Departamento de Arte e Design

PLANO DAS IDÉIAS

Aluno: Antonio Carlos Santos Thiele Orientador: Claudio Freitas Magalhães

1 - Introdução

Este projeto é uma continuidade da pesquisa “Plano das Ideias”, que propõe uma exploração da transformação da superfície plana, utilizando diversos materiais, afim de gerar soluções que possam ser utilizadas em diferentes aplicações na inovação de produtos. A maior parte dos produtos vem evoluindo de forma incremental a partir de um processo de design convencional (PUGH, 1990). Um dos aspectos deste processo é a divisão entre o espaço do problema e o espaço da solução. Pode ser dito que esta divisão caracterizaria um projeto, ou seja, a solução surge de um problema pré-definido e anteriormente analisado. A eficiência desta sequencialidade é questionada e propõe-se uma maior sobreposição das etapas do processo de projeto como meio para reduzir tempo e recursos. Desta forma, contextos dinâmicos ou produtos inovadores exigiriam processos com maior sobreposição entre o espaço do problema e da solução em um projeto (IANSIT, 1995). Em uma situação extrema, em projetos altamente inovadores, ligados a estratégias de previsão do futuro, esta sequência pode ser invertida. Partindo de experimentações e soluções, algumas empresas de ponta questionam suas estratégias, redirecionam conhecimentos e capacitações tecnológicas a partir concepções de produtos (Philips Corporate Design, 1996). Desassociam o projeto de um problema específico pré-determinado, porém, relacionado com algum aspecto que caracteriza seu ambiente, seus recursos ou com seu contexto futuro de atuação. Observa-se assim, a contextualização do método ao projeto (BAXTER, 1995, PMI, 1996). No entanto, a maioria das empresas encontra muitas justificativas para manter suas estratégias e processos de desenvolvimento dentro de parâmetros conhecidos e muitas vezes também utilizando processos reativos, até mesmo optando pela cópia como estratégia de desenvolvimento de produtos.

2 - Objetivos Esta pesquisa pretendeu investigar a potencialidade de inovação da geração de conceitos e

soluções, a partir da exploração da transformação do plano, antecedendo a definição de problemas e ou oportunidades de projeto, aplicado em indústrias que utilizem novas tecnologias de produção (corte laser, fresas). Em uma indústria, este paradigma tem como objetivo estimular a criatividade e a inovação da organização. Para efeito da delimitação desta pesquisa, pretende-se estudar o contexto dos produtos produzidos a partir de materiais transformados e disponibilizados em chapas planas, como papéis, chapas metálicas e plásticas. Pretende-se partir da solução para o problema: através da geração de protótipos e soluções formais genéricas chega-se ao problema de projeto. A situação de projeto é induzida pela solução.

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3 - Metodologia Visando identificar a potencialidade da geração de formas a partir da transformação do plano

como incitação para soluções ou desenvolvimento de produtos inovadores, e em função de oportunidades apresentadas durante o período, esta pesquisa desenvolveu dois projetos em paralelo: desenvolvimento de sistema paramétrico digital de geração de variantes de princípio de transformação do plano, e, desenvolvimento de superfície transformável movida por programação e cervo-motores. Foi realizada pesquisa iconográfica de produtos desenvolvidos a partir da transformação de planos com cortes em sua estrutura, que geravam resultados tridimensionais quando torcidos, feitos de diversos materiais. Foram utilizados na pesquisa recursos de prototipagem rápida, como corte á lazer, impressoras 3D e fresadoras, com o intuito de materializar as estruturas virtuais produzidas na pesquisa. Foram pesquisadas as possibilidades oferecidas pela modelagem paramétrica utilizando o Grasshopper, um plug-in para o software de modelagem tridimensional Rhinoceros. Foi escolhido o princípio de transformação do plano derivado do prendedor de cabelo, conhecido popularmente como “Tic-tac”. Seguiu-se o processo de parametrização deste princípio através do Grasshopper, a saber, por exemplo: número de hastes, comprimento de hastes, largura de hastes, etc. Foi criado um slider (controle digital deslizante ou régua de valores numéricos) para cada parâmetro, e por meio dele, foi possível controlar e modificar o desenho instantaneamente. Quando um valor é alterado todo o desenho se reajusta seguindo uma programação preestabelecida. Desta maneira foi possível gerar alternativas em tempo real, variando os valores dados de entrada no programa. Alguns módulos de cada um dos experimentos foram prototipados com o auxílio de uma máquina de corte a lazer, no material PETG. Seguindo a estratégia de transformação do plano, as peças foram torcidas e dobradas com o intuito de gerar novas formas. Algumas possibilidades chamaram a atenção e foram assumidas como ponto de partida para o desenvolvimento de produtos. Um modelo especial foi utilizado e desenvolvido pela aluna Karina Oliveira Santos, bolsista PIBITI. O projeto de desenvolvimento de superfície transformável movida por programação e cervo-motores teve início com a geração de simulações do comportamento de objetos deformados no espaço virtual para uma tentativa de previsão e comparação com os resultados obtidos na "realidade" do mundo físico. No espaço físico estamos presos a regras como: gravidade e pressão do ar, massa, espessura e resistência física do material. No computador tudo isso pode ser modificado, abrindo um novo caminho de experimentações. O objetivo passou a ser uma instalação interativa denominada "Arpoador", a ser exibida na Feira de Milão, que se consistia de um plano, estruturado com dobras, que se deforma por meio de motores que o tracionam. Uma versão digital deste plano foi modelada no software Grasshopper e a manipulação do objeto virtual deu-se da seguinte forma: foram selecionados pontos de força, ou seja, o programa tracionaria aquelas determinadas partes do objeto. Em seguida, foram criados os pontos âncora, que servem para travar as partes selecionadas. Com isso foi possível definir deformações da superfície dobrada. Em seguida, partiu-se para o protótipo da superfície em diversos materiais, chegando-se em um composto de papel plastificado. Foi desenvolvida uma programação para o movimento da superfície, assim como diversos detalhes da estrutura da instalação com outros professores e alunos no NEXT (Núcleo de Experimentação Tridimensional) e do LIFE (Laboratório de Interfaces Físicas Experimentais).

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4 - Tic-tac No ano anterior, pesquisamos as possibilidades oferecidas pela modelagem paramétrica,

utilizando um plug-in para o software de modelagem tridimensional Rhinoceros chamado grassahopper. Com ele geramos estruturas construídas com o diagrama de voronoi. Para este ano utilizamos o grasshopper para dar prosseguimento a uma pesquisa realizada no ano de 2009 pelo aluno Heleno de Albuquerque onde estudaram a construção de um prendedor de cabelo chamado "Tic-tac”. Ele consiste de uma chapa de um material metálico, muitas vezes latão, cortada seguindo um desenho com três hastes. posteriormente as haste das pontas são unidas uma sobre a outra de forma mecânica, por meio de um parafuso ou peça semelhante a um "ilhós", gerando assim uma forma tridimensional curva. Seus estudos consistiram em simplificar o objeto até encontrar sua estrutura mínima e a partir desta gerar variações. A forma encontrada foi: um quadrado com um corte que se estende de seu centro até uma das extremidades. E como desdobramento fizeram variações na altura e no número de hastes. Nota se a presença de furos no fim de cada corte e nas extremidades das hastes. Os furos dos cortes tem a função de reduzir a resistência do material quando é tencionado e torcido já os das hastes são usados para fixar umas nas outras com o uso de parafusos com porcas. Prendedor tic-tac Módulo mínimo Nesta pesquisa buscamos por meio de estudos evoluir este conceito usando a parametrização. Esta tecnologia nos permite introduzir padrões matemáticos na construção dos módulos de Tic-tac e gerar em tempo real alternativas, variando os valores dados de entrada no programa. 5 - Estudos com Tic-tac 5.1 - Tic-tac modular

Em um primeiro momento buscamos parametrizar as partes que compõem um módulo de Tic-tac. Listamos quatro parâmetros básicos: tamanho em X e em Y do módulo, raio e altura do furo interno. Criamos para cada variável um slider, régua de valores numéricos, e por meio dela controlamos cada parâmetro e modificamos o desenho instantaneamente. Quando um valor é alterado todo o desenho se reajusta seguindo uma programação preestabelecida.

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Exemplos de módulos de Tic-tac modular

Plug-in Grasshopper gerando desenhos a partir de parâmetros.

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5.2 - Tic-tac Fibonacci Este estudo foi construído com base na sucessão de Fibonacci, proposta pelo matemático de mesmo nome no século XIII. “Essa sequência tem uma lei de formação simples: cada elemento, a partir do terceiro, é obtido somando-se os dois anteriores. Veja: 1+1=2, 2+1=3, 3+2=5 e assim por diante.”

(1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,...)

Esta é considerada uma das maravilhas da matemática, por representar formas perfeitas encontradas na natureza como é o caso de carapaças de animais. Esta sucessão foi aplicada para alterar as distancias entre os cortes. Exemplo se o módulo for configurado para ter quatro cortes seu tamanho no eixo X será 1 + 1 + 2 + 3 + 5 = 12 mm e a distancia entre cada corte será correspondente a sequência. Como é mostrado na figura.

Exemplo de módulo de Tic-tac Fibonacci

5.3 - Tic-tac radial

Nesse estudo alteramos a forma de construção dos módulos. Anteriormente baseados em uma forma retangular de quinas quadradas com os cortes sempre paralelos as laterais e seguindo a mesma direção. O raciocínio radial consiste em criar um ponto de origem para os cortes que são projetados de dentro para fora da chapa. A forma externa também pode ser modificada; tornando o módulo redondo, quadrado ou apenas arredondar as quinas.

Exemplos de módulos de Tic-tac radial

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A fixação dos cortes na parte interna do desenho é feita por um circulo oculto. Ele simplifica a movimentação dos pontos de ancoragem dos cortes e pode ser rotacionado para alterar os ângulos destes.

Exemplo de atuação do circulo de ancoragem.

5.4 - Tic-tac radial interno

Neste estudo invertemos a lógica do anterior colocando os cortes para dentro dos módulos. O circulo oculto agora ganha uma maior proporção e os cortes partem deste até um secundo circulo que corta o objeto em seu centro.

Estrutura de um módulo de tic-tac radial interno.

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6 - Prototipagem

Alguns módulos de cada um dos experimentos foram prototipados com o auxílio de uma máquina de corte a lazer, no material PETG. Este plástico foi escolhido pela possibilidade de corte em máquinas a laser sem gerar fumaça ou faíscas, por ser de baixo custo e poder ser dobrado a frio sem esbranquiçar, rachar ou ficar irregular, tendo a resistência necessária para simular as formas tridimensionais.

Desenhos vetoriais dos módulos de tic-tac.

Seguimos estratégias de transformação do plano, como vincar, torcer, dobra e prender as peças com o intuito de gerar e explorar formas tridimensionais. Os módulos construídos com os métodos “Tic-tac modular” e “Tic-tac Fibonacci” não representaram grandes avanços, por ainda partilharem da mesma lógica dos desenhos da pesquisa anterior. Com o “Tic-tac radial interno” Percebemos que, devido aos módulos serem estruturados de fora para dentro não foi possível colocar as hastes umas sobre as outras era mais simples dobrar e torcer os módulos. Como o PETG é um material com memória, ajudou na hora de deformar, pois mantinha sua forma. Ou seja o desenho dos módulos alterou o comportamento do material exigindo uma nova forma de trabalho.

Exemplo de peça feita com um modulo de tic-tac.

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Os melhores resultados vieram por meio do “Tic-tac radial”. Este método se mostrou muito flexível dando origem a desenhos variados pela possibilidade de deslocar os cortes por meio da escala do circulo interno e pela modificação de seu desenho esterno, arredondando as quinas.

Teste feito com tic-tac radial em cera de joalheiro, prototipado em uma fresadora.

6.1- Anel tic-tac Partindo dessas experimentações percebemos a possibilidade de criar um anel com um dos

módulos. Este por sua vez foi desenvolvido na pesquisa da aluna Karina Oliveira. Peça base para o anel Esquema paramétrico da peça

O modelo a cima sofreu vários redesenhos em papel e foi prototipado a mão usando cera de dentista, para estudar as futuras estratégias do produção com cera de joalheira que é rígida. Modelo em papel Modelo em cera de dentista

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Modelo em cera de joalheira sendo prototipados em uma fresadora

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6.2 - Ensaio

No fim dos estudos com os módulos fizemos um ensaio fotográfico para ilustrar os experimentos com melhor resultado visual. Os módulos foram pintados com uma tinta em spray verde, para aumentar o contraste uma vez que o material usado é transparente.

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7 - O plano virtual Até este momento trabalhamos com a geração de estratégias de cortes para as chapas dentro do

computador e as experimentações tridimensionais eram feitas no mundo físico. Agora com o uso de simulações de física estudamos como os objetos se comportam quando deformados no espaço virtual e comparamos com os resultados obtidos na "realidade". No espaço físico estamos presos a regras como: gravidade e preção do ar; além de que, todo material possui massa, espessura e resistência física. No computador tudo isso pode ser modificado, abrindo um novo caminho de possibilidades. Como base para nosso experimento usamos a instalação interativa "Arpoador", exibida na feira de Milão, esta consistiu de um plano, feito de papel e um material plástico, estruturado com dobras, que se deformava por meio de motores que o tracionavam suas pontas. Modelamos uma versão digital deste plano no software grasshopper e a manipulação do objeto virtual deu-se da seguinte forma. Foram selecionados pontos de força, ou seja, o programa tracionaria aquelas partes do objeto e em seguida são criados os pontos ancora que servem para travar as partes selecionadas, com isso podemos definir a distorção das dobras. pontos ancora representados em vermelho Estrutura dobrada

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Criamos uma interface que faria parte da instalação, onde um usuário controlava a forma com que o plano virtual era dobrado. Esta consistiu de um Ipad que exibia na tela botões onde o usuária podia passar os comandos. Usamos um método de comunicação OSC para fazer a ligação entre o Ipad e o computador que executava a simulação. O usuário tinha como opções, pausar a simulação travando a posição do objeto, resetar o objeto tornando ele novamente plano e por meio de um “slider” que é representado por uma barra que se desloca no eixo y o usuário controlava o sentido em que o objeto era dobrado.

Imagem da interface no ambiente de desenvolvimento TouchOSC Dando prosseguimento aos estudos simplificamos o plano para seu módulo básico. À medida que o dobramos armazenamos algumas das formas geradas. O resultado foi este:

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O passo seguinte foi prototipar em uma impressora 3D um dos modelos obtidos, neste caso o ultimo. Uma folha de papel por mais fina que seja possui espessura e quando é dobrada suas fibras rompem e deformam para comportar o movimento. Já o objeto virtual em questão não possui espessura, impossibilitando sua prototipagem. Foi necessário um processo de remodelagem para criar tais paredes. Objeto virtual sem espessura objeto prototipado

8- Conclusões Nessa pesquisa estudamos a construção de um "Tic-Tac" ,objeto usado para prender

cabelos. Ele consiste de uma chapa de uma material metálico, muitas vezes latão, cortada em forma de U, posteriormente as duas hastes são unidas uma sobre a outra de forma mecânica, por meio de um parafuso ou peça semelhante a um "ilhós", gerando assim uma forma tridimensional curva. Ao longo do processo de pesquisa sobre a transformação do plano foi possível explorar e compreender melhor a forma volumétrica, experimentando diferentes processos de construção e obtenção de formas inovadoras.

Através do software GrassHopper conseguimos um grande número de variáveis dos parâmetros do “Tic-Tac”, possibilitando a geração de diversas formas planas. A partir das formas planas fizemos intervenções e transformamos elas em formas volumétricas. Dessas formas chegamos a objetos e ao desenvolvimento de joias.

A partir de programa paramétrico foi desenvolvido um sistema de geração de variantes de forma, bases para exploração de produtos feitos de superfícies planas, que possibilita mudanças mais rápidas do que a geração de variantes uma a uma. Foi desenvolvida uma instalação a partir de conhecimentos e experimentações realizadas sobre a transformação do plano.

Outro ponto. Por meio desta pesquisa pudemos vislumbrar as possibilidades de fazer simulações no meio de produção virtual onde estamos livres das regras do mundo físico e podemos criar as nossas próprias gerando assim possibilidades que os caminhos convencionais não nos oferecem. Somado a isso temos as tecnologias de impressão tridimensional que tornam possível o processo de materialização dos objetos concebidos desta forma.

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Referências 1 - BAXTER, Mike. Projeto de Produto – Guia prático para o desenvolvimento de novos produtos. 1.ed. São Paulo: Edgarg Blücher Editora, 1998.

2 – ROSETTI, Eliânia – Desenhando Joias com Rhinoceros. 2.e.d. São Paulo: Editora Leon, 2011.

3 - GOMES FILHO, João. Gestalt do Objeto: Sistema de leitura visual da forma. 1.ed. São Paulo: Escrituras Editora, 2000.

4 - WONG, Wucius. Princípios de Forma e Desenho. 1.ed. São Paulo: Martins Fontes, 2001.