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Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - USP

representações de projeto URBANISMO+ARQUITETURA+DESIGN

TFG Pedro Emilio Guglielmo Prof. Orientador Artur Rozestraten


Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - USP Trabalho Final de Graduação

representações de projeto URBANISMO+ARQUITETURA+DESIGN

Pedro Emilio Guglielmo Prof. Orientador Artur Rozestraten São Paulo, novembro de 2010


Agradecimentos Durante um ano me dediquei a este trabalho, e nesse período, além de estudar e pesquisar contei com a ajuda de diversas pessoas que me apoiaram nessa tarefa. Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao meu orientador, Artur, por ter acolhido meu tema e me ajudado constantemente durante todo o ano de trabalho e que sem a sua ajuda nada teria acontecido. Agradeço a prof. Regiane Pupo por ter me recebido na Unicamp e ter me explicado tudo o que poderia em tão pouco tempo. Gostaria também de agradecer à minha família pelo suporte e compreensão que me deram, e aos meus colegas que me deram ideias e ouviram centenas de vezes atentamente minhas explicações sobre o meu trabalho. Agradeço a todos que direta e indiretamente me ajudaram a realizar este trabalho.

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Sumário Agradecimentos .......................................................................... 1 Sumário ...................................................................................... 3 Introdução .................................................................................. 5 A representação de projeto........................................................... 7 Concurso do Plano-Piloto de Brasília ........................................... 9 Concurso da sede do New York Times ...................................... 13 Apresentações e desenvolvimento do iPhone.............................. 17 As representações...................................................................... 19 Representação verbal.............................................................. 20 Desenho livre ......................................................................... 22 Desenho Técnico .................................................................... 24 Maquetes .............................................................................. 28 Maquetes de papel com Pepakura ........................................ 30 Modelos eletrônicos ................................................................ 31 Prototipagem rápida e fabricação digital .................................. 34 Fresadoras CNCs ................................................................ 34 Corte a laser....................................................................... 35 Impressoras 3D ................................................................... 35 A impressora 3D Reprap ......................................................... 37 Montagem da Reprap Mendel .............................................. 38 Mecânica ........................................................................... 38 Eletrônica ........................................................................... 41

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Laserscanning 3D ................................................................... 44 Laserscanning no restauro .................................................... 44 O Laserscanning no projeto de produto ................................. 45 Montagem.......................................................................... 46 Fotografia.............................................................................. 49 Vídeo e cinema ...................................................................... 52 Conclusão e considerações ......................................................... 53 Bibliografia ............................................................................... 54 Sites .................................................................................. 54

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Introdução Este trabalho pretende explorar, através de estudos de caso e da experimentação, os métodos e técnicas envolvidos na produção de diferentes formas de representação para buscar o conhecimento sobre suas características, e com isso orientar escolhas e formas de aplicações dessas. Buscará entender como esses processos são importantes para a formação e prática do arquiteto e como são feitos atualmente em diversas situações do projeto. A representação de uma forma geral é ferramenta importante para preservação da memória do projeto, mostrando as etapas de evolução e expressando desde os primeiros desejos, as primeiras ideias do arquiteto até o projeto pronto. Da representação se pode visualizar conceitos do projeto, mas além disso, sua produção mostra ao próprio arquiteto possibilidades de compreensão das falhas de projeto, e um possível caminho de correção ou ajuste. Nas diferentes escala de projeto, as representações podem contribuir de formas diferentes ao entendimento do projeto. Na escala da cidade pode dar uma visão mais geral e completa, de certa forma criando um distanciamento. Na escala do objeto pode mostrar detalhes não percebidos anteriormente aproximando o designer ao projeto. Este trabalho é uma busca por completar o (meu) entendimento sobre a forma como os arquitetos e designers elaboram suas idéias através das representações de seus projetos. Será possível neste trabalho mostrar diferentes escalas de projeto e de representação com casos e exemplos práticos. Em um primeiro momento abordei o tema das representações através de estudos de caso. As escalas de projetos que 5


abordei: uma mais ampla, a do planejamento urbano; a escala intermediária das edificações e a escala mais reduzida do desenho industrial e do produto. Depois de estudar casos dessas escalas passei a me aprofundar sobre cada uma das representações encontradas nos diferentes projetos e assim elaborei um painel de possibilidades de representações. Das várias formas de representação me preocupei em entender e por em prática

o

uso

de

duas

ferramentas

relativamente

novas:

o

scaneamento laser e a prototipagem rápida. O

processo

de

entendimento

destas

duas

ferramentas

de

representação, sua análise, desconstrução e re-construção crítica fez com que o "fazer" se consolidasse como um campo legítimo para a formação de novos entendimentos sobre as passagens em mão-dupla entre o universo bidimensional e tridimensional, assim como entre o universo mecânico e eletrônico. Esta aproximação reflexiva ao universo das representações tem interesse nos processos projetuais da prática profissional de arquitetos e designers mas, principalmente, tem interesse especial em contribuir para a revisão dos fundamentos conceituais que balizam a formação de futuros arquitetos e designers.

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A representação de projeto Durante o processo de concepção do projeto, os desenhos, entre outros meios de representação, servem para a releitura do próprio projeto, sendo assim são uma ferramenta pelo qual o arquiteto pode analisar suas ideias através dessa expressão. Há um processo cíclico de expressar, captar o que foi representado, e processar o projeto através do que está representado, reformular o projeto. Além

de

participar

no

desenvolvimento

do

projeto

como

procedimento, a representação serve para comunicar o projeto a terceiros, assim estabelece um meio, uma via. Como são diversas as representações, são assim diversos os canais de comunicação do projeto. As representações mais comuns na arquitetura e urbanismo são os desenhos - os croquis e o desenho técnico - além do texto sobre arquitetura, mas há uma grande diversidade de representação, como a fotografia, filmes, maquetes modelos eletrônicos, gráficos e tabelas. Pode-se dizer que as representações transmitem alguma característica do projeto, seja forma, cor, material, comportamento, etc. De uma forma geral este trabalho busca as representações em especial produzida pelos arquitetos e designers, dando foco seja no desenvolvimento ou na apresentação do trabalho. Na primeira parte do trabalho estão três estudos de caso e, posteriormente,

as

diferentes

representações

em

grupos

por

semelhanças, onde há um aprofundamento de cada representação e uma revisão das representações utilizadas nos estudos de caso.

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É fundamental para a representação de projeto que haja um projeto em foco. Dessa forma escolhi inicialmente três projetos como estudos de caso, e a partir destes irei comentar sobre as diferentes representações. O primeiro é na escala da cidade, o concurso para o Plano-Piloto de Brasília, mais precisamente o projeto de Lucio Costa (entregue em 1957). O segundo estudo de caso é o projeto de Renzo Piano para a sede no NY Times (iniciado em 2000) e o terceiro estudo, na escala do objeto, é o celular iPhone (apresentado em 2007) desenvolvido pela Apple. Na escolha busquei projetos de diferentes períodos, além das diferentes escalas, considerando que abririam um espectro maior para o campo de análise. As técnicas envolvidas se comprovaram diferentes, mas as funções fundamentais da representação estão sempre presentes e estas que valorizei.

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Concurso do Plano-Piloto de Brasília Havia desde o século 18 planos para mudar a capital para uma região mais central do país. Na metade do século 19 foi feita uma expedição, chefiada por Luís Cruls, para registrar a topografia e dar bases para a escolha da região ideal para a construção da nova capital (FIALHO, pág. 71). A Constituição de 1891 estabeleceu a mudança da Capital, confirmada pela de 1934. Mas até então nada havia sido construído. Em 1946, quando Juscelino Kubitschek ainda era deputado, ficou confirmada a hipótese de que a nova Capital seria construída no Planalto Central. Juscelino foi eleito presidente e em 1954 lançou as bases para a criação da Companhia Urbanizadora da Nova Capital, ou Novacap. Inicialmente o plano-piloto (figura 1) seria desenhado por Oscar Niemeyer, mas ficou claro que haveria a necessidade de um concurso brasileiro para o Plano, e Niemeyer ficaria responsável por projetar os edifícios públicos.

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Figura 1. Plano Geral da Cidade por Lúcio Costa (original em 1:25.000) O edital do concurso foi recebido com muitas reclamações pelos arquitetos, em especial pela falta de definições do projeto. A escala definida para apresentação das propostas era de 1:25.000, criando uma referência de escala entre os projetos. É claro que nesse momento, o concurso estaria avaliando o conceito mais fundamental das

cidades,

e

não

pormenores

de

solução

construtiva

ou

arquitetônica. Juntamente com o projeto deveria ser entregue um memorial descritivo. Vinte e seis equipes disputaram no concurso, todas entregaram seus trabalhos no curto espaço de tempo proposto pelo edital; o projeto escolhido foi o da equipe de Lúcio Costa. A ata do júri defende o projeto do vencedor e explica os motivos da escolha de forma sintética (FIALHO, pág. 86).

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Figura 2. Plano-Piloto da equipe de Buruch Milmann, segunda colocada (original em) Entre as equipes participantes houve a predominância dos planos gerais (figura 2) da cidade e do texto no memorial, mas a equipe de Rino Levi complementou sua apresentação com fotografias de uma maquete. De uma forma geral não havia necessidade de definir detalhes dos edifícios, mas as equipes queriam definir padrões de altura com relação à cidade.

Figura 3. Foto da maquete da equipe de Rino Levi 11


No caso de Lucio Costa o memorial teve grande importância na apresentação de seu projeto. Em seu memorial: "Não pretendia competir e, na verdade, não concorro, apenas me desvencilho de uma solução possível, que não foi procurada mas surgiu, por assim dizer, já pronta. Compareço, não como técnico, devidamente aparelhado, pois nem sequer disponho de escritório, mas como simples 'maquis' do

urbanismo,

que

não

pretende

prosseguir

no

desenvolvimento da idéia apresentada senão eventualmente, na qualidade de mero consultor. E se procedo assim cândidamente é porque me amparo num raciocínio igualmente simplório: se a sugestão é válida, êstes dados, conquanto sumários na sua aparência, já serão suficientes [...]" [COSTA, pág. 1] O memorial descritivo deixa claro o foco de sua proposta, o urbanismo, e assim descreve o que considera importante para essa nova cidade. Nesse sentido pode-se dizer que estavam sendo julgados no concurso os conceitos de cidade, e não propriamente um desenho de vias ou edifícios públicos.

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Concurso da sede do New York Times O concurso fechado da sede do jornal New York Times, ocorrido em 2000, foi disputado por um pequeno número de arquitetos, comparado com o projeto do Plano-Piloto. O ganhador do concurso foi o arquiteto italiano Renzo Piano, conhecido mundialmente pelo projeto do centro cultural Georges Pompidou na França.

Figura 4. Maquete apresentada para o concurso pela equipe de Renzo Piano e close do projeto concluído O projeto foi construído em Manhattan, distrito central de Nova York, na Times Square, com sua fachada principal voltada para a 8th Avenue. Neste projeto há grande preocupação com a eficiência energética, mas esta surgiu antes da proposta de Piano, foi um pedido explícito do New York Times Group. O concurso foi disputado por grandes nomes da arquitetura, como Norman Foster, Frank Gehry e pelo próprio Renzo Piano. Ainda que seja difícil encontrar o material apresentado no concurso foi possível 13


encontrar as maquetes de Renzo Piano (figura 4) e de Frank Gehry (figura 5).

Figura 5. Maquete da proposta de Frank Gehry para o concurso Além das representações do concurso, esse caso permite explorar as representações do projeto e das representações do edifício pronto. O projeto ganhador é de um edifício de 52 andares, com 228m de altura mais uma torre de 100m. É construído em uma estrutura metálica e as fachadas são em vidro translucido coberto por uma cortina de barras cerâmicas brancas. trabalho de estudo de eficiência energética, em parceria do grupo com a Universidade Berkeley (Environmental Energy Technologies Division - EETD), resultando em uma pesquisa de funcionamento e desempenho das tecnologias aplicadas ao projeto. Há um sistema automático de acionamento de parte dessas cortinas, monitorando a radiação do entorno e

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calculando a melhor iluminação interna, reduzindo custos com iluminação artificial. Durante o processo de desenvolvimento do projeto foram feitos filmes, a partir de modelos eletrônicos do caminho do sol e o resultado em termos de iluminação nos escritórios. É possível ver uma mesa comum de trabalho, colocada próxima a janela do edifício e acompanhar o trajeto do sol através das barras brancas posicionadas na fachada.

Figura 6. Visualizações internas do caminho do sol, em seis filmes É interessante notar como o uso da tecnologia ampliou o repertorio de representações, mas não eliminou as representações antecessoras, sendo assim, ainda foram usadas maquetes de papel e croquis, figura 7, agora somadas as representações digitais como na figura 6.

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Figura 7. Croqui de Frank Gehry da sua proposta para o concurso

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Apresentações e desenvolvimento do iPhone O celular iPhone da companhia Apple é um dos objetos de consumo mais desejados nos últimos anos, tido como melhor celular do mundo (figura 8), é veiculado em diversas campanhas publicitárias em diversas mídias, talvez a principal a internet. Suas principais tecnologias são a tela sensível ao toque e sensores de movimento (acelerômetro).

Figura 8. Fotos de divulgação do produto Seu projeto começou com uma parceria com a Motorola, empresa que já havia experiência com celulares, mas a parceria foi rompida e a Apple

buscou desenvolver o

aparelho

diretamente

fornecedores de componentes. A primeira versão do

com seus aparelho foi

anunciada na conferência da Apple WWDC (Worldwide Developers Conference) em 2007.

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Figura 9. Desenho técnico fornecido pela Apple, sem escala, cotas em mm. Fonte: <http://developer.apple.com> acesso em 20/11/2010 A maior parte das informações que chega ao grande público é voltada a valorizar o projeto do celular. Suas imagens, sejam fotos still ou renderizações do aparelho são sempre muito limpas e claras (figura 8), mas é notável que essa aparência minimalista desaparece quando se olha para um desenho técnico do aparelho (figura 9), distribuído pela própria Apple apenas a fornecedores de acessórios para o aparelho.

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Considerações críticas É visível a partir dos projetos analisados que as representações são combinadas

durante

o

processo

de

desenvolvimento

e

na

apresentação dos projetos, mas em uma tentativa de aprofundar um pouco cada representação separei-as em grupos. Durante a pesquisa sobre as representações ficou claro que os materiais publicados normalmente tratam apenas de um tipo de representação, sendo assim seguirei agrupamentos relativamente já estabelecidos.

As representações Elaborei aqui um pequeno painel das representações que considero importantes para a arquitetura e urbanismo, desde a representação verbal até o vídeo. Dentro desse painel me detive em duas ferramentas de representação, a impressora 3D e o Laserscanning para aprofundar meu conhecimento na prática.

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Representação verbal Talvez a forma mais simples de representação de projeto seja a verbal, ainda que muito ampla e subjetiva. Seja de forma escrita ou falada o discurso sobre planejamento urbano, arquitetura e design está muito presente. Raros são os casos em que só se tem contato com um desenho ou fotografia, sem que haja o uso da palavra no discurso falado ou escrito, seja por parte do arquiteto defendendo o projeto ou o texto crítico de um terceiro, por exemplo, o editorial de uma revista. O texto permite a comunicação de ideias mais subjetivas da arquitetura, como conceitos abstratos da sociedade. De uma forma contraditória o texto escrito surge do desenvolvimento de desenhos primitivos, mas deles se afastou até a emancipação, e as palavras passaramm a transmitir ideias por si, e não pelo seu desenho. Há um ditado popular que diz que uma imagem vale mil palavras, mas que imagem equivale a um poema ou à palavra "anacrônico", por exemplo?

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Figura 10. Páginas extraídas de uma publicação com o memorial descritivo do vencedor do Plano-Piloto Uma característica interessante, da representação verbal é a linearidade. Não se pode saltar aleatoriamente pelas palavras para compreender o texto. Talvez isso dê ao emissor um certo rigor na sua forma de expressão. As vezes é preciso que se compreenda certa ideia seguindo um caminho lógico em que a mensagem pode se perder caso seja relida por outro caminho. Nesse sentido o discurso define um trajeto a ser seguido. Não só aqui, mas em diferentes formas de representação, há o uso da retórica, no sentido de convencer alguém de algo. Nas artes de uma forma geral há mais de uma solução para um dado problema, nesse sentido se faz útil a persuasão; no momento em que se quer reforçar alguma solução. Defender um projeto também faz parte do desenvolvimento do projeto, para testá-lo, num processo dialético, como do desenvolvimento do estudante em entender o próprio projeto e saber suas qualidades, reforçá-las e porque não, omitir seus defeitos, ou melhor, assumi-los como custo das escolhas. No caso do concurso do Plano-Piloto o texto teve papel essencial na apresentação dos projetos, no caso, nos memoriais descritivos onde os arquitetos buscavam defender suas ideias de cidade e urbanismo. O desenho vinha como um resultado dessas ideias expressas nos memoriais.

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Desenho livre O desenho livre pode ter característica que as vezes passa desapercebido: ser preciso e proporcional a realidade (análogo). Ainda que sem uso de ferramentas de desenho, como réguas, compasso e transferidor, o desenho é o resultado de uma soma das percepções lógica e abstrata. Ainda que não seja dado um valor para as distâncias ou ângulos, não se pode imaginar que não tenham relação com a realidade. Quando um arquiteto desenha um terreno e o entorno de um futuro projeto ele não está desenhando linhas sem sentido, mas captando e racionalizando o entorno com uma imersão que cria o espaço em si e cria esse espaço dentro do próprio arquiteto.

Figura 11. Croquis do Plano-Piloto por Lúcio Costa O croqui, além da capacidade de recolher informações do objeto desenhado, ele é capaz de expressar através de elementos subjetivos certos sentimentos. Essa expressão pode vir das cores usadas, das 22


diferentes espessuras de linhas e até do papel escolhido para o desenho. Aqui a arte perpassa o projeto ou objeto desenhado e chega ao desenho. Muitos dizem que o desenho a mão livre não pode substituído pelo modelo eletrônico justamente pela expressão artística que o primeiro pode conter. No caso do memorial de Lucio Costa é interessante notar como ele reuniu o texto com os croquis. Os desenhos permeiam o texto e numerados são aprofundados em sua explicação no texto principal. Essa relação de várias representações trabalhando juntas está presente nos projetos selecionados assim como, imagino, na maioria dos outros projetos.

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Desenho Técnico O desenho técnico é a forma mais comum de se apresentar um projeto de arquitetura. Assim que entramos na faculdade já começamos a aprender transmitir nossas ideias de projeto através do desenho técnico.

Figura 12. Planta do pavimento tipo do New York Times Há um certo vocabulário explorado diariamente por arquitetos e designers em seus desenhos. Esse repertório fortalece a comunicação, por estabelecer alguns padrões para a analogia. O desenho de uma porta pode ser mais ou menos complexo, detalhado ou não, mas se seguir um certo padrão será imediatamente entendido como porta por quem conhecer esse vocabulário. Normalmente esses padrões surgem da repetição de solução dada para um certo objeto desenhado que se transmite como solução de desenho e não mais como objeto. Nesse sentido o padrão de desenho ganha características como elemento em si, descolando-se do elemento gerador, algo parecido com o que ocorreu com as letras. 24


Há uma certa exigência do desenho técnico com relação a medidas, isto força o uso das representações planas. Não há forma prática, ou viável de retirar medidas de um desenho em perspectiva. Sendo assim, desenhamos constantemente em planta os projetos de arquitetura, e em uma ou outra vista os projetos de desenho industrial. Mas isso às vezes traz um problema oculto: olhamos para essa representação de uma forma viciada no desenho em si, e não no resultado real dessa representação. É possível que certa solução desenhada seja mal interpretada pelo projetista, escondendo um problema que surgirá durante a construção do projeto, um desenho que de fato acaba comprometendo o propósito do projeto ou o resultado da solução. A representação em si não é o projeto, e assim nunca nos mostrará tudo o que realmente é o projeto, deve assim haver uma busca do arquiteto por atravessar o desenho para ver o projeto.

Figura 13. Planta do pavimento térreo do NY Times Building

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Figura 14. Corte esquemรกtico dos pavimentos do NY Times Building

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Figura 15. Prancha da elevação do projeto do New York Times Building

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Maquetes A maquete ou modelo físico está presente tanto na fase de desenvolvimento de projeto, servido como estudo, como na fase de apresentação da solução. Há uma grande variedade de maquetes, para diferentes propósitos. No estudo de arquitetura, a maior parte serve nas etapas de desenvolvimento do projeto, sendo necessária para perceber o espaço em 3 dimensões. Mas diversos escritórios também

fazem

uso

dessas

maquetes

de

estudo

durante

o

desenvolvimento de seus projetos, provando que são necessárias não só

na

formação

dos

arquitetos

com também em ambientes

profissionais.

Figura 14. Maquete apresentada para o concurso do New York Times Buliding Criss B. Mills divide as maquetes em dois grupos. No primeiro, as maquetes se dividem em subgrupos por estágio de refinamento e desenvolvimento do projeto, como maquete te estudo, volumétrica ou de apresentação. O segundo grupo divide as maquetes pelo foco a

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uma característica do projeto, como a estrutura, o entorno, ou a fachada. Esses grupos se intersectam, formando combinações, como maquete volumétrica do entorno, ou estudo da estrutura. Maquetes por desenvolvimento Sketch (Rascunho) - Uma maquete de 'rascunho', grosseira para testar possibilidades de projeto ou mesmo de montagem da própria maquete. Diagram (Diagrama) - Se organiza os espaços através de peças simples, normalmente pequenos retângulos. Concept (conceitual) - Maquete em que certas formas passam um conceito subjetivo do projeto. Massing (Volumétrica) - A maquete volumétrica não mostra os espaços internos do projeto, apenas o volume as vezes simplificado do projeto. Solid/Void (Cheios e vazios) - Este tipo de maquete já trabalha os vazios do projeto, como coberturas e seus vãos. Development (Desenvolvimento) - Apresenta todos os detalhes de projeto importantes, mas utilizada no processo de desenvolvimento do projeto. Presentation/Finish (Apresentação/Final) - Último tipo, a maquete final, acabada, para a apresentação do projeto. Maquetes por objeto Site contour (Topográfica) - Maquete que busca mostrar o relevo de um terreno.

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Site context (Entorno) - Busca mostrar os edifícios do entorno de um certo projeto. Entourage/site foliage (Massas verdes) - Apresenta as características paisagísticas do projeto. Interior (Interior) - Mostra o interior de um projeto, as vezes sem nenhum comprometimento com as partes externas do projeto. Section (Corte) - Tipo que apresenta um corte do projeto, facilita a visualização da relação do interno com o externo do projeto. Facade (Fachada) - Maquete que mostram detalhes da fachada. Framing/structure (Estrutural) - Mostra a estrutura do projeto, pode ser um modelo estrutural, onde se testa o funcionamento da estrutura ou apenas uma maquete estrutural. Dateil/connections (Detalhes e ligações) - Tipo em que se faz uma aproximação a um detalhe do projeto. É importante perceber que as maquetes devem servir também para a elaboração do projeto, assim podem ser feitas de forma flexível para pode testar possibilidades de projeto em uma só maquete. Um exemplo disso é a elaboração de projeto com uso de Lego, onde os blocos podem se reorganizar para se experimentar diversas possibilidades de solução.

Maquetes de papel com Pepakura Atualmente e possível gerar maquetes em papel com software que planificam

os

objetos

modelados

eletronicamente.

Um

desses 30


softwares é o Pepakura, que recebe diversos formatos de arquivos em 3D e gera folhas planificadas do projeto. Um exemplo interessante é do designer Eric Testroete que modelou sua própria cabeça (figura 15) no software 3D Studio Max e depois passou o modelo para o Pepakura e fez sua fantasia de Halloween. Essa técnica facilita o processo de planificação e assim permite criar maquetes de papel de objetos complexos, sendo o Pepakura apenas um exemplo de software para tal função.

Figura 15. Projeto de Eric Testroete usando o Pepakura

Modelos eletrônicos Os modelos eletrônicos, assim como as maquetes podem servir para apresentar [render, do inglês] um certo projeto, mas também para testar possibilidades arquitetônicas, simulações estruturais e de iluminação entre outras. Uma das vantagens do modelo eletrônico sobre

as

maquetes

é

o

alto

poder

de

processamento

dos

computadores aliados a softwares de simulação, capazes de calcular, por exemplo, complexos sistemas estruturais ou absorções térmicas.

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Figura 16. Estudo de insolação das fachadas sul e norte do New York Times Building Esse modelos eletrônicos são em sua maioria resultado de um sistema de vértices em um sistema cartesiano de três coordenadas. Assim são chamados de modelos de três dimensões. Esses vértices são conectados três a três formando planos triangulares, faces, que somadas representam um certo volume, e somados os volumes formam-se os modelos dos projetos. Há uma divisão muito básica desses modelos: modelos de simulação e de apresentação. Os modelos de apresentação buscam representar cheios e vazios, cores e transparências do projeto, por vezes dando a impressão de uma fotografia do edifício que ainda nem existe (figura 17).

Figura 17. Modelo eletrônico renderizado por Francesco Legrenzi

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No projeto do New York Times Building os modelos foram utilizados tanto para a simulação da iluminação (figura 16) como para a estrutura. Segue uma imagem do embasamento do projeto (figura 18).

Figura 18. Modelo estrutural do New York Times Building

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Prototipagem rápida e fabricação digital Dos modelos eletrônicos em 3 dimensões é possível obter maquetes através da prototipagem rápida. Os principais tipos de prototipagem rápida são os subtrativos, formativos e aditivos. Destes explicarei resumidamente o funcionamento das fresadoras CNCs, o corte a laser e as Impressoras 3D. Fresadoras CNCs As fresadoras CNC são equipamentos de subtração de material controlados por computadores (PUPO, 2008), por isso CNC (computer numeric control). Esses equipamentos podem variar em números de eixos, mas provavelmente o numero mais comum de eixos são 3, o que torna esses equipamentos limitados em relação as dimensões

(planos)

de

trabalho,

chamados

de

2.5D.

Esses

equipamentos trabalham apenas com a ferramenta ortogonal ao plano principal do objeto. Existem fresadoras de até 6 eixos, sendo possível girar a ferramenta assim como girar a própria peça que está sendo trabalhada.

Figura 19. Fresadora CNCs de 3 eixos. 34


Corte a laser O corte a laser (figura 21) é mais uma técnica de subtração de material, mas que trabalha principalmente em dois eixos, fazendo os cortes em apenas um plano ou 2D.

Figuras 20 e 21. Peças cortadas a laser na UNICAMP Existem equipamentos de corte 2D alternativos ao laser, como o corte com água, mas são mais utilizados na industria, no caso da prototipagem para arquitetura o laser é a melhor alternativa. O interessante do corte a laser é que a técnica em si só facilita o corte das peças (figura 20), a montagem da maquete com essas peças ainda deve ser feita de forma relativamente manual, o que gera certa flexibilidade com relação ao uso. Sendo assim, apesar do corte ser 2D os modelos montados podem ter 3 dimensões e formar objetos mais complexos que os obtidos diretamente com a fresadora CNC. Impressoras 3D As impressoras 3D são uma forma de prototipagem rápida por adição. Funcionam com a sobreposição de camadas de material, mas a forma como esse material é depositado varia um pouco de modelo

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para modelo. Um tipo consiste na sinterização através de uma projeção laser sobre uma camada de um pó sensível. Essa camada sensibilizada se solidifica e é sobreposta a uma outra camada do pó e novamente é projetado o laser solidificando mais uma camada (PUPO, 2008). Outro tipo funciona expelindo um tipo de cola que solidifica as camadas de um pó a base de gesso. Alguns modelos prototipados com essa técnica estão expostos na Unicamp (figuras 22 e 23).

Figuras 22 e 23. Modelos impressos na ZPrinter, projeto dos alunos da UNICAMP Existe ainda um modelo de impressora 3D que expele plástico aquecido e assim, camada sobre camada gera o modelo por extrusão de plástico sobreposta. Sobre este modelo me aprofundei no estudo e trabalhei para montar uma impressora que explicarei no próximo capítulo.

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A impressora 3D Reprap Foi criada em 2004 pelo professor Adrian Bowyer uma impressora 3D chamada Reprap (replicating rapid-prototyper). A ideia do professor Bowyer era que essa impressora pudesse imprimir suas próprias peças. Assim, a impressora de prototipagem rápida se torna uma impressora de fabricação digital, pois suas peças deixariam de ser protótipos e passariam a ser peças finais. A reprap (figura 24) pode imprimir as principais peças de montagem, mas além dessas peças é necessário para montá-la parafusos, porcas, barras entre outros complementos mecânicos sem contar toda a parte eletrônica da impressora.

Figura 24. Impressora 3D Reprap modelo Mendel A Reprap funciona por extrusão de termoplástico. Os termoplásticos são plásticos não degradados pelo calor moderado, sendo assim podem ser moldados quando aquecidos e posteriormente resfriados

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para endurecer (ex: polietileno e polipropileno). A impressora possui 3 eixos, e faz os modelos por sobreposição de camadas desse tipo de plástico. Hoje a Reprap tem vários modelos, o primeiro criado por Bowyer foi chamado de Darwin, e o segundo de Mendel. Ambos os modelos foram disponibilizados na internet para construção e acreditando na possibilidade de apropriação dessa tecnologia resolvi montar uma impressora 3D Mendel. A seguir os passos que tomei para construi-la. Montagem da Reprap Mendel O processo de montagem da impressora 3D Mendel pode ser dividido em duas partes, mecânica e eletrônica. A descrição que farei não deve ser considerada a única solução de montagem e sim uma possibilidade. Mecânica Foram necessárias placas de MDF de 3mm de espessura e estas são vendidas em medidas inviáveis para trabalhar com a cortadora laser x-660 usada no laboratório da Unicamp. Então o primeiro passo foi cortar essa placa de MDF em placas menores, para ser exato 805mm x 420mm. Depois de cortadas as placas puderam ser utilizadas na cortadora laser.

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Figura 25. Peças retiradas das placas cortadas à laser Os arquivos das peças da Laser Cut Mendel foram disponibilizados na internet <www.reprap.org> (acesso em 20/11/2010) em arquivos para peças de 3 diferentes espessuras, 1/8", 1/4" e 3/8". Esses arquivos estavam em um formato vetorial SGV e que foram convertidos para DWG para uso no AutoCAD. Já no AutoCAD preparei esses arquivos para distribuir as peças em placas de medida equivalente a 1/8", 3mm, e fazendo cópias das peças que precisariam de espessura maior. Haveria então a necessidade neste caso de colar peças para somar a espessura de projeto. Com os desenhos prontos 'imprimi' esses arquivos para a cortadora laser que em 3 levas de 20 minutos cortou as placas com diversas peças.

Figuras 26, 27 e 28. Colagem, furação [por Kimberly Andrus] e desgaste das peças.

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As peças resultantes ainda passaram por um pós-processamento, em que precisaram ser coladas e furadas, já que alguns furos aparecem em mais de um plano em uma mesma peça (figura 27). Além disso foi preciso desgastar as peças para formar calhas onde futuramente passariam barras de aço (figura 28). Para montar a estrutura principal é necessário o uso de barras roscadas M8 cortadas em tamanhos precisos, essas barras foram utilizadas para montar uma primeira fase da impressora (figura 29 e 30).

Figuras 29 e 30. Montagem da estrutura principal da impressora Montada essa estrutura é preciso complementar os suportes de movimentação dos eixos com rolamentos e com os motores de passo. Quando a impressora estiver toda montada (motores, rolamentos e correntes dentadas) pode receber a parte eletrônica. A cabeça de impressão funciona expulsando plástico por um pequeno orifício. Essa cabeça de extrusão foi montada com uso de um pino central de aço e aquecido por dois resistores elétricos. Além do pino central é preciso um pequeno motor para empurrar o plástico para dentro do pino. Essa cabeça pode ser trocada por outras ferramentas,

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como uma caneta ou uma pequena fresa para dar novos usos ao equipamento. Eletrônica A parte eletrônica da impressora é relativamente simples, todo o projeto está disponibilizado na internet <www.reprap.org> (acesso em 20/11/2010). Os componentes principais dos circuitos são dois microcontroladores

programáveis

da

empresa

Atmel.

São

processadores que recebem um software (firmware) para receber instruções do computador e executá-las. Esses controladores ganharam apelidos (pela suas especificações técnicas e de software): Sanguino e Arduino. O Arduino é conhecido entre hobbistas de eletrônica pela facilidade de programação e grande quantidade de usuários e informações disponíveis na internet e em livros. O Sanguino é nada mais que um Arduino mais poderoso, desenvolvido especialmente para a reprap. A impressora precisa basicamente de 8 placas de circuito impresso: 1 - Controladora principal com um Sanguino e saídas para os controladores dos motores e entradas para os opto-sensores. 2 - Controladora do extrusor com um Arduino, controla um motor para empurrar o plástico. 3, 4 e 5 - Controladoras de motor de passo. 6, 7 e 8 - Sensores óticos de obstrução Todos os componentes eletrônicos podem ser comprados em fornecedores locais, assim qualquer em tem acesso a esses componentes. Além dos componentes é preciso de placas com o circuito impresso. O processo que utilizei para produzir essas placas 41


consiste em passar uma emulsão fotossensível na placa e expor à luz com o circuito impresso em uma transparência sobreposta a placa (figura 31). Ao expor à luz a emulsão se fixa, a parte da emulsão protegida pela impressão na transparência é removida com álcool.

Figura 31 e 32. Transparências para impressão do circuito e close da placa antes da corrosão A placa depois de limpa (figura 32) é imersa em uma solução de percloreto de ferro que dissolve o cobre exposto, assim deixando as trilhas com cobre onde a luz fixou a emulsão fotossensível. Esse processo de sensibilização pela luz é muito parecido ao processo de criação de uma tela silkscreen. Assim que a placa está corroída ela precisa ser furada em alguns pontos. Esse processo é provavelmente o mais trabalhoso. Há furos com diâmetro de 0,6mm e não há margem para uma furação fora de centro. Caso a broca desgaste a chamada ilha, a solda não se fixa à placa interrompendo o circuito. É interessante notar que esse processo de confecção dependia da resolução da impressão e da qualidade do processo de exposição da emulsão à luz, mas quando é preciso fazer uma furação o processo depende de uma habilidade manual, sendo assim um limitador da qualidade final da placa. 42


Depois que a placa foi furada é preciso soldar os componentes à placa. A tecnologia envolvida neste projeto é a SMT, (surface mount technology) é uma das mais atuais para produção de placas. Foi usado uma pasta de chumbo e estanho para fazer a solda criada especificamente para esse fim. Terminada a solda a placa está pronta para o uso. Depois de prontos os circuitos é necessário instalar os firmwares nos microcontroladores. Esse processo é feito pela saída USB do computador. Instalados os firmwares já é possível operar a impressora e imprimir modelos em plástico. Juntando as duas frentes de montagem da Reprap (mecânica e eletrônica) obtemos a impressora pronta para uso. Pelas dificuldades envolvidas no processo de produção dos circuitos não tive tempo para testá-la e avaliar as possibilidades e limites dessa tecnologia, mas acredito que a aproximação com essa tecnologia já serviu de grande aprendizado. Todo esse processo foi importante para reconhecer as dificuldades de construção e me aprofundar no conhecimento das impressoras 3D para prototipagem rápida. Acredito que seja um equipamento que deve estar disponível para qualquer estudante de arquitetura ou design.

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Laserscanning 3D Existem poucos processos para transportar algum objeto para o computador em 3D de forma automatizada, seja esse objeto um edifício, escultura ou maquete. O principal hoje é o laserscannig. Pode-se separar essa técnica em dois tipos de tecnologia, um para a escala do edifício e da cidade, e outro para a escala de maquetes e mock-ups de desenho industrial. Laserscanning no restauro Um processo importante no restauro é a documentação do projeto a ser restaurado. Essa documentação trata de diversos aspectos de projeto, desde o estado de conservação, patologias e de materiais utilizados. Um desses aspectos é o levantamento das formas do edifício em plantas e cortes e maquetes. Nesse ponto entra o laserscannig como ferramenta para o leitura das formas do projeto e codificação para um software 3D. O processo do laserscanning 3D consiste em posicionar um equipamento de leitura em diversos pontos do edifício e acioná-lo para fazer a leitura das distancias de diversos pontos do edifício. O equipamento projeta milhares de vezes um laser em diversos pontos e vai guardando informações de distância e intensidade de reflexão da luz. A partir dessas medições é possível montar uma nuvem de pontos (figura 33) no computador, e dessa um modelo eletrônico 3D.

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Figura 33. Nuvem de pontos de um edifício resultado do laserscanning O Laserscanning no projeto de produto Outro método de Laserscanning é usado no caso dos modelos em escala menor, como uma maquete, esse processo é mais simples e com resultado mais fácil de se manipular. A principal diferença desse método é o uso de um painel de referencia (figura 34) para o processamento das distâncias.

Esse processo consiste em usar um

laser em forma de 'barra', em contraposição ao 'ponto' do laserscanning comum. Essa linha laser percorre o objeto de interesse enquanto uma câmera comum filma o desenvolvimento da linha. Depois um software reconhece o painel de referencia e traça perfis através do tempo de filmagem montando um volume 3D a partir desses perfis.

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Figura 34. Painel de calibragem do laserscanner Acompanhe a seguir a montagem e uso desse método. Montagem Para utilizar o laserscanning para pequenos objetos é preciso de um tipo de laser especial que projeta uma barra de luz. Esse laser pode ser encontrado no mercado nacional, mas com preços um pouco altos, comprá-lo no exterior é menos oneroso ($5,00 mais custo de envio). Há uma grande variedade de cores de lasers para essa função, a mais barata é o laser vermelho (mais seguro também, pela potência não prejudicial a saúde), o verde é mais preciso pelo comprimento de onda menor e consequentemente um feixe mais fino <davidlaserscanner.com> (acesso em 20/11/2010) e o azul, com feixe mais fino ainda, a melhor e mais cara opção. O software que utilizei para fazer o laserscanning é o David Laserscanner, disponível para uso no laboratório LAPAC da Unicamp. Esse software tem uma versão gratuita com certas limitações, mas suficiente para descobrir as possibilidades e as limitações da tecnologia. A principal parte de montagem do laserscanner é a superfície de calibragem do software. Há diversos tamanhos de painéis e o que 46


achei mais prático de montar é um composto por duas folhas A4, formato super comum (Anexo I). Esse painel é utilizado pelo software para marcar pontos de referência dos planos de projeção do laser. Além do painel utilizei um motor para rotacionar o objeto a ser scaneado. É possível utilizar o laserscanning sem um motor para rotacionar o objeto, mas a precisão de rotação e a facilidade compensam o trabalho. Fiz uma pequena caixa que comporta o motor de passo e o circuito para acioná-lo. Fiz aproveitando o MDF de 3mm e o circuito de acionamento é praticamente um único componente eletrônico (o L239B). Fiz a placa de circuito impresso usando os passos descritos na confecção da parte eletrônica da reprap. Depois de montado a base rotatória e o painel é necessário filmar ou com uma webcam diretamente ligado ao comutador ou com uma câmera digital comum o painel de calibragem. Depois de filmados alguns segundos com apenas o painel de calibragem na cena colocase o objeto de interesse na base e com as luzes apagadas se varre o objeto com o laser lentamente (figura 35). Esse processo pode ser manual, ou com um motor controlando o movimento do laser, desde que lento. O movimento rápido do laser reduz a precisão ou até inviabiliza o processo.

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Figuras 35 e 36. Filme do objeto com o laser e resultado no software David Laserscanner A partir do filme o software entra em ação calculando o perfil laser em 3 dimensões (figura 36). O resultado pode ser salvo na extensão OBJ (inclusive na versão gratuita, mas com limitação na qualidade do objeto) e este pode ser importado pela maioria dos programas de modelagem 3D como o 3D Studio Max.

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Fotografia A fotografia está presente em praticamente todas as publicações de arquitetura, seja em jornais ou revistas. É capaz de capturar um momento e projetar o observador para o local onde a foto foi tirada. Pode ser usada para experimentar possibilidades de projeto se complementada com outras representações como o desenho livre. As fotos a seguir foram tiradas por Annie Leibovitz durante a construção do New York Times Building. Essas fotos foram propositalmente compostas e editadas para lembrarem as fotos da construção do Empire State Building.

Figura 37. Fotografia da construção do New York Times Building

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Figura 38. Fotografia da construção do New York Times Building As fotos, ainda que mescladas com simulações computacionais, servem para analisar aspectos técnicos da construção. Quando o edifício do NY Times já estava pronto, uma equipe fotografou (com câmeras digitais comuns e lentes olho de peixe) as janelas de diversos pavimentos e conseguiu com isso reunir dados de incidência luminosa (figuras 39 e 40). A partir desse estudo foi possível determinar a eficiência do sistema automatizado de controle de luz do edifício.

Figura 39. Monitoramentos do sistema de controle de luminosidade interno do edifício em modo automático

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Figura 40. Monitoramento do sistema em modo manual para comprovação do ajuste

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Vídeo e cinema Além da fotografia, os vídeos formam um grupo de representação que herda muitas características das fotos na representação da arquitetura. Com uma clara diferença: o tempo. A narrativa temporal do vídeo permite

explorar

longos

passeios

pelo

espaço,

assim

como

transportar, com um corte, o observador instantaneamente para as mais diferentes perspectivas de um lugar. Hoje em dia já é possível fazer vídeos de modelos eletrônicos renderizados em seqüência. De certa forma, quando se apresenta uma modelo eletrônico, e se orbita em torno da mesma, estamos apresentando uma seqüência de perspectivas que poderiam formar um vídeo.

Figura 41. Cena de Adventures in Architecture Há diversos casos onde a arquitetura aparece no cinema, mas o interesse aqui notar que há filmes onde o objeto de interesse é a própria arquitetura (figura 41). O tempo nos ajuda a entender a espacialidade, trazendo a 3 dimensão somado ao tempo.

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Conclusão e considerações Acredito que a representação de projeto faz parte do processo de criação do arquiteto e designer e como tal deve fazer parte da formação de ambos os profissionais. Durante a minha formação na FAU-USP senti falta de me aprofundar nas representações de projeto e acredito que isso me levou a buscar esse conteúdo neste trabalho. Por em prática as representações aproxima o arquiteto e designer de seus objetos de estudo, seja a cidade ou um produto de desenho industrial. Talvez ao construir uma impressora 3D e um suporte ao Laserscannig, além de trabalhar com a representação realizei dois projetos de produtos, e assim me aproximei dessas tecnologias. O processo construir esses projetos é formador no reconhecimento da matéria e nas dificuldades de transformá-la. Creio que todo o arquiteto e designer deva ter consciência das transformações que estão envolvidas na construção de seus projetos. As mais novas formas de representação deveriam estar ao alcance dos alunos de arquitetura e design da faculdade pois complementam as possibilidades dos futuros profissionais. Para aproximar essas tecnologias, aqui exemplificadas como a impressora 3D e o scanner laser, proponho oficinas na faculdade para montagem e uso desses equipamentos durante o próximo ano, para assim, a FAU-USP, realmente se apropriar dessas técnicas. Em pouco tempo esse conhecimento pode se multiplicar e tornar o uso comum nos estúdios como o uso de um estilete ou uma lapiseira. E quem sabe esse trabalho possa reaproximar os estudantes das maquetes físicas, lentamente esquecidas por muitos estudantes.

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Bibliografia CHING, Francis D. K. Representação gráfica em arquitetura. 2006, Bookman EDWARDS, Brian. Understanding Architecture Through Drawings. 2008, Taylor & Francis FIALHO, Valéria Cássia dos Santos. Arquitetura, texto e imagem: a retórica da representação nos concursos de arquitetura. São Paulo, 2007, Tese de Doutorado. GONÇALVES, Marly de Menezes. O uso do computador como meio para a representação do espaço. 2009 - Tese de Doutorado FAU-USP. KNOLL, Wolfgang; HECHINGER, Martin. Maquetes Arquitetônicas. 2005, Gili. MILLS, Criss. Projetando com maquetes. 2005, John Wiley & Sons. PUPO, Regiane Trevisan. Ensino da prototipagem rápida e fabricação digital para arquitetura e construção no Brasil: definições e estado da arte. 2008, PARC. ROYZEN, Beatriz Gonçalves Boskovitz. Os recursos da computação gráfica na elaboração de projetos. 2009 - Dissertação de Mestrado FAU-USP. Sites Arquivo público do Distrito Federal www.arpdf.df.gov.br Matéria sobre o New York Times Building 54


www.revistaau.com.br/arquiteturaurbanismo/166/imprime70729.asp Fotografias de Annie Leibovitz www.newyorktimesbuilding.com/leibovitz/FLASH/slideshow/photogr aphs.htm Autorretrato de Eric Testroete (Pepakura) www.testroete.com Reprap www.reprap.org David Laserscanner www.david-laserscanner.com

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Anexo I



representações de projeto - TFG - FAUUSP