepRap, foca na rea de

biomimtica, cincia que estuda os modelos e processos da natureza para tom-los de

inspirao na soluo de problemas humanos (BENYUS, 1997). A partir dessa motivao, e

provavelmente inspirado tambm pelo construtor universal de von Neumann, ele concebeu

uma impressora 3D baseada na tecnologia FDM capaz de replicar-se ou at produzir uma

verso melhorada de si prpria, possibilitando uma difuso mais rpida da tecnologia entre

os usurios comuns.

Por conta dessa capacidade evolutiva, a primeira gerao de mquinas recebeu o

codinome Darwin, e a segunda (que saiu de uma Darwin) o codinome Mendel (figura 2.13).

Os materiais comumente utilizados por elas so os plsticos ABS e PLA.

Figura 2.13: RepRap Verso I Darwin (esq.) e Verso II Mendel (dir.). Fonte: REPRAP

Por enquanto, a RepRap uma iniciativa acadmica, apesar de j contar com

financiamentos externos. Hoje, ela usada apenas por pesquisadores e uma esforada

base de autodidatas com conhecimentos tcnicos tanto em mecnica como eletrnica.

Apesar disso, Bowyer nao v barreiras para a sua popularizao, e acredita no seu potencial

para romper com a manufatura, assim como o compartilhamento de mp3 forou a indstria

da msica a se reinventar.


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Todo o esquema de hardware, circuitos, software e montagem disponibilizado de forma

aberta na wiki do projeto, que tenta reunir tambm de maneira organizada os trabalhos em

andamento para aperfeioamento. O site conta com uma comunidade bastante participativa,

com representantes de diversos pases e apoio de outros projetos derivados, dentre os

quais destaca-se a MakerBot Industries. Fundada em 2009 por desenvolvedores que

estudaram a RepRap, a empresa tem o objetivo de comercializar impressoras 3D do porte e

preo propostos pelo projeto, mas ao contrrio dele nao foca na auto-replicao das

mquinas. Abre-se mo dessa propriedade para oferecer um design que torna o processo

de montagem e manuteno muito mais simples que a RepRap, corrigindo o grande

empecilho para sua comercializao. A empresa hospeda tambm uma comunidade na

internet, chamada Thingiverse, na qual os usurios de impressoras 3D divulgam seus

projetos pessoais de peas, hardware e software ligados tecnologia, disponibilizando toda

a documentao.

Por conta dessas caractersticas da MakerBot, adquiriu-se uma mquina (figura 2.14, a

esquerda) para a fabricao das peas da RepRap deste trabalho. Essa deciso no s

permitiu uma familiarizao com a tecnologia utilizada pelo projeto a partir de um exemplar

mais amigvel, como de fato seguiu a sua filosofia de replicao. Para a confeco de

algumas peas mais complexas nas quais no se obteve a qualidade desejada na

MakerBot, utilizou-se uma mquina da Stratasys disponvel no laboratrio (figura 2.14, a

direita), tambm baseada na tcnica FDM.

Figura 2.14: MakerBot Cupcake CNC (esquerda) e Stratasys Dimension uPrint (direita).

Fontes: MAKERBOT e DIMENSION PRINTING


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2.4 METODOLOGIA

Neste trabalho, utiliza-se a metodologia de projeto proposta por Rozenfeld (2006), que

sintetizada na figura 2.15. O processo de desenvolvimento de produtos (PDP) o conjunto

de atividades voltadas ao projeto, produo e lanamento de produtos industriais,

atendendo s necessidades do mercado. O produto em si corresponde traduo do

conhecimento das oportunidades tecnolgicas em informaes de projeto.

Figura 2.15: Fases do processo de desenvolvimento de produtos. Fonte: PDPNET

Este trabalho dedica-se documentao do desenvolvimento de uma RepRap Mendel,

que j conta com bastante material disponvel na internet, mas consideravelmente

disperso e gera muitas dvidas para os iniciantes. Espera-se criar uma viso completa de

processo de desenvolvimento de um produto mecatrnico, relacionando as necessidades

dos clientes e a implementao dos requisitos de engenharia, e fornecer um ponto de

partida mais seguro para pessoas que desejem criar suas prprias mquinas de

prototipagem rpida.

Tratando-se da implementao de um projeto existente, muitas etapas do PDP esto

disponveis na sua documentao, e outras apenas implcitas. O projeto detalhado, que

corresponde soluo final encontrada para a mquina, j encontra-se bem explicitada,

apesar de contar com constantes modificaes. Porm, as fases de projeto informacional e

conceitual necessitam de um trabalho de abstrao e engenharia reversa, de modo a

contextualizar o produto no processo de desenvolvimento seguindo a metologia. Convm

frisar que a metodologia proposta feita com o objetivo de apoiar o desenvolvimento de

produtos como um todo, portanto etapas podem ser realizadas ou no para determidados

casos sem beneficiar ou prejudicar o seu desenvolvimento, ficando essa deciso a cargo da

equipe.


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3 PROJETO INFORMACIONAL

3.1 INTRODUO

Neste captulo, feito o levantamento dos aspectos e influncias dos diversos

parmetros dimensionais e operacionais relativos ao sistema de prototipagem rpida. So

abordados os procedimentos para a definio das especificaes de projeto, que

correspondem ao produto final da fase de projeto informacional, a partir de um conjunto de

necessidades identificadas pelos clientes. Elas orientam a gerao de solues, e fornecem

a base sobre a qual so elaborados os critrios de avaliao e tomada de decises nas

etapas seguintes do projeto.

A principal ferramenta utilizada ao longo do projeto informacional a matriz QFD

(Quality Function Deployment Desdobramento da Funo Qualidade). Esta fase segue osseguintes processos: definio do problema de projeto, identificao do ciclo de vida do

produto, levantamento das necessidades dos clientes, estabelecimento dos requisitos de

projeto e a criao da lista de especificaes-meta.

3.2 PROBLEMA DE PROJETO

A prototipagem rpida tem o potencial de se tornar a prxima tecnologia de ruptura na

indstria da manufatura e, futuramente, afetar profundamente a vida de pessoas comuns no

que diz respeito forma como enxergam os processos de fabricao e o acesso a produtos

personalizados. Contudo, as mquinas existentes atualmente no mercado enfrentam certos

fatores para penetrao em massa no mercado: alto custo de aquisio e necessidade de

conhecimentos tcnicos para manuteno e uso adequados.

Logo, o projeto RepRap prope uma maneira de contornar essas restries e

popularizar a tecnologia, atravs de uma impressora 3D capaz de replicar-se e ser montada

com produtos relativamente acessveis. Dessa forma, torna-se possvel sua rpidaproliferao e uma base para comercializao a baixo custo, mantendo a qualidade

satisfatria. Como j foi discutido, a tecnologia FDM a que apresenta as melhores

caractersticas para atender esssas expectativas, tanto pelo porte como pelo custo.

Portanto, o conjunto de informaes coletadas nessa fase restringe-se a este processo.


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3.3 CICLO DE VIDA

Nesta etapa do projeto, so levantados e analisados todos os processos pelos quais o

produto passa durante um ciclo de vida completo, desde o seu desenvolvimento at o

descarte. Aspectos como custos, alocao de recursos humanos e financeiros, logstica de

distribuio, uso e estratgias de desativao trazem consigo requisitos e necessidadespara o novo produto, sendo necessrio considerar seus inter-relacionamentos. Assim,

facilita-se a definio das necessidades dos clientes distinguindo-as por etapa do ciclo.

Por este trabalho se tratar do projeto de um produto ainda muito restrito ao meio

acadmico, a abrangncia das etapas do seu ciclo e as informaes relacionadas a cada

uma restringe-se experincia dos usurios. Portanto, baseia-se em um esforo criativo

para descrever a lista com as principais etapas, ilustradas na figura 3.1. A representao em

espiral evidencia a necessidade de prever o ciclo de vida na fase de pr-desenvolvimento do

produto (percepo de mercado e maturao da idia) e em seguida realizar a busca por

informaes durante o projeto informacional, para ento partir para o projeto conceitual.

Figura 3.1: Ciclo de vida em espiral. (FONSECA, 2000)

A partir da figura 3.1 tambm possvel separar os clientes do projeto por setores do

ciclo em que esto envolvidos: clientes internos, intermedirios e externos. A primeira

categoria compreende as pessoas relacionadas ao PDP, envolvendo as reas funcionais de

projeto, manufatura e manuteno. Os clientes intermedirios so os envolvidos na

distribuio e comercializao do produto. E os clientes externos so os usurios da

mquina.


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No projeto RepRap, os clientes internos muitas vezes coincidem com os clientes

externos, isto , quem a desenvolve e monta o prprio usurio final. Para o levantamento

das necessidades dos clientes, interessante adotar a idia de que a mquina ser usada

por pessoas inexperientes com o assunto, que no estiveram em contato com o processo de

desenvolvimento. Os clientes intermedirios correspondem aos fornecedores dos

componentes mecnicos e eletrnicos, alm de outros proprietrios de mquinas de RP que

eventualmente possam fabricar as peas necessrias para montagem da RepRap. Por no

se tratar de um produto comercial, essa uma viso que no se aplica muito bem maioria

das metodologias.

3.4 NECESSIDADES DOS CLIENTES

Os clientes normalmente manifestam suas necessidades na forma de bens que desejam

comprar, como carros e casas. Contudo, suas necessidades reais so pelos servios que

tais bens proporcionam, como transporte e moradia. J as necessidades latentes so

despertadas por bens que oferecem servios ainda inexistentes, como os primeiros

celulares que apresentaram funes de cmeras digitais. As necessidades culturais, por sua

vez, refletem o desejo de demonstrar a aceitao de determinados padres.

Pelo fato das mquinas de prototipagem rpida serem completamente desconhecidas

at por muitos engenheiros, este produto visa atender uma necessidade latente fabricar os

prprios produtos que desejar. A partir dessa ida geral, inicia-se o trabalho de descobrirquais necessidades esto implcitas. O levantamento se deu com base em pesquisas

bibliogrficas, na experincia com o uso de outras mquinas (Stratasys e MakerBot),

conhecimentos de engenharia e atributos do produto, tendo em mente a praticidade e o

baixo custo, que so as caractersticas mais buscadas no projeto.

Esse o procedimento inicial para relacionar os desejos do cliente com as solues de

engenharia, que so passveis de medio, testes e avaliaes objetivas para verificar sua

conformidade. Cada necessidade transformada em uma frase curta que sintetiza a

informao e em seguida divide-se os requisitos de acordo com a fase do ciclo de vida,

como listado na tabela 3.1.

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Tabela 3.1 Requisitos dos clientes do projeto

FASE DO CICLO Requisitos dos clientes Peso

Projeto

Ter baixo consumo de energia 2

Ter reduzido nmero de componentes 2

Ter aparncia atrativa 1

Fabricao

Ser fcil de montar 3

Ter baixo custo de aquisio e montagem 5

Ter componentes fceis de adquirir 2

Utilizao

Ser compacta 3

Ser silenciosa 1

Ser rpida 3

Ter pouco peso 3

Ser segura 2

Ter alta resistncia ao uso 3

Ser de fcil operao 3

Ter baixo custo de operao 3

Ter boa qualidade de impresso 4

Ter grande volume de trabalho 2

Ter baixa probabilidade de falhas 4

Ser capaz de trabalhar com diferentes tipos de materiais 1

Ser compatvel com diversos sistemas operacionais 1

ManutenoSer de fcil manuteno 3

Ter baixo custo de manuteno 4

Este o primeiro campo a ser preenchido no QFD, como ilustra a figura 3.3. A partir

dele preenchida a matriz de planejamento, que geralmente contm uma anlise

competitiva, isto , avaliao de como outros produtos existentes atendem cada uma. Nesse

caso, baseou-se na experincia com as mquinas MakerBot e Stratasys. A ltima destaca-

se pelos atributos de qualidade e confiabilidade, enquanto a outra possui um custo

significativamente inferior quase vinte vezes. O projeto RepRap possui caractersticas

muito mais prximas da MakerBot, claro, mas dependendo do grau de comprometimento

do seu executor pode chegar a uma performance ainda melhor (figura 3.2).


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Figura 3.2: Anlise competitiva.


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Figura 3.3: Esquema da matriz QFD. Fonte: QFDONLINE

3.5 REQUISITOS DE PROJETO

Nesta etapa (campo 3 do QFD), busca-se a converso das necessidades dos clientes (o

qu) em requisitos de projeto (como), que so as caractersticas mensurveis do produto

e podem ser mais facilmente entendidas pelos projetistas. Esta constitui-se a primeira

deciso fsica sobre o produto a ser projetado, em que ocorre a definio dos parmetros

definitivos que devem ser apresentados para atender s necessidades.

Da mesma maneira que os requisitos dos clientes so estruturados em linhas e colunas

contendo a etapa do ciclo de vida, o requisito e o peso, os atributos especficos do produto

so relacionados com as unidades de medida e a tendncia desejada de crescimento. A

tabela 3.2 apresenta essa lista, que relativamente enxuta com o objetivo de facilitar amanipulao no processo de busca por alternativas.

O prximo campo a ser preenchido no QFD, a matriz central, avalia o relacionamento

entre os requisitos de clientes e os requisitos de projeto. Novamente, o processo realizado

de maneira subjetiva, baseado em experincias e conhecimentos prprios. A pontuao

resultante utilizada para hierarquizar os requisitos de projeto conforme sua importncia. As

tabelas 3.3, 3.4 e 3.5 ilustram o resultado. O smbolo de crculo preenchido indica

relacionamento forte (valor 9), o crculo vazio indica relacionamento moderado (valor 3) e o

tringulo indica relacionamento fraco (valor 1) entre os requisitos.


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Tabela 3.2 Estabelecimento dos requisitos de projeto.

Requisitos Tendncia Unidade

Dimenses da mquina Decrescente mm

Volume de trabalho (dimenses mximas da peca produzida) Crescente mm

Potncia de funcionamento Decrescente W

Operaes de montagem (tempo) Decrescente dias

Peso da mquina Decrescente kg

Erros de montagem Decrescente %

Interface simples para o usurio (operaes de uso) Decrescente n

Custo de aquisio da mquina Decrescente R$

Custo de montagem Decrescente R$

Custo do material de fabricao das peas Decrescente R$

Erro de posicionamento dos eixos (preciso) Decrescente mm

Custo de manuteno Decrescente R$

Vida til Crescente anos

Frequncia de manuteno e ocorrncia de falhas Decrescente n/h

Compatibilidade com sistemas operacionais Crescente n

Nmero de componentes padronizados Crescente %

Arestas cortantes, fios e elementos quentes expostos Decrescente n

Nvel de rudo Decrescente dB

Velocidade dos eixos Crescente mm/min

Dimetro do bico da extrusora Decrescente mm

Espessura da camada produzida Decrescente mm

Materiais de trabalho Crescente n

Velocidade de extruso Crescente cm/h


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Tabela 3.5 Matriz de relacionamento (cont.)


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No telhado do QFD (campo 5), tambm conhecido como Matriz de Correo,

confrontam-se os requisitos de projeto aos pares, verificando-se o relacionamento existente

entre eles. Quando o relacionamento positivo, significa dizer que o aumento de um resulta

no aumento do outro, com intensidade variada. Essa informao ajuda a perceber reas

onde as melhorias levam a mais benefcios. Se o relacionamento for negativo e o ideal o

aumento dos dois, deve-se dar prioridade ao requisito mais relevante e buscar um equilbrio

que atenda satisfatoriamente as necessidades do projeto, ou pode servir como oportunidade

de solues inovadoras que evitem tal comprometimento. A figura 3.4, propositalmente

editada para melhor visualizao (QFD completo exposto no Anexo A), ilustra esse campo.

Os sinais (+) e (++) indicam relacionamento positivo e fortemente positivo, respectivamente,

e os sinais (-) e () indicam relacionamentos negativos de forma anloga.

Completa-se a matriz com a seo que resume as concluses tiradas de toda a

informao contida no QFD e anlise do projeto. O campo de alvos contm no somente osvalores de cada requisito de projeto que se pretende atingir, mas tambm sua importncia

relativa em atender as necessidades dos clientes, calculada a partir dos campos 1 e 4.

Analisando a tabela 3.6, percebe-se que os itens aos quais se atribuiu maior importncia

relativa no projeto RepRap correspondem a requisitos de facilidade de uso e aquisio, em

detrimento de versatilidade e qualidade. Isso no significa dizer que a mquina no seja

capaz de produzir grandes peas com geometrias fiis ao desenho e utilizando materiais

diversificados, mas sim que estas so caractersticas de segundo plano da filosofia do

projeto, decorrentes de maior esforo do usurio em executar e refinar a montagem e

calibrao dos componentes. O clculo do peso relativo foi feito automaticamente pelo

modelo utilizado com base na dificuldade (0 fcil de cumpri, 10 muito difcil), na matriz de

relacionamento e nos pesos de cada requisito.


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Figura 3.4: Telhado do QFD


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Tabela 3.6 Anlise de metas.

Requisitos Dificuldade Peso relativo

Dimenses da mquina 0 3,3

Volume de trabalho (dimenses mximas da peca produzida) 0 2,9

Potncia de funcionamento 0 2,0

Operaes de montagem (tempo) 5 4,1

Peso da mquina 0 4,3

Erros de montagem 6 2,5

Interface simples para o usurio (operaes de uso) 2 3,3

Custo de aquisio da mquina 4 7,4

Custo de montagem 2 5,9

Custo do material de fabricao das peas 1 4,9

Erro de posicionamento dos eixos (preciso) 7 5,6

Custo de manuteno 4 3,9

Vida til 6 2,9

Frequncia de manuteno e ocorrncia de falhas 8 8,7

Compatibilidade com sistemas operacionais 0 1,0

Nmero de componentes padronizados 6 6,9

Arestas cortantes, fios e elementos quentes expostos 3 2,0

Nvel de rudo 1 1,0

Velocidade dos eixos 1 3,5

Dimetro do bico da extrusora 3 5,6

Espessura da camada produzida 3 4,9

Materiais de trabalho 0 1,0

Velocidade de extruso 3 3,4


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3.6 ESPECIFICAES DO PROJETO

O ltimo processo do projeto informacional a definio das especificaes de projeto,

levando em conta os objetivos e restries do projeto. Apenas a hierarquizao dos

requisitos no constitui ainda um conjunto de informaes suficiente para representar as

metas a serem atingidas. Portanto, a cada requisito de projeto associa-se um valor alvoestipulado, a maneira pela qual ele ser medido, restries e sadas indesejveis. Essa lista

baliza as fases subsequentes do projeto, embora especificaes como vida til e frequncia

de manuteno no possam ser rigidamente testadas com o prottipo porque dependem da

observao do uso do produto ao longo de um tempo bastante prolongado.

Com base nos resultados obtidos com o QFD, preparou-se a lista apresentada na tabela

3.7. Os valores definidos para as metas foram baseados, na sua maioria, em caractersticas

oficiais de uma RepRap Mendel. De posse dessa lista e das relaes encontradas na matriz

QFD, possvel prosseguir para a elaborao das solues de projeto sobre as quais o

produto ser desenvolvido. Mesmo com as restries financeiras e de componentes

impostas pela RepRap, possvel atingir as especificaes estabelecidas para a construo

de uma impressora 3D.

Nao se almeja, a priori, uma qualidade semelhante a de produtos profissionais

encontrados no mercado, mas sim tornar a prototipagem rpida mais acessvel a outros

setores alm das grandes empresas. Mesmo assim, analisando as metas estabelecidas,

percebe-se que a RepRap pode oferecer caractersticas bastante satisfatrias e, tendo emvista o investimento proposto, uma relao custo-benefcio incomparvel.


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Tabela 3.7 Lista de especificaes-meta do projeto.

Requisitos Unidade Objetivos Sensor Sadas indesejveis

Dimenses da mquina mm 500 x 400 x 360 Fita mtricaDimenses maiores que o

desejado

Volume de trabalho mm 200 x 200 x 140 Fita mtrica

Volume menor que o

desejado

Potncia de funcionamento W Fonte ATX 450W Wattmetro Fontes de alto consumo

Operaes de montagem

(tempo)n

Menos de uma

semanaLista de verificao Muitos dias de montagem

Peso da mquina kg Em torno de 7kg Balana Mais de 10kg

Erros de montagem % Menos de 1% Testes de montagem Erros crticos

Interface simples para o

usurio (operaes de uso)n

Menos de 10

operaes para

fabricar uma pea

Testes com

softwares

Mais de 10 operaes,

tornando complexo

Custo de aquisio da mquina R$ Menos deR$2.500,00

Soma dos custos Custo excederR$2.500,00

Custo de montagem R$ Menos de R$500,00 Planilha de custosCusto superior a 500

reais

Custo do material de

fabricao das peasR$

Menos de

R$40,00/kgPlanilha de custos

Custo superior ao

especificado

Erro de posicionamento dos

eixos (preciso)mm Menos de 0,1mm Paqumetro Erro superior a 0,1mm

Custo de manuteno R$Menos de 5% do

custo totalCusto anual

Custo superior ao

especificado

Vida til anos 5 anos Testes Menos de 5 anosFrequncia de manuteno e

ocorrncia de falhasn/h

1 falha a cada 200

horas de uso

Registro de falhas e

testes

Muitas falhas durante o

uso

Compatibilidade com sistemas

operacionaisn

Pelo menos 3

sistemas

operacionais

Projeto do softwareIncompatibilidade com os

principais sistemas

Nmero de componentes

padronizados%

90% disponvel no

comrcio local

Lista de fornecedor

(BOM)

Menos de 50% dos

componentes

Arestas cortantes, fios e

elementos quentes expostosn Nenhum Projeto

Mquina possuir

elementos que

apresentem riscosNvel de rudo dB Menos de 80dB Dosmetro Mais de 80dB

Velocidade dos eixos mm/minX,Y: 2000mm/min

Z: 100mm/min

Paqumetro

Cronmetro

Velocidade inferior

especificada

Dimetro do bico da extrusora mm Menos de 0,6mm MicrmetroDimetro maior que o

especificado

Espessura da camada

produzidamm Em torno de 0,4mm Paqumetro Camada muito espessa

Materiais de trabalho n PLA, HDPE, ABS Testes Apenas um tipo

Velocidade de extruso cm/h 15cm/h

Paqumetro

Cronmetro Velocidade inferior


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4 PROJETO CONCEITUAL

4.1 INTRODUO

As atividades do projeto conceitual relacionam-se com a busca, criao, representao e

seleo de solues para o problema em questo. At o projeto informacional, foi levantado

o qu se espera do produto, e daqui em diante define-se como ser implementado

transio do abstrato para o concreto. Esta uma das fases mais importantes do processo

de desenvolvilmento de produto, uma vez que as decises aqui tomadas exercem enorme

impacto sobre os resultados das fases subsequentes. H muito espao para o surgimento

de idias inovadoras, aproveitando o fato de que o custo de mudanas ainda baixo antes

delas serem executadas fisicamente.

Apesar do projeto RepRap ter solues bem definidas para a montagem da mquina deprototipagem rpida, sero levantados e avaliados outros conceitos do produto, utilizando os

resultados obtidos no projeto informacional. Esse trabalho permite o entendimento da

estrutura funcional proposta e facilita a visualizao de reas onde possvel melhorar, ao

mesmo tempo que atende a lista de especificaes-meta.

Os processos a serem seguidos consistem em modelar funcionalmente o produto,

pesquisar princpios de solues para as funes e combin-las para compor concepes. A

entrega final corresponde ao prottipo escolhido.

4.2 ESTRUTURA FUNCIONAL DO PRODUTO

O estabelecimento das estruturas funcionais se deu atravs do mtodo da funo

sntese, presente em diversos trabalhos da literatura de PDP, destacando-se a proposio

de Pahl e Beitz (1996). Devem ser compreendidas as aes para formular a funo global

isto , a misso do sistema como um todo e as funes parciais ou elementares que a

substituem, sintetizadas em expresses compostas por um verbo e um substantivo. A

estratgia decompor o problema inicial em outros menores de complexidade reduzida,

pelo mapeamento das necessidades dos clientes.

A modelagem funcional ajuda a descrever o produto em um nvel abstrato, sem pensar

ainda em como ser realizado de fato, e a criatividade favorecida pela manipulao de

solues parciais. Este desdobramento tambm facilita a visualizao de quais aes o

sistema realizar, suas interfaces e as variveis de entrada e sada, que so representadas

pelo fluxo de energia, material e sinal (ou informao).


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A funo global o resumo do problema de projeto, e est definida na figura 4.1, bem

como as grandezas de entrada e sada envolvidas no sistema. Nessa representao em alto

nvel, no h uma identificao quantitativa.

Figura 4.1: Funo global do sistema.

O bloco que representa a funo uma espcie de caixa preta. O fluxo de entrada

composto pela energia eltrica, o plstico que alimenta a mquina e o desenho da pea a

ser prototipada transformado na pea acabada, e h gerao de energia trmica (calor)

perdida para o meio ambiente. Seguindo a idia de manter o modelo bem generalizado, no

h detalhamento de outros componentes menos relevantes, como gerao de rudos ou tipo

de plstico a ser utilizado.

Verifica-se que desta maneira impossvel visualizar uma soluo que realize essa

tarefa de maneira direta, ento preciso efetuar o desdobramento da funo global nas

suas funes parciais. Trata-se da exploso desse grande bloco inicial em outros menores,que interagem e atuam em conjunto para atender a funo global. Tendo conhecimentos

apenas do processo utilizado (tecnologia de prototipagem rpida FDM), distingue-se cinco

funes principais que formam esse sistema, ilustradas na figura 4.2.

Figura 4.2: Funes parciais do sistema.

Mesmo assim, essas funes ainda so muito complexas e envolvem diversas atividades

que no podem ser solucionadas diretamente. Ento preciso descer mais um nvel de

abstrao para visualizar cada funo elementar individualmente. Pelo fato da sequncia de

atividades do processo seguir sempre uma mesma estrutura funcional, possvel desdobrar

cada funo parcial separadamente, como mostram as figuras 4.3 a 4.7.


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A figura 4.3 mostra os processos que dependem da atuao direta do usurio, que esto

ligados ao processamento do desenho da pea atravs de software, e a insero do

material (termoplstico) na mquina. Por se tratarem de tarefas independentes entre si,

esto representados em paralelo. Aps essa funo, toda a fabricao automatizada. Esta

ltima representada apenas para completar o modelo funcional, no sendo relevante

identificar solues para sua realizao. O material utilizado geralmente fornecido em

rolos de filamentos com cerca de 3mm, que so manualmente inseridos na mquina.

Figura 4.3: Funes elementares da funo 1 - Interagir com o usurio.

Na figura 4.4 esto representadas as funes relacionadas gerao de energia para

acionar os demais componentes da mquina, incluindo as placas de controle, os motores e

circuitos de aquecimento. Existem diversas opes, desde que forneam a voltagem

indicada para estes componentes, porm cada uma propicia maior ou menor flexibilidade na

organizao do ambiente de trabalho.

Figura 4.4: Funes elementares da funo 2 - Fornecer potncia.

A funo de controle da temperatura, expandida na figura 4.5, no se restringe apenas

ao aquecimento do filamento de plstico que ser extrudado. Ela compreende tambm todo

o ambiente de trabalho da mquina, que deve ser mantido a uma temperatura no muito

inferior de fuso do material termoplstico para facilitar a sua adeso. Ao mesmo tempo,

esse calor deve ser isolado de componentes mais sensveis e do usurio.


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Figura 4.5: Funes elementares da funo 3 - Controlar temperatura.

A funo seguinte a de posicionamento do plano de trabalho e consiste na

movimentao dos trs eixos (X, Y e Z) da impressora 3D. As suas funes elementares

encontram-se na figura 4.6, e as diversas alternativas existentes sero discutidas

posteriormente. Como em qualquer mquina de controle nmerico, este movimento deve sero mais preciso possvel, na ordem do centsimo do milmetro.

Figura 4.6: Funes elementares da funo 4 - Posicionar plano de trabalho.

Por fim, aps elevar a temperatura ao valor adequado e obter o correto posicionamento,

a ltima funo trata da deposio do material, atravs da extruso do termoplstico pelo

bocal. As funes elementares esto ilustradas na figura 4.7, ficando implcita a ocorrncia

ou no da extruso de material para suporte. Esse processo tambm exige uma preciso

milimtrica para fornecer a quantidade certa de material, e na velocidade certa, para que se

obtenha a sobreposio perfeita das camadas e a qualidade desejada.

Figura 4.7: Funes elementares da funo 5 - Controlar extrusora.


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4.3 PRINCPIOS DE SOLUO

A estrutura funcional proposta se adequa s necessidades do problema de projeto, mas

existem vrias solues para cada funo, e elas atendem distintamente s especificaes-

meta. Quanto maior o nmero de solues geradas, maior o nmero de combinaes

possveis para conceber o produto. Este o trabalho que exige mais esforo criativo, e podeser auxiliado por alguns mtodos que recomendam a criao de idias em quantidade sem

preocupar-se com questes de viabilidade (mais transpirao do que inspirao). A rea da

biomimtica, por exemplo, busca inspirao nos sistemas naturais para fazer analogia a

solues de problemas dos seres humanos.

Um mtodo sistemtico amplamente utilizado e que alcana bons resultados a Matriz

Morfolgica. A sequncia de funes do processo preenche a primeira coluna da matriz, e

em cada linha so registradas as respectivas solues, na forma grfica ou literal. Estas

solues so buscadas atravs de outros processos criativos, como o brainstorming,

viabilizado atravs de pesquisas bibliogrficas e estudos de materiais tcnicos. Para

resolver o problema global, combina-se os princpios de uma linha com as demais para

gerar a alternativa de concepo do produto. interessante notar que cada funo

elementar pode ser substituda por um componente ou conjunto que far parte da mquina.

Muitas figuras exibidas na tabela 4.1 so representaes de equipamentos utilizados de fato

em impressoras RepRap ou MakerBot, visando uma maior aproximao s solues reais.

Para simplificar a matriz e evitar redundncias de solues, primeiro verificou-se sealgumas funes poderiam ser suprimidas e implicitamente englobadas por outras. A funo

3.4 (fundir plstico), associada ao controle de temperatura, est intimamente relacionada

5.3 (extrudar filamento de plstico), que representa de uma maneira mais geral a soluo

utilizada para a extrusora. As funes 3.1 (controlar aquecimento), 4.1 (controlar avano) e

5.1 (controlar velocidade) no esto representadas na tabela pela sua placa de controle mas

pelo motor ou sensor utilizado (estas duas ltimas, apesar de fazerem parte de funes

parciais diferentes, apresentam as mesmas solues controle de motores e por isso

apenas a 4.1 foi representada). O hardware utilizado para os controles de temperatura evelocidade na RepRap e na MakerBot baseado na arquitetura aberta Arduino, de uso

amplamente difundido e bem documentado. Na primeira gerao de eletrnicos da RepRap

(Darwin) o controle era feito utilizando microcontrolador PIC.


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Tabela 4.1 Matriz morfolgica.

Funo Princpios de solucao

1.1.Ler desenho

ReplicatorG

RepRap Host RepSnapper

1.2.Processar

algoritmo de

fatiamento

Skeinforge

1.3.Gerar cdigo de

mquina

2.1.Acionar/

InterromperInterruptor Boto Tomada

2.2.Transformar

Fonte ATX Fonte de alimentao Transformador

3.1.Controlar

aquecimento

Termistor Termopar Termostato

3.2.Acionar

aquecimentoResistncia encapsulada em

alumnio

Filamento de NiCr Trilhas de cobre (PCB)

3.3.Isolar

aquecimento

PTFE (teflon) Madeira Poliuretano (espuma expansiva)

4.1.Controlar avano

Motor de passo Motor

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