A textura é considerada um aspecto da superfície associado ao toque e às sensações causadas por superfícies externas de objetos através do sentido do tato, exercendo grande influência na interação entre um produto e seu usuário. Neste sentido, a textura superficial pode ser considerada a “pele do objeto”, a interface entre o produto (material) e seu utilizador, capaz de transmitir diferentes sensações e percepções aos usuários. A aplicação de texturas, por alterar características superficiais do material, influencia também no desempenho dos produtos quando em uso. Pode-se verificar a influência da textura em aspectos econômicos, tolerâncias dimensionais, na tribologia (atrito, desgaste e lubrificação), fadiga, corrosão, escoamento de fluidos, transferência de calor e propriedades óticas das superfícies. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho é utilizar a digitalização tridimensional a Laser como ferramenta para desenvolvimento e caracterização de texturas aplicadas ao Design de Produtos. No que diz respeito ao desenvolvimento de texturas, foi intenção entender os mecanismos de geração de padrões tridimensionais e desenvolver uma metodologia para tal fim. Quanto à caracterização, foi possível desenvolver um sistema de medição de parâmetros de rugosidade, através de um scanner tridimensional a Laser, visando à obtenção de dados quantitativos. Através da digitalização e processamento de dados dos padrões de rugosidade foi possível concluir que o limite de operação do equipamento utilizado ocorre com rugosidades médias (Ra) da ordem de 5μm com erro médio de 10%. Os resultados e conclusões das análises de rugosidade foram fundamentais para o entendimento do mecanismo de processamento dos pontos oriundos da digitalização. Através destes dados foi possível realizar digitalizações com maior qualidade de superfícies tridimensionais. Observa-se que este estudo trouxe contribuição para a área de desenvolvimento de produtos, uma vez que através da texturização pode-se diferenciar e inovar artefatos, bem como promover uma maior interação entre produto-usuário, estimulando percepções táteis e visuais. O desenvolvimento de uma metodologia para aquisição de texturas, processamento de dados, parametrização de um módulo de repetição e geração de arquivos CAD/CAM também foi uma importante contribuição do presente trabalho. Através do desenvolvimento de um banco de texturas compreendeu-se a necessidade de inovar nesta área que, até então, não dispunha de uma forma sistemática para organizar e classificar as texturas visando à aplicação na indústria. O uso inovador das texturas é promovido com a criação deste banco de texturas,o qual se coloca como uma referência aos designers, engenheiros e demais projetistas de uma proposta nova na construção de produtos. Acredita-se que com este trabalho a pesquisa seja estimulada, desenvolvendo novos caminhos tanto na área do Design quanto da Engenharia. / Texture is considered an aspect of surface associated to touching and to sensations caused by external object surfaces through the sense of touch; exerting great influence in the interaction between a product and the consumers. In this way, the superficial texture may be considered the "skin of the object ", the interface between a product (material) and its user, capable to transmit different sensations and perceptions to people. The application of textures, due to change in superficial characteristics of materials, also influences in the product performance when it is in use. The influence of textures can be verified in economic aspects, dimensional tolerances, in tribology (friction, wear and lubrication), fatigue, corrosion, fluids flow, heat transfer and optical properties of surfaces. The aim of this work is to use the three-dimensional Laser scanning as a tool for development and characterization of textures applied to Product Design. In respect to texture development, the goal was to understand the mechanisms of three-dimensional patterns generation and to develop a methodology to it. In respect to texture characterization, it was possible to develop a roughness parameters measurement system, through three-dimensional Laser scanner, aiming at the attainment of quantitative data. With roughness standards scanning and its data processing, it was possible to conclude that the operation limit of the used equipment occurs with average roughness (Ra) of the order of 5μm with an error of 10%. The roughness analysis results and conclusions had been basic for the understanding of the digital points processing mechanism. Due to these data it was possible to carry better quality to three-dimensional surfaces scanning. One can observe that this study brought contributions to the product development area, since texturing can promote differentiated and innovative devices, as well as provide a bigger interaction between product-user, stimulating tact and visual perceptions. The development of a methodology for texture acquisition, data processing, repetition module parameterization and CAD/CAM files generation also was an important contribution of the present work. Due to the development of a texture database it was understood the necessity of innovating in this area that, so far, did not make use of a systematic form to organize and to classify textures aiming at their application in industry. The innovative use of textures is promoted with the creation of this texture database, which stands to designers and engineersas a reference of a new proposal in product development. It is believed that with this work the research is stimulated, developing new ways both in Design and in Engineering.

A textura é considerada um aspecto da superfície associado ao toque e às sensações causadas por superfícies externas de objetos através do sentido do tato, exercendo grande influência na interação entre um produto e seu usuário. Neste sentido, a textura superficial pode ser considerada a “pele do objeto”, a interface entre o produto (material) e seu utilizador, capaz de transmitir diferentes sensações e percepções aos usuários. A aplicação de texturas, por alterar características superficiais do material, influencia também no desempenho dos produtos quando em uso. Pode-se verificar a influência da textura em aspectos econômicos, tolerâncias dimensionais, na tribologia (atrito, desgaste e lubrificação), fadiga, corrosão, escoamento de fluidos, transferência de calor e propriedades óticas das superfícies. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho é utilizar a digitalização tridimensional a Laser como ferramenta para desenvolvimento e caracterização de texturas aplicadas ao Design de Produtos. No que diz respeito ao desenvolvimento de texturas, foi intenção entender os mecanismos de geração de padrões tridimensionais e desenvolver uma metodologia para tal fim. Quanto à caracterização, foi possível desenvolver um sistema de medição de parâmetros de rugosidade, através de um scanner tridimensional a Laser, visando à obtenção de dados quantitativos. Através da digitalização e processamento de dados dos padrões de rugosidade foi possível concluir que o limite de operação do equipamento utilizado ocorre com rugosidades médias (Ra) da ordem de 5μm com erro médio de 10%. Os resultados e conclusões das análises de rugosidade foram fundamentais para o entendimento do mecanismo de processamento dos pontos oriundos da digitalização. Através destes dados foi possível realizar digitalizações com maior qualidade de superfícies tridimensionais. Observa-se que este estudo trouxe contribuição para a área de desenvolvimento de produtos, uma vez que através da texturização pode-se diferenciar e inovar artefatos, bem como promover uma maior interação entre produto-usuário, estimulando percepções táteis e visuais. O desenvolvimento de uma metodologia para aquisição de texturas, processamento de dados, parametrização de um módulo de repetição e geração de arquivos CAD/CAM também foi uma importante contribuição do presente trabalho. Através do desenvolvimento de um banco de texturas compreendeu-se a necessidade de inovar nesta área que, até então, não dispunha de uma forma sistemática para organizar e classificar as texturas visando à aplicação na indústria. O uso inovador das texturas é promovido com a criação deste banco de texturas,o qual se coloca como uma referência aos designers, engenheiros e demais projetistas de uma proposta nova na construção de produtos. Acredita-se que com este trabalho a pesquisa seja estimulada, desenvolvendo novos caminhos tanto na área do Design quanto da Engenharia. / Texture is considered an aspect of surface associated to touching and to sensations caused by external object surfaces through the sense of touch; exerting great influence in the interaction between a product and the consumers. In this way, the superficial texture may be considered the "skin of the object ", the interface between a product (material) and its user, capable to transmit different sensations and perceptions to people. The application of textures, due to change in superficial characteristics of materials, also influences in the product performance when it is in use. The influence of textures can be verified in economic aspects, dimensional tolerances, in tribology (friction, wear and lubrication), fatigue, corrosion, fluids flow, heat transfer and optical properties of surfaces. The aim of this work is to use the three-dimensional Laser scanning as a tool for development and characterization of textures applied to Product Design. In respect to texture development, the goal was to understand the mechanisms of three-dimensional patterns generation and to develop a methodology to it. In respect to texture characterization, it was possible to develop a roughness parameters measurement system, through three-dimensional Laser scanner, aiming at the attainment of quantitative data. With roughness standards scanning and its data processing, it was possible to conclude that the operation limit of the used equipment occurs with average roughness (Ra) of the order of 5μm with an error of 10%. The roughness analysis results and conclusions had been basic for the understanding of the digital points processing mechanism. Due to these data it was possible to carry better quality to three-dimensional surfaces scanning. One can observe that this study brought contributions to the product development area, since texturing can promote differentiated and innovative devices, as well as provide a bigger interaction between product-user, stimulating tact and visual perceptions. The development of a methodology for texture acquisition, data processing, repetition module parameterization and CAD/CAM files generation also was an important contribution of the present work. Due to the development of a texture database it was understood the necessity of innovating in this area that, so far, did not make use of a systematic form to organize and to classify textures aiming at their application in industry. The innovative use of textures is promoted with the creation of this texture database, which stands to designers and engineersas a reference of a new proposal in product development. It is believed that with this work the research is stimulated, developing new ways both in Design and in Engineering.

A textura é considerada um aspecto da superfície associado ao toque e às sensações causadas por superfícies externas de objetos através do sentido do tato, exercendo grande influência na interação entre um produto e seu usuário. Neste sentido, a textura superficial pode ser considerada a “pele do objeto”, a interface entre o produto (material) e seu utilizador, capaz de transmitir diferentes sensações e percepções aos usuários. A aplicação de texturas, por alterar características superficiais do material, influencia também no desempenho dos produtos quando em uso. Pode-se verificar a influência da textura em aspectos econômicos, tolerâncias dimensionais, na tribologia (atrito, desgaste e lubrificação), fadiga, corrosão, escoamento de fluidos, transferência de calor e propriedades óticas das superfícies. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho é utilizar a digitalização tridimensional a Laser como ferramenta para desenvolvimento e caracterização de texturas aplicadas ao Design de Produtos. No que diz respeito ao desenvolvimento de texturas, foi intenção entender os mecanismos de geração de padrões tridimensionais e desenvolver uma metodologia para tal fim. Quanto à caracterização, foi possível desenvolver um sistema de medição de parâmetros de rugosidade, através de um scanner tridimensional a Laser, visando à obtenção de dados quantitativos. Através da digitalização e processamento de dados dos padrões de rugosidade foi possível concluir que o limite de operação do equipamento utilizado ocorre com rugosidades médias (Ra) da ordem de 5μm com erro médio de 10%. Os resultados e conclusões das análises de rugosidade foram fundamentais para o entendimento do mecanismo de processamento dos pontos oriundos da digitalização. Através destes dados foi possível realizar digitalizações com maior qualidade de superfícies tridimensionais. Observa-se que este estudo trouxe contribuição para a área de desenvolvimento de produtos, uma vez que através da texturização pode-se diferenciar e inovar artefatos, bem como promover uma maior interação entre produto-usuário, estimulando percepções táteis e visuais. O desenvolvimento de uma metodologia para aquisição de texturas, processamento de dados, parametrização de um módulo de repetição e geração de arquivos CAD/CAM também foi uma importante contribuição do presente trabalho. Através do desenvolvimento de um banco de texturas compreendeu-se a necessidade de inovar nesta área que, até então, não dispunha de uma forma sistemática para organizar e classificar as texturas visando à aplicação na indústria. O uso inovador das texturas é promovido com a criação deste banco de texturas,o qual se coloca como uma referência aos designers, engenheiros e demais projetistas de uma proposta nova na construção de produtos. Acredita-se que com este trabalho a pesquisa seja estimulada, desenvolvendo novos caminhos tanto na área do Design quanto da Engenharia. / Texture is considered an aspect of surface associated to touching and to sensations caused by external object surfaces through the sense of touch; exerting great influence in the interaction between a product and the consumers. In this way, the superficial texture may be considered the "skin of the object ", the interface between a product (material) and its user, capable to transmit different sensations and perceptions to people. The application of textures, due to change in superficial characteristics of materials, also influences in the product performance when it is in use. The influence of textures can be verified in economic aspects, dimensional tolerances, in tribology (friction, wear and lubrication), fatigue, corrosion, fluids flow, heat transfer and optical properties of surfaces. The aim of this work is to use the three-dimensional Laser scanning as a tool for development and characterization of textures applied to Product Design. In respect to texture development, the goal was to understand the mechanisms of three-dimensional patterns generation and to develop a methodology to it. In respect to texture characterization, it was possible to develop a roughness parameters measurement system, through three-dimensional Laser scanner, aiming at the attainment of quantitative data. With roughness standards scanning and its data processing, it was possible to conclude that the operation limit of the used equipment occurs with average roughness (Ra) of the order of 5μm with an error of 10%. The roughness analysis results and conclusions had been basic for the understanding of the digital points processing mechanism. Due to these data it was possible to carry better quality to three-dimensional surfaces scanning. One can observe that this study brought contributions to the product development area, since texturing can promote differentiated and innovative devices, as well as provide a bigger interaction between product-user, stimulating tact and visual perceptions. The development of a methodology for texture acquisition, data processing, repetition module parameterization and CAD/CAM files generation also was an important contribution of the present work. Due to the development of a texture database it was understood the necessity of innovating in this area that, so far, did not make use of a systematic form to organize and to classify textures aiming at their application in industry. The innovative use of textures is promoted with the creation of this texture database, which stands to designers and engineersas a reference of a new proposal in product development. It is believed that with this work the research is stimulated, developing new ways both in Design and in Engineering.

O uso de assentos personalizados para cadeiras de rodas é recomendado para a prevenção de deformidades posturais, lesões cutâneas e limitação funcional de pessoas com deficiência. Esses assentos buscam aumentar a área de contato, diminuindo os picos de pressão sobre a pele e a deformação de tecidos profundos. Dado que cada usuário possui uma estrutura óssea particular, propõe-se desenvolver um processo de personalização desde a captura da geometria do paciente até a fabricação de um produto final. O método proposto ocorre através de Digitalização Tridimensional, utilização de sistemas de CAD/CAM para a reconstrução digital da geometria do usuário e posterior Usinagem CNC diretamente de espumas flexíveis de poliuretano. A metodologia aplicada partiu da análise dos processos de digitalização tridimensional, avaliando precisão, tempos e custos. Foram avaliados os métodos de Digitalização a Laser por Holografia Conoscópica, Digitalização a Laser por Triangulação, Digitalização com Luz Branca (Luz Estruturada), Digitalização Baseada em Fotografia e Digitalização por Contato. Analisaram-se espumas flexíveis de poliuretano de densidades 20 a 60 kg/m³, aprofundando o estudo na de 50kg/m³. Foram realizados ensaios de usinabilidade e determinados parâmetros de corte para as espumas. Após, usinaram-se protótipos e realizaram-se estudos de caso, com o acompanhamento de profissionais da saúde, utilizando as técnicas de mapeamento de pressão e termografia. Os resultados permitiram maior entendimento do comportamento das espumas flexíveis de poliuretano, bem como indicaram a viabilidade de sua usinagem CNC por meio de equipamentos e ferramentas convencionais. Puderam também ser observadas características específicas da digitalização de assentos, sugerindo a necessidade do uso de moldes de gesso para adequação postural do usuário. Tais moldes foram avaliados, apresentando variações de 3 a 4mm, devido ao processo manual. Os desvios ocorridos durante o processo de secagem, estabilizados em 24h, apresentaram a mesma ordem de grandeza. Os processos de digitalização tridimensional apresentaram precisões desde menores que 0,2 até cerca de 1mm, sendo que a usinagem CNC também correspondeu a este patamar. Foram recomendadas diretrizes para o fresamento das espumas flexíveis de poliuretano, as quais apresentaram comportamento contrário aos clássicos materiais de usinagem, de maior dureza. Sugere-se o uso de altas rotações (18000 a 24000 rpm), velocidades de avanço na ordem de 2000mm/min, com grandes profundidades de corte e grandes penetrações de trabalho. Os estudos de caso permitiram otimizar e validar o processo, gerando também diretrizes para a moldagem em gesso, visto que os assentos produzidos são cópias da geometria dos moldes. As análises termográficas ficaram em consonância com os ensaios de mapeamento de pressão, demonstrando a eficiência dos assentos personalizados. Tais assentos mostraram distribuir mais homogeneamente tanto a pressão quanto a temperatura, sugerindo menores riscos de lesão de pele para os usuários de cadeira de rodas. Espera-se que o processo proposto oportunize o tratamento de alto nível para pessoas com deficiência e que os assentos personalizados possam de fato levar ao usuário final a adequação postural, bem como o aumento do conforto e da qualidade de vida. / The use of custom seating for wheelchairs is recommended for prevention of postural deformities, skin lesions and functional limitations of people with disabilities. These seats intend to increase the contact area, reducing both the pressure peak on skin and the deep tissues deformation. Since each user has a particular bone structure, it is proposed the development of a customization process from the capture of patient geometry to the manufacture of a final product. The suggested method occurs through the three-dimensional scanning, the use of CAD/CAM systems for the digital reconstruction of user's geometry and later the CNC machining directly on flexible polyurethane foams. The applied methodology was based on the analysis of three-dimensional scanning processes, evaluating time, accuracy and costs. Methods of Laser Scanning by Conoscopic Holography, Laser Scanning by Triangulation, White Light Scanning (Structured Light), Photo-Based Scanning and Scanning by Contact were evaluated. Flexible polyurethane foams of densities from 20 to 60 were analyzed, making a profound study of the 50kg/m³ one. Machinability tests were performed and cutting parameters for foams were determined. Thereafter, prototypes were machined and case studies were accomplished, with health professionals assistance, using techniques of pressure and thermography mapping. Obtained results allowed a greater understanding of flexible polyurethane foams behavior and indicated the viability of its CNC machining by using conventional equipment and tools. Specific features of seats scanning could also be observed, suggesting the need of using plaster molds for the adjustment of user posture. These molds were evaluated, showing variations from 3 to 4 mm, due to the manual process. Occurred deviations during the drying process, which were stabilized in 24 hours, showed the same order of magnitude. Three-dimensional scanning processes showed accuracies from less than 0.2 to about 1 mm, and CNC also corresponded to this level. Some guidelines for flexible polyurethane foams milling, which behaved contrary to classical materials (tougher) machining, were recommended. The use of high spindle speeds (18000 - 24000) is suggested, feed rates in order of 2000 mm/min, as well as high depths of cut. Case studies allowed to optimize and validate the process, generating also plaster molding guidelines, since produced seats are copies of molds geometry. Thermographic analyses were consistent with the pressure mapping tests, demonstrating indeed that custom seats increase the contact area with the user. Such seats showed evenly distribute both pressure and temperature, suggesting lower risks of skin injury for wheelchair users. It is expected that the proposed process offers a high-level treatment for people with disabilities and that custom seats can actually lead an appropriate posture to the end user, as well as increase comfort and quality of life.

O uso de assentos personalizados para cadeiras de rodas é recomendado para a prevenção de deformidades posturais, lesões cutâneas e limitação funcional de pessoas com deficiência. Esses assentos buscam aumentar a área de contato, diminuindo os picos de pressão sobre a pele e a deformação de tecidos profundos. Dado que cada usuário possui uma estrutura óssea particular, propõe-se desenvolver um processo de personalização desde a captura da geometria do paciente até a fabricação de um produto final. O método proposto ocorre através de Digitalização Tridimensional, utilização de sistemas de CAD/CAM para a reconstrução digital da geometria do usuário e posterior Usinagem CNC diretamente de espumas flexíveis de poliuretano. A metodologia aplicada partiu da análise dos processos de digitalização tridimensional, avaliando precisão, tempos e custos. Foram avaliados os métodos de Digitalização a Laser por Holografia Conoscópica, Digitalização a Laser por Triangulação, Digitalização com Luz Branca (Luz Estruturada), Digitalização Baseada em Fotografia e Digitalização por Contato. Analisaram-se espumas flexíveis de poliuretano de densidades 20 a 60 kg/m³, aprofundando o estudo na de 50kg/m³. Foram realizados ensaios de usinabilidade e determinados parâmetros de corte para as espumas. Após, usinaram-se protótipos e realizaram-se estudos de caso, com o acompanhamento de profissionais da saúde, utilizando as técnicas de mapeamento de pressão e termografia. Os resultados permitiram maior entendimento do comportamento das espumas flexíveis de poliuretano, bem como indicaram a viabilidade de sua usinagem CNC por meio de equipamentos e ferramentas convencionais. Puderam também ser observadas características específicas da digitalização de assentos, sugerindo a necessidade do uso de moldes de gesso para adequação postural do usuário. Tais moldes foram avaliados, apresentando variações de 3 a 4mm, devido ao processo manual. Os desvios ocorridos durante o processo de secagem, estabilizados em 24h, apresentaram a mesma ordem de grandeza. Os processos de digitalização tridimensional apresentaram precisões desde menores que 0,2 até cerca de 1mm, sendo que a usinagem CNC também correspondeu a este patamar. Foram recomendadas diretrizes para o fresamento das espumas flexíveis de poliuretano, as quais apresentaram comportamento contrário aos clássicos materiais de usinagem, de maior dureza. Sugere-se o uso de altas rotações (18000 a 24000 rpm), velocidades de avanço na ordem de 2000mm/min, com grandes profundidades de corte e grandes penetrações de trabalho. Os estudos de caso permitiram otimizar e validar o processo, gerando também diretrizes para a moldagem em gesso, visto que os assentos produzidos são cópias da geometria dos moldes. As análises termográficas ficaram em consonância com os ensaios de mapeamento de pressão, demonstrando a eficiência dos assentos personalizados. Tais assentos mostraram distribuir mais homogeneamente tanto a pressão quanto a temperatura, sugerindo menores riscos de lesão de pele para os usuários de cadeira de rodas. Espera-se que o processo proposto oportunize o tratamento de alto nível para pessoas com deficiência e que os assentos personalizados possam de fato levar ao usuário final a adequação postural, bem como o aumento do conforto e da qualidade de vida. / The use of custom seating for wheelchairs is recommended for prevention of postural deformities, skin lesions and functional limitations of people with disabilities. These seats intend to increase the contact area, reducing both the pressure peak on skin and the deep tissues deformation. Since each user has a particular bone structure, it is proposed the development of a customization process from the capture of patient geometry to the manufacture of a final product. The suggested method occurs through the three-dimensional scanning, the use of CAD/CAM systems for the digital reconstruction of user's geometry and later the CNC machining directly on flexible polyurethane foams. The applied methodology was based on the analysis of three-dimensional scanning processes, evaluating time, accuracy and costs. Methods of Laser Scanning by Conoscopic Holography, Laser Scanning by Triangulation, White Light Scanning (Structured Light), Photo-Based Scanning and Scanning by Contact were evaluated. Flexible polyurethane foams of densities from 20 to 60 were analyzed, making a profound study of the 50kg/m³ one. Machinability tests were performed and cutting parameters for foams were determined. Thereafter, prototypes were machined and case studies were accomplished, with health professionals assistance, using techniques of pressure and thermography mapping. Obtained results allowed a greater understanding of flexible polyurethane foams behavior and indicated the viability of its CNC machining by using conventional equipment and tools. Specific features of seats scanning could also be observed, suggesting the need of using plaster molds for the adjustment of user posture. These molds were evaluated, showing variations from 3 to 4 mm, due to the manual process. Occurred deviations during the drying process, which were stabilized in 24 hours, showed the same order of magnitude. Three-dimensional scanning processes showed accuracies from less than 0.2 to about 1 mm, and CNC also corresponded to this level. Some guidelines for flexible polyurethane foams milling, which behaved contrary to classical materials (tougher) machining, were recommended. The use of high spindle speeds (18000 - 24000) is suggested, feed rates in order of 2000 mm/min, as well as high depths of cut. Case studies allowed to optimize and validate the process, generating also plaster molding guidelines, since produced seats are copies of molds geometry. Thermographic analyses were consistent with the pressure mapping tests, demonstrating indeed that custom seats increase the contact area with the user. Such seats showed evenly distribute both pressure and temperature, suggesting lower risks of skin injury for wheelchair users. It is expected that the proposed process offers a high-level treatment for people with disabilities and that custom seats can actually lead an appropriate posture to the end user, as well as increase comfort and quality of life.

O uso de assentos personalizados para cadeiras de rodas é recomendado para a prevenção de deformidades posturais, lesões cutâneas e limitação funcional de pessoas com deficiência. Esses assentos buscam aumentar a área de contato, diminuindo os picos de pressão sobre a pele e a deformação de tecidos profundos. Dado que cada usuário possui uma estrutura óssea particular, propõe-se desenvolver um processo de personalização desde a captura da geometria do paciente até a fabricação de um produto final. O método proposto ocorre através de Digitalização Tridimensional, utilização de sistemas de CAD/CAM para a reconstrução digital da geometria do usuário e posterior Usinagem CNC diretamente de espumas flexíveis de poliuretano. A metodologia aplicada partiu da análise dos processos de digitalização tridimensional, avaliando precisão, tempos e custos. Foram avaliados os métodos de Digitalização a Laser por Holografia Conoscópica, Digitalização a Laser por Triangulação, Digitalização com Luz Branca (Luz Estruturada), Digitalização Baseada em Fotografia e Digitalização por Contato. Analisaram-se espumas flexíveis de poliuretano de densidades 20 a 60 kg/m³, aprofundando o estudo na de 50kg/m³. Foram realizados ensaios de usinabilidade e determinados parâmetros de corte para as espumas. Após, usinaram-se protótipos e realizaram-se estudos de caso, com o acompanhamento de profissionais da saúde, utilizando as técnicas de mapeamento de pressão e termografia. Os resultados permitiram maior entendimento do comportamento das espumas flexíveis de poliuretano, bem como indicaram a viabilidade de sua usinagem CNC por meio de equipamentos e ferramentas convencionais. Puderam também ser observadas características específicas da digitalização de assentos, sugerindo a necessidade do uso de moldes de gesso para adequação postural do usuário. Tais moldes foram avaliados, apresentando variações de 3 a 4mm, devido ao processo manual. Os desvios ocorridos durante o processo de secagem, estabilizados em 24h, apresentaram a mesma ordem de grandeza. Os processos de digitalização tridimensional apresentaram precisões desde menores que 0,2 até cerca de 1mm, sendo que a usinagem CNC também correspondeu a este patamar. Foram recomendadas diretrizes para o fresamento das espumas flexíveis de poliuretano, as quais apresentaram comportamento contrário aos clássicos materiais de usinagem, de maior dureza. Sugere-se o uso de altas rotações (18000 a 24000 rpm), velocidades de avanço na ordem de 2000mm/min, com grandes profundidades de corte e grandes penetrações de trabalho. Os estudos de caso permitiram otimizar e validar o processo, gerando também diretrizes para a moldagem em gesso, visto que os assentos produzidos são cópias da geometria dos moldes. As análises termográficas ficaram em consonância com os ensaios de mapeamento de pressão, demonstrando a eficiência dos assentos personalizados. Tais assentos mostraram distribuir mais homogeneamente tanto a pressão quanto a temperatura, sugerindo menores riscos de lesão de pele para os usuários de cadeira de rodas. Espera-se que o processo proposto oportunize o tratamento de alto nível para pessoas com deficiência e que os assentos personalizados possam de fato levar ao usuário final a adequação postural, bem como o aumento do conforto e da qualidade de vida. / The use of custom seating for wheelchairs is recommended for prevention of postural deformities, skin lesions and functional limitations of people with disabilities. These seats intend to increase the contact area, reducing both the pressure peak on skin and the deep tissues deformation. Since each user has a particular bone structure, it is proposed the development of a customization process from the capture of patient geometry to the manufacture of a final product. The suggested method occurs through the three-dimensional scanning, the use of CAD/CAM systems for the digital reconstruction of user's geometry and later the CNC machining directly on flexible polyurethane foams. The applied methodology was based on the analysis of three-dimensional scanning processes, evaluating time, accuracy and costs. Methods of Laser Scanning by Conoscopic Holography, Laser Scanning by Triangulation, White Light Scanning (Structured Light), Photo-Based Scanning and Scanning by Contact were evaluated. Flexible polyurethane foams of densities from 20 to 60 were analyzed, making a profound study of the 50kg/m³ one. Machinability tests were performed and cutting parameters for foams were determined. Thereafter, prototypes were machined and case studies were accomplished, with health professionals assistance, using techniques of pressure and thermography mapping. Obtained results allowed a greater understanding of flexible polyurethane foams behavior and indicated the viability of its CNC machining by using conventional equipment and tools. Specific features of seats scanning could also be observed, suggesting the need of using plaster molds for the adjustment of user posture. These molds were evaluated, showing variations from 3 to 4 mm, due to the manual process. Occurred deviations during the drying process, which were stabilized in 24 hours, showed the same order of magnitude. Three-dimensional scanning processes showed accuracies from less than 0.2 to about 1 mm, and CNC also corresponded to this level. Some guidelines for flexible polyurethane foams milling, which behaved contrary to classical materials (tougher) machining, were recommended. The use of high spindle speeds (18000 - 24000) is suggested, feed rates in order of 2000 mm/min, as well as high depths of cut. Case studies allowed to optimize and validate the process, generating also plaster molding guidelines, since produced seats are copies of molds geometry. Thermographic analyses were consistent with the pressure mapping tests, demonstrating indeed that custom seats increase the contact area with the user. Such seats showed evenly distribute both pressure and temperature, suggesting lower risks of skin injury for wheelchair users. It is expected that the proposed process offers a high-level treatment for people with disabilities and that custom seats can actually lead an appropriate posture to the end user, as well as increase comfort and quality of life.

Entende-se que ao assumir uma atitude faça-você-mesmo, bem como táticas de apropriação e princípios maker, é possível uma aproximação e maior interação dos museus com a sociedade contemporânea, podendo oferecer uma renovação participativa e contínua de processos. Isto tudo, sem demandar grandes investimentos, motivando os participantes a aprender fazendo e a compartilhar o conhecimento. O uso de uma técnica de digitalização tridimensional faça-você-mesmo, além de trazer agregada a atitude, possibilita a valorização do acervo museológico. Um objeto da coleção torna-se, então, capaz de transpor sua singularidade para alcançar distâncias além das geográficas, levando para o público seu conhecimento para valorização e conscientização de salvaguardar o acervo. Neste sentido, esta pesquisa contempla o desafio de propor diretrizes projetuais para o uso da digitalização 3D faça-você-mesmo em diferentes tipologias de acervos museológicos. Essas diretrizes foram construídas a partir de informações levantadas em experimentos e entrevistas, posteriormente, trabalhadas através de um processo criativo realizado num workshop no Museu Júlio de Castilhos, instituição museológica mais antiga do Rio Grande do Sul, e, por fim, diretrizes e resultados do workshop passam por um refinamento para a confecção de um framework de diretrizes projetuais. O perfil da instituição participante das atividades da pesquisa foi estabelecido por sua variedade de coleção, por apresentar peças com diferentes características físicas, químicas e morfológicas. Os resultados obtidos indicaram a oportunidade de tornar o acervo do museu mais acessível ao público de forma segura, possibilitando diferentes atividades educativas, maior disponibilidade, alcance para as pesquisas e maior conhecimento do acervo do museu. / It is understood that by taking a do-it-yourself attitude, as well as appropriation tactics and maker principles, it is possible to approach and interact more museums with contemporary society and can offer a participatory and continuous renewal of processes. All this, without demanding large investments, motivating participants to learn by doing and sharing knowledge. The use of a three-dimensional digitization technique do-it-yourself, in addition to bringing aggregates to the attitude, makes possible the valuation of the museological collection. An object of the collection becomes able to transpose its singularity to reach distances beyond the geographic ones, taking to the public its knowledge for valuation and awareness to safeguard these collections. In this sense, this research contemplates the challenge of proposing design guidelines for the use of do-it-yourself 3D digitization to be used in different types of museums. These guidelines were constructed from information collected in experiments and interviews, later worked through a creative process carried out in a workshop at the Júlio de Castilhos Museum, the oldest museum in Rio Grande do Sul, and, finally, guidelines and results of the workshop will go through a refinement for the creation of a framework of design guidelines. The profile of the institution participating in the research activities was established by its collection variety, because it presents pieces with different physical, chemical and morphological characteristics. The results indicated the opportunity to make the museum's collection more accessible to the public in a safe way, allowing different educational activities, greater availability, scope for research and greater knowledge of the museum's collection.

A modelagem de geometrias da natureza pode ser um processo complexo devido ás características orgânicas dos elementos. Propõe-se com essa dissertação identificar geometrias espaciais que sigam o padrão de crescimento espiral observado na natureza, utilizando as Tecnologias 3D como ferramentas para o processo de projeto. Para a execução do trabalho foram investigadas os Métodos de Biônica, Crescimento Espiral e a Sequência de Fibonacci, Engenharia Reversa e Design Paramétrico. O processo de representação dos elementos foi realizado em conformidade com a Metodologia para o Desenvolvimento de Produtos Baseados no Estudo da Biônica com o acréscimo das tecnologias de digitalização tridimensional e de processamento de nuvem de pontos, complementado pela parametrização de superfícies à base de curvas. Foram utilizados três processos para modelagem de curvas paramétricas representadas (i) pelo desenho de linhas sobre a malha digitalizada em 3D, (ii) por programação visual no software Grasshopper e (iii) por programação com scripts Python. Foi avaliada como melhor alternativa para o Design Paramétrico a utilização da programação visual otimizada com a programação por scripts, a qual apresentou melhor aproximação entre as curvas analisadas. Estudos de casos realizados com elementos da natureza (abacaxi e pinha) demonstraram a viabilização do método. Desta maneira a sistematização do conhecimento permitirá a proposição de um modelo paramétrico baseado na Biônica para fase inicial de inspiração e concepção de alternativas do projeto de produto. / Modeling the geometries of nature can be a complex process due to the organic characteristics of the elements. It is proposed with this dissertation to identify spatial geometries that follow the pattern of spiral growth observed in nature, using 3D Technologies as tools for the design process. For the execution of the work were investigated the Bionics, Spiral Growth and Fibonacci Sequence, Reverse Engineering and Parametric Design. The process of representation of the elements was carried out in accordance with the Methodology for the Development of Products Based on the Study of the Bionics with the addition of the technologies of three-dimensional digitization and processing of cloud of points, complemented by the parameterization of surfaces based on curves. Three methods were used for modeling parametric curves represented by (i) the drawing of lines on the 3D scanned mesh, (ii) by visual programming in the Grasshopper software and (iii) by programming with Python scripts. It was evaluated as the best alternative for Parametric Design the use of optimized visual programming with programming by scripts, which presented better approximation between the analyzed curves. Case studies carried out with nature elements (pineapple and pine cone) demonstrated the viability of the method. In this way the systematization of the knowledge will allow the proposition of a parametric model based on the Bionics for the initial phase of inspiration and design of alternatives of the product design.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um método para a usinagem a laser de modelos 3D em máquinas galvanométricas pós-objetivas, por meio da gravação de múltiplas camadas bidimensionais. Foi realizado um estudo para estabelecer os parâmetros de processo por meio de ensaios e ajustes no equipamento utilizado. Com o desenvolvimento de um dispositivo para controle do deslocamento vertical da mesa de trabalho, foi possível determinar com exatidão o ponto focal, bem como o passo da máquina (altura da camada). O substrato utilizado no estudo foi o PMMA Poli(metacrilato de metila) com um laser de CO2 de 43 W. Foram ensaiados os parâmetros de largura e profundidade dos rasgos formados pelo laser, bem como o ângulo de incidência. Foi possível determinar a profundidade da camada usinada em função dos parâmetros avaliados, bem como produzir modelos 3D com camadas de até 0,2 mm (com velocidade de 100 m/min e espaçamento entre linhas de 0,04 mm). Análises dimensionais foram realizadas por digitalização tridimensional, as quais mostraram erros médios na ordem de 0,1 mm nas peças produzidas. O resultado evidencia o potencial desta pesquisa ao propiciar a criação de uma nova funcionalidade para máquinas de gravação a laser, por exemplo, para fab labs e laboratórios de criação e design, para confecção de pequenos protótipos. / This work consists of a method development for laser machining of 3D models in post-objective galvanometric equipments through the engraving of multiple two-dimensional layers. A study was carried out to establish process parameters by means of tests and adjustments in the equipment used. With the development of a device to control vertical displacement of the work table it was possible to determine accurately the focal point and the step of the machine table (layer height). The material used in the study was PMMA, Poly(methyl methacrylate), with a 43 W CO2 laser. The parameters tested were width and depth of the slots formed by the laser as well as angle of incidence. It was possible to determine machined layer depth as a function of the evaluated parameters and to produce 3D models with layers up to 0.2 mm (with 100 m/min speed and 0.04 mm spacing between rows). Dimensional analyzes performed by 3D scanning showed average errors in the order of 0.1 mm. The result evidences the potential of this research by providing a new functionality for laser engraving machines, e.g. for making small prototypes in fab labs and design laboratories.

O Rio Grande do Sul possui um enorme potencial na exploração de material gemológico. Municípios como Ametista do Sul e Salto do Jacuí extraem mais da metade do volume de ágata e ametista comercializadas mundialmente. Nesse mesmo contexto o município de Soledade se consolida como Polo Comercial desse tipo de material, existindo empresas (no estudo realizado foram encontradas cerca de 180) relacionadas com exportação e beneficiamento de material gemológico. No entanto grande parte dessas empresas exporta esse material com pouco beneficiamento, não valorizando as peças, que são beneficiadas no exterior, muitas vezes voltando ao Brasil para serem comercializadas com um alto valor agregado devido ao Design e a tecnologia empregada. Com investimentos em pesquisa, tecnologia e Design, assim como capacitação de mão de obra, é possível realizar no Brasil beneficiamentos de qualidade, gerando produtos diferenciados que podem ser exportados ou comercializados internamente a um preço competitivo e adequado. Nesse sentido o objetivo desse trabalho é mostrar a aplicação da tecnologia de digitalização tridimensional para o design e lapidação de gemas, obtendo o máximo de aproveitamento e valorizando o material nas nos municípios do Rio grande do sul que extraem e comercializam as gemas. No Centro Tecnológico de Pedras, Gemas e Joias do Rio Grande do Sul foram realizados testes com digitalizador HandyScan, obtendo modelos virtuais de gemas marteladas de ametista e citrino com bastante precisão. Os resultados obtidos mostram o grande potencial dessa ferramenta em fornecer modelos virtuais de gemas, possibilitando o cálculo e o projeto de sua lapidação antes do seu corte, diminuindo perdas e erros no processo de lapidação. / Rio Grande do Sul has a huge potential regarding gemological material exploration. Municipalities as Ametista do Sul and Salto Jacuí extract more than half of the volume of agate and amethyst sold worldwide. In this context the town of Soledade is consolidated as a Commercial Polo of the material and there are companies (in the research done were found about 180) related with exporting and processing gemological material. However most of these companies export this material with little improvement, not valuing the parts, which are benefit in foreign countries, often returning to Brazil to be marketed with a high added value due to the applied design and technology. Investments in research, technology and design, as well as training of manpower can be achieved in Brazil benefit from quality, create differentiated products that can be exported or commercialized internally at an appropriate price and competitive. In this sense the objective of this research is to show the application of threedimensional scanning technology to gems design and polishing, getting the maximum utilization and valuing to the material in its extraction region. In the Technology Center of Rocks, Gems and Jewelry of Rio Grande do Sul (CTPedras), tests were performed with Handyscan scanner, obtaining virtual models of hammered amethyst and citrines gems with plenty of accuracy. The results show the great potential of this tool to provide virtual models of gems, enabling the calculation and project of gemcut before its cut, reducing losses and errors in gemcut process.