A produção industrial de edificações pré-fabricadas requer que sejam executados, durante a fase de pesquisa e desenvolvimento, mockups e protótipos para que os responsáveis possam avaliar o desempenho dos componentes, durante a montagem. São tarefas típicas de artesanato, elaboradas à margem das linhas de produção industrial. A indústria de edificações, seja por processos muito ou pouco industrializados, não mostra preferência pelo uso de softwares de manufatura para elaboração de seus projetos.Muitas empresas preferem os softwares de desenho bidimensional ou os softwares com tecnologia BIM. Neste contexto o objetivo desta dissertação é demonstrar como o uso de software de manufatura contribui para a eficiência da prototipagem digital na produção de casas pré-fabricadas. São analisados quatro sistemas: estrutura; revestimentos verticais portáteis; forro magnético; e guarda corpo transparente para uma edificação de alta eficiência energética pré-fabricada, portátil, cujos projetos foram desenvolvidos com auxílio de software de manufatura onde a interoperabilidade entre o projeto e os meios de produção digital foram determinantes para alcançar o resultado obtido. Com auxílio do software de manufatura, os testes de avaliação de montagem foram executados utilizando componentes digitais, modelados com as informações sobre a forma e as características físicas dos materiais utilizados. O método utilizado, onde as avaliações de desempenho se realizaram partir de componentes digitais, com baixo custo e boa velocidade de produção, assegurou a qualidade da produção dos componentes físicos. Como resultado, uma equipe de 20 alunos, sem especialização na produção de edificações, montou uma edificação de alta eficiência energética, com área interna de 45 m2, em 150 horas, durante uma competição internacional entre universidades realizada em setembro de 2012 em Madri. Valorizou-se o ato de projetar. O projeto, utilizado como a principal ferramenta para tomada de decisões relacionadas com a produção, viabilizou a aplicação do método. A correta utilização dos recursos de projeto por meios digitais permite projetar cenários virtuais confiáveis antes de produzi-los com segurança. / Physical models (mock-ups and prototypes) are usually employed during design and development phases of prefab homes in order to assess the performance of the components during assembly phase.These are typical examples of craft developed on the margins of industrial processes.The building industry, regardless of level of industrialization, actually does not have shown preference in using manufacturing software for design development; many companies prefer two-dimensional CAD software or BIM system-based software. In this context, the aim of this dissertation is to demonstrate how the use of manufacturing software contributes to the efficiency of digital prototyping in the production of prefab homes. Four systems of an energy-efficient prefab home were analyzed: structure, portable vertical coatings, roof panels with magnetic attachment devices and transparent guardrails. The design of these systems were developed using manufacturing software whose interoperability with CNC machines was crucial to the achievement of the project´s goals. The assessment of the assembly process of the systems was made by means of manufacturing software using digital components modeled as from the shape of the designed components and of the physical characteristics of materials.Assembly simulations were made by using digital prototyping, avoiding expensive and time-consuming processes of producing and assessment physicalmodels.As a result a team of 20 students, not specialized in the production of buildings, have assembled an energy efficient house, with floor area of 45 m2, in 150 hours, during an international competition among universities held in Madrid, September 2012. Application of the method was possible due to the valuation of the team work during the design phase, when the main decisions concerning production were taken. The correct use of digital prototyping resources enables users to try reliable scenarios and ensure safety conditions during production.

A necessidade deste trabalho se fez no setor de Planejamento de Fluxo de Materiais e Embalagens (PFME), que pertence ao departamento de engenharia de manufatura de uma filial de montadora instalada no Brasil. Neste setor existe a necessidade de se obter peças protótipo em um menor espaço de tempo possível para realização dos ensaios estáticos dos protótipos das embalagens especiais, uma vez que as embalagens precisam acondicionar as peças produzidas a partir da fase de preparação da produção em série do automóvel (pré-série ou PVS). Neste trabalho, a partir do estudo das tecnologias de Rapid Prototyping (RP) - Prototipagem Rápida (RP) e Rapid Tooling (RT) Ferramental Rápido (RT) é selecionada a técnica mais adequada para se atender às necessidades deste setor. Para isto, algumas condições de contorno foram consideradas: a aplicação das técnicas de RP e RT foram restringidas às peças externas do carro como portas, tampas dianteiras, traseiras e pára-lama e as fontes fornecedoras consultadas encontram-se no mercado doméstico. Com base em um estudo de caso pode-se validar esta proposta. Os resultados obtidos com a aplicação da técnica de ferramental rápido Vacuum Bagging foram uma redução média de 4,5 meses na obtenção das peças protótipo e uma redução global dos custos de aquisição de aproximadamente R$ 100.000,00. / The need of this work was made in the material flow planning and packing (PFME) section, that belongs to the manufacture engineering department of an assembler company installed in Brazil. In this sector, there is a growing need to obtain prototype parts in the shortest time possible in order to carry out static prototype tests of the special packing, since these racks need to be ready to assist the preparation phase of the series production of the vehicle (pre series or PVS). In this work, beginning from the study of Rapid Prototyping (RP) and Rapid Tooling (RT) technologies is selected the technique more adequate to assist to the needs of this section. For that purpose, some limiting conditions were considered: the application of the RP and RT techniques is limited to the external parts of the vehicle, such as doors, front and back hoods and fenders, and the consulted suppliers should be available in the domestic market. Based in a case study this proposal could be validated. The obtained results with the applied Rapid Tooling Vacuum Bagging technique were a medium reduction of 4,5 months in the prototype parts acquisition and a global reduction in the acquisition costs of approximately R$ 100.000,00.

O objetivo neste estudo foi comparar modelos de prototipagem, originados a partir de dados obtidos em exames de tomografia volumétrica (TV) e tomografia computadorizada (TC), a fim de verificar a precisão de reprodutibilidade destas tecnologias. Uma mandíbula seca foi submetida aos exames de TV (NewTom 9000? QR, Itália) e TC (Select SP-Elscint, Israel). Os dados obtidos nos exames foram manipulados em dois sistemas de tratamento de imagem, o 3D- Analyze (Mayo Clinic, E.U.A.) e o InVesalius (CenPRA, Brasil) e confeccionados protótipos, em duas diferentes tecnologias (SLS - sinterização seletiva a laser e 3DP - impressão tridimensional). A mandíbula seca (padrão ouro) e os oito conjuntos de protótipos gerados, sendo I-TC-Analyze?3DP; II-TC-Invesalius?3DP; III-TC-Analyze?SLS; IVTC- Invesalius-SLS; V-TV-Analyze?3DP; VI-TV-Invesalius?3DP; VIII-TV-Analyze? SLS; VIII-TV-Invesalius-SLS, foram submetidos a processos de engenharia reversa com a finalidade de digitalizar as superfícies dos objetos para uma comparação de cada modelo de prototipagem produzido com o padrão ouro, com precisão de 0,001mm. Os desvios de até 1mm e até 2mm foram calculados, comparados e analisados estatisticamente os erros percentuais. Os modelos de prototipagem rápida originados por meio da obtenção de dados de exames de tomografia computadorizada são mais precisos que os modelos de prototipagem originados por meio de dados de exames de tomografia volumétrica. / The purpose of this study is to compare rapid prototyping models created from cone beam computerized tomography (CBCT) and multislice computerized tomography (CT) data, in order to verify the accuracy of these technologies. A dry skull mandible was submitted in a CBCT (NewTom ? QR, Italy) and CT (Select SP-Elscint, Israel) exams. The tomographies data were processed by two different Medical Image processing systems, 3D-Analyze (Mayo Clinic, U.S.A.) and InVesalius (CenPRA, Brazil). Rapid prototypes models were built in two different rapid prototyping technologies, 3D Printer (3DP) and Selective Laser Sintering (SLS). The dry skull mandible (gold standard) and the eight prototypes, as follows; I-CT-Analyze?3DP; IICT- Invesalius?3DP; III-CT-Analyze?SLS; IV-CT-Invesalius-SLS; V-CBCT-Analyze? 3DP; VI-CBCT-Invesalius?3DP; VIII-CBCT-Analyze?SLS; VIII-CBCT-Invesalius-SLS, were submitted to a reverse engineering process aimed to digitalize the surfaces of the objects to compare each rapid prototype model with the gold standard with a precision of 0.001mm. Percentage deviations errors until 1.0mm and 2.0mm were calculated, compared and statistically analyzed. The prototyped models obtained with multislice computerized tomography data shows more accuracy than those obtained with data from cone beam computerized tomography.

Este trabalho avaliou a aplicação das tecnologias de prototipagem rápida por Impressão 3D e FDM (Fused Deposition Modeling) na produção de moldes rápidos. Esta avaliação foi feita com base nas qualidades das peças obtidas por vazamento nos moldes produzidos, bem como nas limitações encontradas em suas utilizações. Foram estabelecidas as principais diferenças do ponto de vista de qualidade, custos, tempos gastos e praticidade. Foram construídos moldes para peças que contemplando vários graus de dificuldades. Para cada ferramental foram obtidos lotes de peças, através dos quais foram analisadas e comparadas as qualidades dos protótipos. / This work evaluated the application of the Rapid Prototyping technologies 3D printer and FDM (Fused Deposition Modeling) in the rapid manufacturing of molds. This evaluation is based on the quality of the parts molded, as well as in the limitations found in the molds applications. As result the main differences related to quality, and usability was established. The molds produced parts with different degrees of geometric difficulties. For each mold, a few prototypes were produced and their qualities compared.

Esta pesquisa aborda a concepção e implementação do Método de Esqueletotipação, visando aumentar a qualidade das transformações de modelos em códigos-fonte no desenvolvimento de software embarcado baseado em modelos. A partir da experimentação em um estudo de caso de sistemas embarcados, envolvendo três experimentos, foi possível constatar tanto aumentos na qualidade dos códigos-fonte gerados, quanto melhorias nas abordagens transformacionais de modelos por meio de cinco diferentes contribuições. A primeira contribuição foi a implementação do Método de Esqueletotipação, para o desenvolvimento de software embarcado baseado em modelos. A segunda envolveu o Padrão de Projeto (Design Pattern) Esqueletotipador, para preparação da transformação de modelos em códigos-fonte. A terceira foi o desenvolvimento da Técnica de Esqueletosincronização, para geração híbrida, de forma manual e automática, de códigos-fonte. A quarta contribuição integrou as três anteriores, na Abordagem de Esqueletotransformação, para propiciar a tradução de modelos em códigos-fonte, baseando-se na filosofia da Arquitetura Dirigida a Modelos (Model-Driven Architecture - MDA). A quinta e última propiciou a verificação da Aplicação do Método de Esqueletotipação no estudo de caso de sistemas embarcados.

Additive Manufacturing Technologies (AMT) are a collection of manufacturing processes driven by CAD data to produce physical models and parts by means of additive techniques. They are based on a layer-by-layer material consolidation process instead of the traditional methods. Due to machine and material developments, such processes may be used to produce final products, not only prototypes. The use of AMT to produce end-use parts is known as Rapid Manufacturing (RM). The main advantages AMT are related to the ability to build geometrically complex shapes without tooling and with high process automation. At small lot sizes, such as with customized products, traditional manufacturing technologies become expensive due to high costs of required tooling. Small lot sizes and complex shaped parts are typical features encountered in the aircraft industry. Nowadays, two Additive Manufacturing Technologies are able to process plastic materials which comply flammability requirements: Fused Deposition Modeling (FDM) and Selective Laser Sintering (SLS). The main objective of this work is to propose a decision support method based on processes technological information concerning Rapid Manufacturing of plastic parts for aircraft cabin interiors. Thus, both FDM and SLS process are compared regarding their functionality (software interface), tensile strength, accuracy and part definition, surface roughness, build time and costs. The analyzed materials are the Polyamide with flame retardant (PA2210FR) additives and the Polyphenylsulfone (PPSF) for SLS and FDM process respectively. These materials were selected because they were the available flame retardant materials for AMT as the beginning of this work. A method is proposed to consider AMT possible advantages and restrictions when considering the manufacturing process. It is proposed that design modifications to improve part';s functionality or performance may be manufactured by AMT. Further, the method proposes the decision procedure to evaluate quality, production time and cost. The author illustrates the method with examples on the selection of manufacturing technology to produce a customized decoration part and an air duct. Typical costs and manufacturing time of injection molding processes were also compared and analyzed with the proposed method. It is possible to define the break-even point, when conventional processes become preferred then AMT.

Modelamento médico é uma técnica utilizada por cirurgiões no auxílio da diagnose, comunicação com o paciente, estudos pré-operatórios, definição e simulação de procedimentos cirúrgicos, visando diminuir o tempo cirúrgico e de convalescença do paciente. Em aplicações mais recentes, esta técnica tem sido utilizada no desenvolvimento de próteses personalizadas, possibilitando que reconstituições de grande complexidade sejam feitas de maneira rápida e segura. Resumidamente, a técnica consiste em produzir um protótipo em terceira dimensão do tecido ou deformidade em estudo. Utiliza-se hoje de modernas tecnologias como tomografia computadorizada e prototipagem rápida entre outras, representando um exemplo significativo de integração entre diferentes áreas do conhecimento. Este trabalho apresenta e discute o modelamento médico no que se refere às suas aplicações, enfocando a integração entre as tecnologias de prototipagem rápida, engenharia reversa (RE) e projeto e engenharia assistidos por computador (CAD/CAE). É feita uma descrição dos procedimentos de geração dos modelos médicos usando técnicas de prototipagem rápida a partir de dados obtidos de tomografia computadorizada, e um estudo de sua precisão dimensional e geométrica. São explorados os recursos possibilitados pela integração com sistemas CAD/CAE, e apresentadas aplicações reais das técnicas na área de cirurgias craniofaciais, evidenciando as vantagens de sua utilização e validando os procedimentos propostos. / Medical modeling is a technique used by surgeons in the diagnosis, communication with the patient, preoperative studies, definition and simulation of surgical procedures. It helps to reduce the operative and convalescence time. It consists of producing a prototype in third dimension of the tissue or deformity in study. In some more recent applications, this technique has been used to develop customized prosthesis, enabling that quite complex reconstructions can be made in a safe and fast way. Nowadays, it uses modern technologies as the computer tomography and rapid prototyping, and it represents significant example of integration among different areas of the knowledge. This work presents the medical modeling and discusses its applications, with emphasis in the integration of the technologies of rapid prototyping, reverse engineering (RE) and computer aided design and engineering (CAD/CAE). It is made a description of the procedures to generate the medical models using rapid prototyping techniques starting from computer tomography data, and a study regarding the dimensional and geometric precision of the medical models generated by rapid prototyping. The advantages of the integration with CAD/CAE technologies are shown and a case study is developed aiming to validate the proposed procedures.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-08-01T16:39:19Z No. of bitstreams: 1 Isadora Longo Makariewicz_.pdf: 7293904 bytes, checksum: 55f13fd2bd39f0165d73c068dc2be190 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-01T16:39:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Isadora Longo Makariewicz_.pdf: 7293904 bytes, checksum: 55f13fd2bd39f0165d73c068dc2be190 (MD5) Previous issue date: 2018-03-14 / Nenhuma / O surgimento das novas tecnologias tem trazido à tona questionamentos sobre a forma como são desenvolvidos os novos negócios. Consumidores exigentes e acesso global aos mercados são algumas das transformações dos negócios contemporâneos que tornam os planos e os projetos tradicionais incapazes de acompanhar essas modificações. Se, por um lado, a sociedade mostra um desenvolvimento nitidamente acelerado em diversos campos, por outro, as organizações, que supostamente devem prosperar em meio a esse cenário social, não acompanham de forma satisfatória essas transformações. Assuntos como modelos de negócios, inovação e estratégia tornam-se emergentes tanto para disciplinas como gestão quanto para o design. E, portanto, faz-se necessário novas interpretações e olhares para a construção de modelos de negócios. Sob essa prerrogativa, o design tem condições de colaborar com esse processo de construção de novos modelos de negócios. Muito pelo seu modo de agir, que está relacionado com maior propensão a correr riscos, assim como por seu olhar multidisciplinar, tanto para os problemas quanto para os projetos. Em relação ao modo como os designers agem, a pesquisa irá colocar uma lente na perspectiva do protótipo, como elemento capaz de revelar novos saberes sobre uma temática. O trabalho utilizou do expediente da prototipagem com ponto central, uma vez que o design se distingue pelo modo como ele opera. Portanto, o objetivo desta pesquisa foi explorar o papel da prototipagem na modelagem de negócios. Dessa forma, a fim de viabilizar o estudo, foi desenvolvido um workshop, com especialistas da gestão e do design, com o desafio de que os participantes construíssem um modelo de negócios a partir dos materiais disponibilizados. A partir do workshop proposto, foram realizados dois grupos focais, um com gestores e outro com designers, além da gravação dos dois grupos de trabalho que possibilitaram uma discussão sobre o papel dos materiais físicos, bem como o avanço na sofisticação e na compreensão das possibilidades das práticas de design. Os resultados alcançados sugerem que, apesar dos profissionais enxergarem distintas vantagens, ambos vislumbram a atividade produtiva na construção de modelos de negócios. Para os gestores, essa atividade tem maior potencial associada à ideia de finalização do que está sendo produzido, tendo o potencial de revelar novas ideias e sofisticação do modelo. Já os designers entendem que essa atividade faz parte da natureza de fazer design e colabora em diferentes momentos, sendo uma ótima opção para que pessoas com diferentes competências se entendam a partir do manuseio dos materiais para uma comunicação mais plural e rica. Tem potencial, também, para um processo criativo para que as ideias possam ser concretizadas a partir do recurso da tridimensionalidade, propiciando discussões que não seriam acessadas caso a representação da ideia fosse a partir de outro recurso visual. / The advent of new technologies has raised questions about how new businesses are developed. Demanding consumers and global market access are some of the transformations of contemporary business that make traditional plans and projects unable to keep up with these changes. If, on the one hand, society shows a markedly accelerated development in several fields, on the other, organizations, which are supposed to thrive in the midst of this social scene, do not satisfactorily follow these transformations. Issues such as business models, innovation and strategy become emerging for both management and design disciplines. And, therefore, new interpretations and views are necessary for the construction of business models. Under this prerogative, design is able to collaborate with this process of building new business models. Much by his way of acting, which is related to a greater propensity of taking risks, as well as by his multidisciplinary approach, both for problems, as for projects. Regarding the way designers act, this research will put a lens in the prototype perspective, as an element capable of revealing new knowledge on a thematics. The work used the prototyping procedure with center point, since the design is distinguished by the way it operates. Therefore, the objective of this research was to explore the role of prototyping in business modeling. Thus, in order to make the study viable, a workshop was developed with management and design specialists, with the challenge that the participants build a business model from the available materials. From the proposed workshop two focus groups were held, one with managers and the other with designers, in addition to the recording of the two working groups that enabled a discussion on the role of physical materials, as well as the advancement in sophistication and a better understanding of the possibilities of the practices of design. The results obtained suggest that, although the professionals see different advantages, both glimpse the productive activity in the construction of business models. For managers, this activity has greater potential associated with an idea of finalization of what is being produced, with the potential to reveal new ideas and sophistication of the model. Yet, the designers understand that this activity is part of the nature of designing and collaborate at different moments. Being a great option for people with different skills to understand from the handling of materials for a more plural and rich communication. It also has the potential for a creative process, so that ideas can be realized through the use of three-dimensionality, providing discussions that would not be accessed if the representation of the idea were from another visual resource.

Até recentemente as novas tecnologias de fabricação digital só eram encontradas na indústria e em algumas universidades. Hoje essas tecnologias estão cada vez mais acessíveis e baratas e têm se consolidado como grandes aliadas no processo de projeto em áreas como Arquitetura, Design e Engenharia. Ambientes como os Fab Labs têm auxiliado o processo de desenvolvimento de produto e a realização de experimentações através da prototipagem rápida e da fabricação digital, oferecendo de forma aberta, suporte na utilização de um conjunto de ferramentas digitais. Dessa forma, buscou-se, como objetivo geral neste trabalho, evidenciar o potencial dos Fab Labs como ambientes para o uso da fabricação digital e da prototipagem rápida no processo de projeto. Como forma de atingir esse objetivo, foi realizada uma pesquisa qualitativa, através de estudo de caso e por meio de entrevista com gestores de três Fab Labs situados no Brasil. Inicialmente, foi feita uma abordagem sobre temas como prototipagem rápida e fabricação digital, buscando o esclarecimento do tema e a formação do corpo teórico. A pesquisa bibliográfica abordou temas como tipos de protótipos e a importância do ato de prototipar. Os resultados obtidos por intermédio das entrevistas e das observações, apresenta considerações importantes em relação ao conceito Fab Lab enquanto potencializador no desenvolvimento de projetos. / Until recently the new digital manufacturing technologies were only found in the industry and some universities. Today these technologies are increasingly affordable and cheap and have been established as major allies in the design process in areas such as Architecture, Design and Engineering. Environments such as Fab Labs have aided the product development process and performing trials through rapid prototyping and digital fabrication, providing an open, support the use of a set of digital tools. Thus, it sought to, the general objective of this study was to highlight the potential of Fab Labs as environments for the use of digital manufacturing and rapid prototyping in the design process. In order to achieve this goal, a qualitative survey was conducted through case study and through interviews with managers of three Fab Labs located in Brazil. Initially, an approach on issues such as rapid prototyping and digital manufacturing was made, seeking the theme of enlightenment and the formation of the theoretical body. The literature has addressed such topics as types of prototypes and the importance of prototyping act. The results obtained through the interviews and observations, presents important considerations regarding the concept Fab Lab while potentiating the development projects.

O objetivo neste estudo foi comparar modelos de prototipagem, originados a partir de dados obtidos em exames de tomografia volumétrica (TV) e tomografia computadorizada (TC), a fim de verificar a precisão de reprodutibilidade destas tecnologias. Uma mandíbula seca foi submetida aos exames de TV (NewTom 9000? QR, Itália) e TC (Select SP-Elscint, Israel). Os dados obtidos nos exames foram manipulados em dois sistemas de tratamento de imagem, o 3D- Analyze (Mayo Clinic, E.U.A.) e o InVesalius (CenPRA, Brasil) e confeccionados protótipos, em duas diferentes tecnologias (SLS - sinterização seletiva a laser e 3DP - impressão tridimensional). A mandíbula seca (padrão ouro) e os oito conjuntos de protótipos gerados, sendo I-TC-Analyze?3DP; II-TC-Invesalius?3DP; III-TC-Analyze?SLS; IVTC- Invesalius-SLS; V-TV-Analyze?3DP; VI-TV-Invesalius?3DP; VIII-TV-Analyze? SLS; VIII-TV-Invesalius-SLS, foram submetidos a processos de engenharia reversa com a finalidade de digitalizar as superfícies dos objetos para uma comparação de cada modelo de prototipagem produzido com o padrão ouro, com precisão de 0,001mm. Os desvios de até 1mm e até 2mm foram calculados, comparados e analisados estatisticamente os erros percentuais. Os modelos de prototipagem rápida originados por meio da obtenção de dados de exames de tomografia computadorizada são mais precisos que os modelos de prototipagem originados por meio de dados de exames de tomografia volumétrica. / The purpose of this study is to compare rapid prototyping models created from cone beam computerized tomography (CBCT) and multislice computerized tomography (CT) data, in order to verify the accuracy of these technologies. A dry skull mandible was submitted in a CBCT (NewTom ? QR, Italy) and CT (Select SP-Elscint, Israel) exams. The tomographies data were processed by two different Medical Image processing systems, 3D-Analyze (Mayo Clinic, U.S.A.) and InVesalius (CenPRA, Brazil). Rapid prototypes models were built in two different rapid prototyping technologies, 3D Printer (3DP) and Selective Laser Sintering (SLS). The dry skull mandible (gold standard) and the eight prototypes, as follows; I-CT-Analyze?3DP; IICT- Invesalius?3DP; III-CT-Analyze?SLS; IV-CT-Invesalius-SLS; V-CBCT-Analyze? 3DP; VI-CBCT-Invesalius?3DP; VIII-CBCT-Analyze?SLS; VIII-CBCT-Invesalius-SLS, were submitted to a reverse engineering process aimed to digitalize the surfaces of the objects to compare each rapid prototype model with the gold standard with a precision of 0.001mm. Percentage deviations errors until 1.0mm and 2.0mm were calculated, compared and statistically analyzed. The prototyped models obtained with multislice computerized tomography data shows more accuracy than those obtained with data from cone beam computerized tomography.