O tema da pesquisa nasceu do diálogo entre o interesse incipiente do orientando em Prototipagem Rápida (PR) – um ramo específico da Fabricação Digital (FD) – por deposição em camadas e a pesquisa do orientador, que trata de tecnologias de vanguarda e deslocou o tema para um com urgência de ser estudado.
O produto legítimo da relação entre programas de computer-aided design and drafting (CADD) e FD é um objeto que não deve existir apenas como um substituto de maquetes que podem ser feitas manualmente. A técnica deve ter a função de idealizar e materializar formas complexas – geradas através de modelagem com parâmetros em aplicativos específicos como, por exemplo, o CATIA, e o Grasshopper (um plugin de modelagem paramétrica de uso livre e de código aberto, para o aplicativo Rhinoceros) – em 3D logo nas etapas iniciais de projeto, ao contrário do sistema tradicional que materializa os conceitos em 3D na etapa final em maquetes físicas artesanais.
Um tipo de comércio híbrido, dotado de uma fábrica digital, poderá surgir com a adaptação à crescente oferta de equipamentos e custos de produções cada vez menores, inversamente proporcionais ao aumento da qualidade e velocidade. Esse comércio-fábrica pode ao mesmo tempo oferecer produtos customizados e produzidos segundo o desejo de um cliente e no próprio local e eliminar os custos embutidos com transporte ou com uma cadeia produtiva pulverizada, caso o produto fosse fabricado num local remoto.
No contexto específico da arquitetura – e das universidades que formam esses profissionais –, a FD cria as condições necessárias para a reaproximação do arquiteto com o fazer, permitindo a fabricação de objetos e peças construtivas, principalmente nos casos de formas criadas parametricamente, complexas demais para ser executada manualmente. Quando a forma for demasiadamente intricada para ser compreendida no plano do monitor, a técnica pode ser usada também para idealizar, materializar formas em 3D logo nas etapas iniciais de projeto, contribuindo com o potencial de estender a capacidade de conceber e manipular formas complexas e sua agilidade confere novas possibilidades para o ensino com significativas mudanças na metodologia de projeto.
Foi em 2011, um escritório norueguês de arquitetura adquiriu um braço robótico industrial para transformar troncos de madeira em espaços. Foi uma das primeiras vezes que um equipamento industrial, usado para executar movimentos repetitivos em linhas de produção, foi tirado de seu contexto habitual para se comportar como uma ferramenta de extremamente versátil de FD. Investigar as implicações do uso dessa tecnologia recém-introduzida à arquitetura e ao design tornou-se o tema central da pesquisa.
Johnannes Braumann (BRAUMANN, 2011) salienta a importância de formar profissionais que, para além de saberem usar o computador como ferramenta potencializadora da criatividade, tenham também conhecimento sobre os métodos que serão empregados na fabricação de seus designs complexos. O autor aponta que os braços robóticos como solucionadores do problema da fabricação de formas complexas paramétricas, desde que aliados ao ensino adequado, mas apontam que os softwares disponíveis para controlá-los fora do contexto industrial ainda estão na sua infância.
Anita Aigner (AIGNER, 2009) – alerta para o fato de que a lógica pictórica das formas de representação digital tende a esconder aspectos importantes da fabricação e exequibilidade de estruturas que, acabam deixando para uma fase mais tardia do projeto acrescentando custo, aumentando o desperdício e, se acompanhado de um desconhecimento da ferramenta de fabricação, levando a sofríveis resultados visuais de continuação das superfícies. Aigner cita ainda como vantagens do uso dos robôs como ferramenta de fabricação:
- desbastar o material trabalhado em qualquer ângulo.
- A área de trabalho não ortogonal.
- O robô é capaz de saber exatamente onde ele está no espaço e em relação ao modelo, permitindo que ciclos de refinamento de uma superfície possam ser executados fora de sequência.
- Pode ser usado para executar diversos tipos de tarefa como por exemplo, manipular, empilhar, encaixar objetos complexos com precisão; e a capacidade de empregar diversos tipos de ferramentas: de remoção, de adição, de conformação, além de ferramentas para dobragem de vergalhões (MCDOWELL, 2012) e ventosas para conformar chapas metálicas (EPPS, 2012).
Ao nos enveredarmos pelo tema, também nos deparamos com equipamentos de custo elevado, voltados para uso exclusivo em produções de larga escala; e aplicativos também inespecíficos, voltados para o uso de produção em série. A solução foi desenvolver um modelo que pudesse ser reconstruído com o mínimo custo, para que pudesse ser construído por outros, explorado sob outros ângulos, fornecer uma alternativa de design aberto para estimular seu uso no ensino e em escritórios.
O primeiro dispositivo foi desenvolvido como um exercício para introdução à robótica, que acabou consumindo a maior parte do tempo disponível para o TFG. A meta de desenvolvimento era criar um robô simples e funcional, com o propósito de explorar e adquirir os conhecimentos em eletrônica e mecânica necessários para o desenvolvimento do segundo dispositivo, mais complexo.
O desenvolvimento do segundo dispositivo aconteceu apenas no final do segundo semestre. Trata-se de um dispositivo montado usando como base uma estrutura de acrílico adquirida pela internet de um fabricante independente. Foi adaptada para acomodar um motor de 12000rpms para fresagem de materiais macios e uma nova base, mais adequada ao novo uso do robô e uma nova articulação antes do motor de fresagem, foi fabricada, conferindo à ferramenta a amplitude de movimentos necessária para desempenhar bem sua tarefa.
Como nenhum dos dispositivos alcançou maturidade o suficiente para que estudos práticos foram produzidos, foi necessário avaliar a tecnologia a partir de outras experiências existentes, construídas com braços industriais.
