Automatização Digital na Produção de Maquetes Arquitectura Junho 2013

182 Pages·2013·15.26 MB·Portuguese

Automatização Digital na Produção de Maquetes
Ricardo David Francisco
Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em
Arquitectura
Júri
Presidente: Prof.a Doutora Ana Cristina dos Santos Tostões
Orientador: Prof. Doutor António Paulo Teles de Menezes Correia Leitão
Vogal: Prof. José Paulo Feio Ribeiro Mateus
Junho 2013
AGRADECIMENTOS
Ao Professor Doutor António Menezes Leitão, pela total disponibilidade e fiel
acompanhamento ao longo de toda esta dissertação e pelos incontáveis momentos
em que o privei da tranquilidade familiar. O apoio e a orientação foram
fundamentais para alguém que tinha um sonho, mas que não o poderia realizar
sem a sua contribuição.
Ao Professor e Arquiteto José Mateus, por me conceder uma preciosa entrevista e
por permitir a visita ao seu ateliê, ARX Portugal.
A todos os Professores que ao longo destes anos me ensinaram a ser exigente e
rigoroso comigo e a expandir as minhas capacidades mesmo em alturas de grandes
dificuldades. Foi graças a esta motivação que desenvolvi o “bichinho” pela
Arquitetura e pelas Maquetes.
Às pessoas da empresa “Mr. Dinis”, pelo amável apoio e conhecimentos que
souberam transmitir-me no processo de fabrico de moldes.
A toda a minha Família que sempre me apoiou e demonstrou grande interesse na
minha aprendizagem.
Aos meus Pais – pedra angular do meu crescimento – que sempre estiveram
prontos a ajudar em todas as circunstâncias, mesmo naquelas em que não se lhes
podia pedir mais, demonstrando continuamente uma grande ternura e afeto.
À minha Avó, cujo maior sonho era ver chegar este dia.
À Juliana, pelo carinho e ajudas preciosas.
Pela amizade de todos os meus amigos e companheiros, sempre dispostos a ajudar
em qualquer situação.

Dedicatória
“Foi o tempo que dedicaste à tua rosa que fez a tua rosa tão importante.”
"O Principezinho", de Antoine de Saint-Exupéry
I

RESUMO
Esta dissertação aborda a produção de maquetes fazendo duas contribuições para
simplificar a criação de maquetes. Estas contribuições assentam no
desenvolvimento e implementação de algoritmos que permitem, por um lado, a
pré-visualização de maquetes e, por outro, a automatização da produção de
diferentes tipos de maquetes.
A construção de uma maquete pode constituir um elemento impulsionador do
processo criativo. Todavia, a fabricação pelos métodos tradicionais, essencialmente
manuais, constitui uma prática pouco expedita. De facto, a fabricação manual de
maquetes é morosa, acarreta desperdício de material e, uma vez que não permite
pré-visualizar a maquete, pode obrigar à produção de novas maquetes até se
atingir o resultado desejado.
Partindo da problemática anterior, esta dissertação elabora vários processos para a
construção de maquetes, cuja implementação em computador permite gerar, quer
o modelo virtual da maquete, quer o desenho das peças para a sua fabricação.
A criação de maquetes será sempre uma arte e esta tese não pretende alterar essa
situação. Na verdade, há muitas decisões na produção de maquetes que cabem,
em exclusivo, ao arquiteto, nomeadamente a escolha do tipo de maquete, o modo
como as ideias são transmitidas, a seleção dos materiais, a forma como são
construídas, a atenção ao detalhe, etc. Porém, certas etapas do processo de
fabricação podem ser otimizadas para garantir que se possam produzir ainda mais
maquetes mas de um modo muito mais expedito e com menos desperdício de
material.

Palavras-chave: Maquetes, Prototipagem Rápida, Automatização Digital.

III

ABSTRACT
This thesis addresses the production of scale models and makes two contributions
to simplify their production. These contributions are based on the development
and implementation of algorithms that allow, on one hand, the preview of scale
models and, on the other hand, the automation of the production of different
types of scale models.
The construction of a scale model can be a driver of the creative process. However,
the manual manufacture of scale models is very time consuming, and leads to
material waste. Since it does not allow the previewing of the scale model, it may
require the repeated production of new models until it reaches the desired result.
Based on these problems, this thesis elaborates various processes for constructing
scale models, which can be implemented in a computer to generate both a virtual
model of the scale model and the design of the parts for its production.
The creation of scale models will always be an art, and this thesis does not want to
change that situation. In fact, there are many decisions in the production of scale
models that belong, exclusively, to the architect, namely the choice of scale model,
how ideas are transmitted, the selection of materials, how they are built, the
attention to detail, etc. Nevertheless, there are steps of the manufacturing process
that can be optimized to ensure that it becomes possible to produce even more
scale models but in a much more expeditious way, and with less material waste.

Keywords: Scale Models, Rapid Prototyping, Digital Automation.

V

ÍNDICE
1. Introdução ________________________________________________ 1
1.1. Tema _____________________________________________________ 2
1.2. Motivação _________________________________________________ 2
1.3. Objetivos __________________________________________________ 4
1.4. Organização do trabalho ______________________________________ 4
1.5. Metodologia _______________________________________________ 5
Parte I – Estado da Arte ____________________________________ 7
2. A Origem Da Maquete ______________________________________ 9
3. Entrevista “ A importância das maquetes”_____________________ 17
4. Classificação de Maquetes __________________________________ 21
4.1. Grau de Abstração__________________________________________ 23
4.1.1. Maquetes de Conceito ___________________________________ 25
4.1.2. Maquetes de Desenvolvimento ____________________________ 26
4.1.3. Maquetes de Detalhe ___________________________________ 28
4.2. Objeto de Estudo___________________________________________ 28
4.2.1. Envolvente ____________________________________________ 29
4.2.1.1. Relevo ____________________________________________ 29
4.2.1.2. Paisagem _________________________________________ 30
4.2.1.3. Envolvente Construída _______________________________ 31
4.2.2. Edifício _______________________________________________ 32
4.2.2.1. Estrutura __________________________________________ 32
4.2.2.2. Fachada __________________________________________ 33
4.2.2.3. Circulação de ar ____________________________________ 34
4.2.2.4. Programa _________________________________________ 34
4.2.2.5. Percursos _________________________________________ 35
4.2.2.6. Espaços ___________________________________________ 35
4.2.2.7. Acústica __________________________________________ 36
4.2.2.8. Iluminação ________________________________________ 37
4.2.2.9. Acabamentos e Mobiliário ____________________________ 37
4.3. Grau de Acabamento _______________________________________ 38
4.3.1. Acabamento Simples ____________________________________ 38
4.3.2. Acabamento de Apresentação ____________________________ 39
4.4. Método de Construção ______________________________________ 40
4.4.1. Perfis ________________________________________________ 41
4.4.1.1. Perfis Sólidos ______________________________________ 41
Perfis Entrelaçados ______________________________________ 41
4.4.1.2. Perfis Ocos ________________________________________ 42
4.4.2. Planificações __________________________________________ 42
4.4.2.1. Triangulação _______________________________________ 42
4.4.2.2. Planificação de elementos construtivos __________________ 43
4.4.3. Moldes _______________________________________________ 43
VII
4.4.3.1. Molde Positivo _____________________________________ 43
4.4.3.2. Molde Negativo ____________________________________ 44
4.4.4. Modelação ____________________________________________ 44
4.4.4.1. Modelação do Relevo ________________________________ 44
4.4.4.2. Modelação de Edifícios_______________________________ 44
4.5. Ilações ___________________________________________________ 45
5. Prototipagem Rápida e Fabricação Digital _____________________ 47
5.1. Terminologia ______________________________________________ 48
5.2. ClassIficação ______________________________________________ 48
5.2.1. Mecanismos aditivos ____________________________________ 49
5.2.1.1. Estereolitografia ____________________________________ 49
5.2.1.2. FDM _____________________________________________ 50
5.2.1.3. Impressoras 3D _____________________________________ 50
5.2.2. Dispositivos subtrativos __________________________________ 51
5.2.2.1. Fresadoras ________________________________________ 51
5.2.2.2. Cortadoras ________________________________________ 52
Laser _________________________________________________ 52
Jato de Água ___________________________________________ 52
Vinil __________________________________________________ 53
5.3. Ilações ___________________________________________________ 53
6. Programas para a Fabricação de Maquetes ____________________ 55
6.1. Programas que efetuam perfis ________________________________ 56
6.1.1. AutoSlice _____________________________________________ 56
6.2. Programas que planificam faces _______________________________ 57
6.2.1. Pepakura Designer 3 ____________________________________ 57
6.2.2. Função “UnrollSrf” no Rhinoceros 4 ________________________ 57
Parte II – Proposta de tese _________________________________ 59
7. Automatização da produção de Maquetes_____________________ 61
7.1. Introdução ________________________________________________ 62
7.2. Perfis____________________________________________________ 66
7.2.1. Perfis Sólidos __________________________________________ 66
7.2.1.1. Perfis Sólidos Horizontais _____________________________ 67
7.2.1.2. Perfis Sólidos Horizontais Alisados ______________________ 68
7.2.1.3. Perfis Sólidos Verticais _______________________________ 69
7.2.1.4. Perfis Sólidos Entrelaçados____________________________ 70
7.2.2. Algoritmos de Perfis Sólidos ______________________________ 71
7.2.2.1. Perfis nas extremidades ______________________________ 71
Modelo Virtual da Maquete _______________________________ 71
Desenho das Peças ______________________________________ 72
7.2.2.2. Perfis ao centro ____________________________________ 73
Modelo Virtual da Maquete _______________________________ 73
Desenho das Peças ______________________________________ 74
7.2.2.3. Perfis Entrelaçados __________________________________ 74
Modelo Virtual da Maquete _______________________________ 74
Desenho das Peças ______________________________________ 75
7.2.3. Outros Métodos de Perfis Sólidos __________________________ 76
7.2.3.1. Perfis Oblíquos_____________________________________ 76
7.2.4. Perfis Ocos ____________________________________________ 77
7.2.4.1. Algoritmo de Perfis Ocos _____________________________ 78
Modelo Virtual da Maquete _______________________________ 78
Desenho das Peças ______________________________________ 79
7.3. Planificações ______________________________________________ 80
7.3.1. Triangulação __________________________________________ 81
7.3.1.1. Algoritmo de Triangulação ____________________________ 83
Modelo Virtual da Maquete _______________________________ 83
Desenho das Peças ______________________________________ 83
7.3.2. Planificação de Elementos Construtivos _____________________ 84
7.3.2.1. Algoritmos de Planificação de Elementos Construtivos ______ 90
7.4. Moldes___________________________________________________ 91
7.4.1. Moldes Positivos _______________________________________ 92
7.4.1.1. Algoritmos para Moldes Positivos ______________________ 94
7.4.2. Moldes Negativos ______________________________________ 95
7.4.2.1. Algoritmos para Moldes Negativos _____________________ 97
7.5. Modelação _______________________________________________ 98
7.5.1. Modelação do Relevo ___________________________________ 99
7.5.2. Modelação de Edifícios _________________________________ 100
7.5.3. Algoritmos de Modelação _______________________________ 101
7.6. Ilações __________________________________________________ 102
Parte III – Avaliação _____________________________________ 105
8. Avaliação da Produção de Maquetes ________________________ 107
8.1. Introdução _______________________________________________ 108
8.2. Perfis ___________________________________________________ 109
8.2.1. Perfis Sólidos _________________________________________ 109
8.2.1.1. Perfis nas Extremidades _____________________________ 109
Modelos Virtuais _______________________________________ 110
Maquete _____________________________________________ 112
8.2.1.2. Perfis ao Centro ___________________________________ 114
Modelos Virtuais _______________________________________ 115
Maquete _____________________________________________ 116
8.2.1.3. Perfis Entrelaçados _________________________________ 116
Modelos Virtuais _______________________________________ 117
Maquete _____________________________________________ 119
8.2.2. Perfis Ocos ___________________________________________ 121
Modelos Virtuais _______________________________________ 121
Maquete _____________________________________________ 123
8.3. Planificações _____________________________________________ 123
8.3.1. Triangulação _________________________________________ 123
Modelos Virtuais _______________________________________ 124
Maquete da Casa Malaparte______________________________ 125
8.3.2. Elementos Construtivos _________________________________ 128
Maquete da Casa Malaparte______________________________ 129
8.4. Moldes__________________________________________________ 132
8.4.1. Maquete do Edifício “Al Hamra” __________________________ 132
8.4.1.1. Molde Positivo ____________________________________ 132
8.4.1.2. Molde Negativo ___________________________________ 135
8.5. Modelação ______________________________________________ 136
8.6. Ilações __________________________________________________ 137
IX