As ferramentas computacionais utilizadas em diferentes áreas de pesquisa têm como vantagem sobre análises e ensaios reais a possibilidade de analisar sistemas em diferentes condições de forma mais ágil e com menor consumo de tempo e recursos. A modelagem óptica de dispositivos fotovoltaicos é bastante difundida. Existem diferentes trabalhos na área, com diferentes escopos e graus de detalhamento, que permitem a análise e melhor compreensão das diferentes etapas da conversão da radiação em energia elétrica, expandindo as possibilidades de otimização. No presente trabalho foi desenvolvida, em uma etapa inicial, uma metodologia computacional para análise óptica de módulos fotovoltaicos, para então, em uma segunda etapa, serem realizados estudos do desempenho de diferentes materiais inseridos no conjunto de camadas que compõe os módulos, através da metodologia. O modelo óptico que embasa o método tem como foco os módulos de silício monocristalino. Esses módulos agregam de três a quatro camadas transparentes sobre as células fotovoltaicas. Ao incidir nesse conjunto de camadas radiação é submetida a diferentes eventos de extinção, como função do comprimento de onda da radiação e ângulo de incidência, que devem ser previstos em um modelo de forma a obter-se resultados válidos de transmissividade. A metodologia propõe a realização de uma análise aprofundada dos fenômenos ópticos que ocorrem mediante a incidência de radiação em um módulo fotovoltaico de modo a auxiliar na análise da adequação e desempenho de diferentes materiais ao sistema óptico formado. A otimização da transmissão de radiação em um módulo fotovoltaico tem uma influência direta e significativa sobre a eficiência de tais dispositivos, justificando sua importância. A validação do modelo foi realizada através da literatura, em partes, e apresentou coerência com os resultados de referência. Foram produzidos na segunda etapa estudos de desempenho de materiais ou propriedades isoladamente. No primeiro estudo foram analisados três materiais para aplicação como filme de passivação sobre a célula, sendo eles Si3N4, SiO2, e TiO2; o filme de Si3N4 apresentou o melhor desempenho. O segundo estudo, de avaliação da influência do índice de refração do encapsulante na transmissividade do sistema, demonstrou que a variação desse parâmetro tem muito pouca influência. No terceiro estudo foi analisado o potencial dos materiais PDMS e TiO2 como filmes anti-reflexo sobre vidro. O PDMS gerou melhores resultados de transmissividade. Por fim um estudo de desempenho de um conjunto de materiais frente à mudança do espectro incidente foi realizado. Foi utilizado até então o espectro de referência, que foi então comparado a um espectro médio de um dia de equinócio da cidade de Porto Alegre. O desempenho do sistema foi em torno de 3% inferior em incidência normal. / Computational tools raise the possibility of studying and understanding systems under different conditions in a faster and less resource and time consuming way. The optical modeling of photovoltaic devices is a very developed issue, and paperworks and projects in different scopes e levels of detail were produced, providing a better understanding of the different steps of converting light into electricity, expanding optimization possibilities. For this project a computational methodology was developed, as an initial step, for the optical assessment of the transmission of radiation in photovoltaic modules. In a second step, studies were performed using the method as a tool for analyzing the system formed by the layers covering the cells embedded in modules. The optical model describes monocristalline silicon modules, which are constituted by three to four layers covering the cell. Once it penetrates the set of layers, incident light suffers different extinction phenomena, which are predicted in this model in order to generate valid results. It’s a function of wavelength and incidence angle of the incoming radiation. The model presented aims to deeply analyse and understand the optical phenomena light undergoes through its way from the external environment to the interior of the cell, supporting the process of observing the performance and adequacy of different materials as the referred layers. Optimizing transmission of radiation in a photovoltaic device plays a main role in increasing the efficiency of the energy conversion process, which is why it’s so important. The model was validated by literature in parts, and showed coherence within reference results. Studies were produced in a second step of this work, using the method, concerning optical issues, for the thin film on top of the cell, the refractive index of the encapsulating material, and the optical effect of coating the outer glass surface. In the first study Si3N4, SiO2 and TiO2 were analyzed; the Si3N4 film produced the best results. The second study, concerning encapsulant’s refractive index, demonstrates this parameter has a very weak influence in the system’s transmission. The third one observed the performance of two materials, PDMS and TiO2, as AR coating,. The PDMS film produced a better effect. At last, the best performance set of layers was analyzed under a representative spectral distribution of an equinox day of the city of Porto Alegre, considering so far it was used the standard. The transmission suffered a slight decrease, around 3%.

O crescente aumento na expectativa de vida da população vem exigindo melhorias e atualizações a diversas áreas da ciência. Em decorrência disso, verifica-se que as fronteiras entre as diferentes áreas do conhecimento estão cada vez mais tênues, permitindo a sinergia entre as áreas e ações cooperativas, proporcionando melhorias significativas na resposta dada à sociedade em geral. Tal fenômeno ocorre na área relacionada a implantes ortopédicos, onde equipes de médicos, programadores, designers e engenheiros vêm desenvolvendo conjuntamente técnicas auxiliares de planejamento e execução cirúrgica, seleção de materiais adequados para utilização como implantes, softwares de visualização gráfica médica, design e fabricação de implantes personalizados, bem como a otimização dos mesmos. Tais medidas, realizadas por grupos interdisciplinares, representam grande avanço para a ciência e para a qualidade de vida da população. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho foi o estudo das metodologias atualmente utilizadas para a obtenção de implantes personalizados para a reconstrução de defeitos craniofaciais. Buscou-se utilizar ferramentas da engenharia, design e computação gráfica para fornecer soluções para tais situações da área médica. Foram utilizadas técnicas de prototipagem rápida, sistema CAD/CAE/CAM, seleção de materiais, digitalização tridimensional a laser e softwares de visualização tridimensional de imagens médicas para o design e fabricação de implantes adaptáveis às necessidades individuais de cada paciente. Este trabalho estudou como os sistemas CAD/CAE/CAM e especialmente a prototipagem rápida, técnicas tradicionalmente utilizadas para aplicações industriais, podem contribuir para o aprimoramento de implantes ortopédicos. Foram estudados casos de diferentes pacientes com necessidade de reconstrução óssea facial decorrente de fraturas ou tumores. Seguindo o método tradicional de fabricação de implantes personalizados, modelos do crânio dos pacientes foram produzidos por prototipagem rápida e permitiram que os implantes fossem manualmente moldados para se adaptarem à estrutura anatômica do paciente em questão. Verificou-se a possibilidade de fabricação de implantes com alta complexidade geométrica, ocasionando melhora no posicionamento dos mesmos quando implantados, bem como redução no tempo de cirurgia. O método virtual de fabricação de implantes personalizados, estado da arte na área, foi utilizado para o design e fabricação de uma prótese de mandíbula. Tal método dispensou a utilização de modelos físicos do crânio do paciente, permitindo que a prótese fosse projetada em ambiente virtual e diretamente produzida no material adequado para ser implantado. As técnicas estudadas para a fabricação de implantes foram usinagem CNC seguida de moldagem, e sinterização seletiva a laser da liga Ti- 6Al-4V. Ambas as técnicas obtiveram resultados positivos, sendo que a usinagem CNC possui a vantagem de ser uma técnica largamente difundida no mercado. Os modelos produzidos por sinterização seletiva a laser apresentaram propriedades físicas adequadas para a aplicação (como densidade de 97%, por exemplo), além de possuírem vantagens intrínsecas à técnica, como a possibilidade de fabricação de modelos de grande complexidade geométrica, baixo peso (por possuírem vazios em seu interior), além de permitirem a fabricação de modelos otimizados, simulados previamente em ambiente virtual. / The increase in life expectancy of the general population is constantly demanding improvements and updates in different fields of the science. In this way, it is possible to observe that the borders among the different areas of the knowledge are very thin, leading to synergy between the areas and cooperative actions, resulting in improvements and better solutions for the problems of general society. This phenomenon occurs in the area related to orthopedic implants, where medical teams, programmers, designers and engineers develop together techniques to help on surgical planning and execution, selection of materials suitable for implantations, softwares for medical images, design and manufacturing of customized implants, as well as their optimization. These actions represent great improvements to science and to the life quality of the society. The objective of this work is to use engineering, design and computer graphic tools to give solutions for challenges in the medical field. Techniques such as rapid prototyping, CAD/CAE/CAM systems, material`s selection, three-dimensional laser scanning and medical softwares are used in order to design and manufacture customized orthopedic implants, suitable with the individual needs of each patient. This work investigated how CAD/CAE/CAM systems and rapid prototyping, techniques traditionally used for industrial applications, can help to improve orthopedic implants. Different cases of patients that needed facial reconstruction due to fractures or tumors were studied. According to the traditional method for production of customized implants, models of the patient skulls were manufactured through rapid prototyping, allowing to mould the implant directly on the physical model, so the implant could fit exactly in the patient`s anatomic structure. The feasibility of the manufacture of implants with high geometry complexity was also proved, leading to best fit of the implants in the patient during the surgery, as well as reduction of the surgery time. The virtual method for the production of customized implants, state of the art in the area, was used for the design and manufacturing of mandible prostheses. This method has no need of a physical model of the skull, making the design completely feasible in virtual environment and the model could be produced directly in the suitable material. The manufacturing technologies investigated were CNC milling and direct laser sintering of Ti-6Al-4V alloy. Both techniques presented positive results, and CNC milling has the advantage to be a very widespread technology. The models produced through direct laser sintering presented suitable physical properties (such as 97% density) and have some advantages intrinsic to the method, such as the feasibility of geometric complex models, light weight (because of the holes and pores inside), as well as the production of optimized structures, previously simulated in virtual environment.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 402948 bytes, checksum: da3219eefcfbb4dc22f68e1d969b6c0a (MD5) Previous issue date: 2006-03-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Salt accumulation in soils is a frequent event in arid or semi-arid regions, where the evapotranspiration is high and the low precipitation is insufficient to promote leaching of the salt excess from the soil profile. Under such conditions the crop yields are reduced in response to osmotic effects, to the toxicity of specific ions in the soil solution or to a joint effect of these factors. Three trials with the common bean cultivars Diamante Negro and OPNS 331 were performed to isolate the effects caused by the high salt concentrations in the solution and to verify responses to osmotic pressure, to sodium, chloride, bicarbonate, and to pH. The treatments consisted of NaNO3, NaCl, NaHCO3, KNO3, KCl, or KHCO3 solutions, and a control treatment in which the seeds were germinated in deionized water and the plants grown in normal nutrient solution. In the first trial, germination and vigor were studied in 6 dS/m solutions. In the second, germination and vigor were studied in 60 mmol/L solutions and growth in a nutrient solution enriched with salts at the indicated concentration; the pH of the control and the nitrate and chloride solutions was maintained at 5.5, and that of the bicarbonate solutions at 8.5. In the third, the seeds were germinated in deionized water and the plantlets transplanted to a nutrient solution enriched with 60 mmol/L salts at the indicated pH values. In this trial, a treatment was added in which the pH of the nutrient solution with NaCl was raised to 8.5 to coincide with the bicarbonate solutions. The effect of sodium chloride was thus tested at the two indicated pH values. Based on the results, the conclusion was drawn that the harmful effects caused by high salt concentrations and pH, in both common bean varieties under study, can be ranked in the order: osmotic pressure > alkalinity > bicarbonate ≈ chloride > sodium. / O acúmulo de sais nos solos é um evento freqüente em regiões áridas ou semi-áridas, onde a evapotranspiração é elevada e a reduzida precipitação é insuficiente para promover a lixiviação do excesso de sais do perfil do solo. Nessas condições, a produtividade das culturas é reduzida, em resposta a eventuais efeitos osmóticos, à toxicidade de íons específicos presentes na solução do solo ou a um efeito conjunto desses fatores. Com o objetivo de isolar os efeitos decorrentes da presença de concentrações elevadas de sais na solução, verificando respostas a pressão osmótica, sódio, cloreto, bicarbonato e pH, foram realizados três ensaios, utilizando duas cultivares de feijoeiro: Diamante Negro e OPNS 331. Os tratamentos foram constituídos de soluções de NaNO3, NaCl, NaHCO3, KNO3, KCl ou KHCO3, além de um tratamento controle, em que as sementes foram germinadas em água deionizada e as plantas crescidas em solução nutritiva normal. No primeiro ensaio, estudou-se a germinação e o vigor em soluções de 6 dS/m. No segundo, germinação e vigor em soluções de 60 mmol/L e, a seguir, o crescimento em solução nutritiva acrescida dos sais na concentração indicada; o pH da testemunha e das soluções que incluíram nitratos e cloretos foi mantido em 5,5, e o das soluções com bicarbonato, em 8,5. No terceiro, as sementes foram germinadas em água deionizada e as plântulas transplantadas para a solução nutritiva com acréscimo de 60 mmol/L dos sais, nos valores de pH indicados. Neste ensaio, houve acréscimo de um tratamento adicional, no qual a solução nutritiva com NaCl teve seu pH elevado a 8,5, para coincidir com o das soluções de bicarbonato. Assim, testou-se o efeito do cloreto de sódio nos dois valores de pH indicados. Analisados os resultados, pôde concluir-se que, nos dois feijoeiros estudados, os efeitos prejudiciais, decorrentes de concentrações salinas e pH elevados, podem ser hierarquizados segundo a ordem: pressão osmótica > alcalinidade > bicarbonato ≈ cloreto > sódio.

O presente estudo trata de temas relacionados à seleção de materiais e ao design de produto frente às questões ambientais. Percebe-se atualmente a tendência de desenvolvimento de produtos insustentáveis, como é o caso dos multi-materiais. Apesar das vantagens técnicas, esses produtos são causadores de impactos ambientais negativos, já que apresentam dificuldades de reciclagem, decorrentes da complexidade na separação dos seus materiais. Na presente pesquisa discute-se, através de revisão bibliográfica e de estudos práticos, a necessidade de desenvolvimento de soluções a curto prazo para esse problema. O objetivo consiste em estudar a reciclagem de produtos multi-materiais, sem separação prévia, visando a utilização do material resultante em novas aplicações com valor agregado. O estudo divide-se em: (I) Revisão Bibliográfica, (II) Estudo Prático A e (III) Estudo Prático B. Na revisão bibliográfica apresenta-se o contexto teórico e científico a respeito dos temas centrais para posterior discussão dos resultados obtidos nas etapas práticas. O Estudo Prático A envolve a reciclagem de escovas de dente multi-materiais através de micronização. Posteriormente o material resultante foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), teste de densidade, ensaio de tração e análise térmica dinâmico-mecânico (DMA). Apresentou-se ainda a seleção de potenciais áreas de aplicação para o novo material reciclado, por meio de Mapas de Propriedades de Materiais e teste de viabilidade da aplicação selecionada. No Estudo Prático B utilizam-se duas amostras com granulometrias distintas, para avaliar a influência do tamanho das partículas do material reciclado. Na etapa de caracterização, além dos ensaios conduzidos no Estudo A, realizou-se ainda distribuição granulométrica, ensaio de dureza, calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). Os resultados demonstraram a viabilidade técnica de se promover a reciclagem de escovas de dente multi-materiais por meio do processo de reciclagem mecânica tradicional sem separação prévia. O material reciclado apresentou potencial para ser utilizado na fabricação de laminado sintético para produção de calçados e componentes. Na avaliação da influência do tamanho das partículas, constatou-se que não houve influência significativa no material resultante. Destaca-se ainda como contribuição e tecnológica deste estudo a proposição de uma alternativa tecnicamente viável para a reciclagem de produtos teoricamente “não-recicláveis”, contribuindo com a redução da geração de resíduos sólidos. / This study deals with issues related to product design and material selection, facing the environmental issues. Developments in design and materials usage unleashed the tendency of developing unsustainable products, as the multi-materials. These products cause severe negative environmental impacts, since its recycling is difficulted by the complexity in separating the materials. In this context, it is argued, through literature review and practical studies, the need of developing short-term solutions to this problem. The objective is to study multi-material products recycling, without previous sorting, aiming the use of the resulting material in applications with added value. The research is divided in three parts: (I) Bibliographic Review, (II) Practical Study A and (III) Practical Study B. Bibliographic Review presents the scientific and theoretic context regarding the central themes for later discussion of the results obtained in the practical parts. Practical Study A involves the reprocessing of multi-material toothbrushes through micronization. Subsequently, the resulting material is characterized by scanning electron microscopy (SEM), density test, tensile test and dynamic mechanical analysis (DMA). It is also presented the selection of potential areas of application for the new recycled material through Materials Properties Charts and a viability test of the selected application. In Practical Study B, two samples of different particle sizes were used to evaluate the influence of the recycled material’s particle sizes. In the characterization stage, in addition to the tests conducted in Study A, granulometric distribution, hardness test, differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) were also performed. The results demonstrated the technical feasibility of reprocessing multi-material toothbrushes through the traditional mechanical recycling process, without previous sorting. The recycled material presented potential for application in synthetic laminates for shoes and components production. Regarding the particles size influence, it was found that there was no significant influence in the resulted material. There is also the technological contribution which is the proposition of an alternative for the recycling of theoretically "non-recyclable" products, contributing to the reduction of solid waste generation.

As ferramentas computacionais utilizadas em diferentes áreas de pesquisa têm como vantagem sobre análises e ensaios reais a possibilidade de analisar sistemas em diferentes condições de forma mais ágil e com menor consumo de tempo e recursos. A modelagem óptica de dispositivos fotovoltaicos é bastante difundida. Existem diferentes trabalhos na área, com diferentes escopos e graus de detalhamento, que permitem a análise e melhor compreensão das diferentes etapas da conversão da radiação em energia elétrica, expandindo as possibilidades de otimização. No presente trabalho foi desenvolvida, em uma etapa inicial, uma metodologia computacional para análise óptica de módulos fotovoltaicos, para então, em uma segunda etapa, serem realizados estudos do desempenho de diferentes materiais inseridos no conjunto de camadas que compõe os módulos, através da metodologia. O modelo óptico que embasa o método tem como foco os módulos de silício monocristalino. Esses módulos agregam de três a quatro camadas transparentes sobre as células fotovoltaicas. Ao incidir nesse conjunto de camadas radiação é submetida a diferentes eventos de extinção, como função do comprimento de onda da radiação e ângulo de incidência, que devem ser previstos em um modelo de forma a obter-se resultados válidos de transmissividade. A metodologia propõe a realização de uma análise aprofundada dos fenômenos ópticos que ocorrem mediante a incidência de radiação em um módulo fotovoltaico de modo a auxiliar na análise da adequação e desempenho de diferentes materiais ao sistema óptico formado. A otimização da transmissão de radiação em um módulo fotovoltaico tem uma influência direta e significativa sobre a eficiência de tais dispositivos, justificando sua importância. A validação do modelo foi realizada através da literatura, em partes, e apresentou coerência com os resultados de referência. Foram produzidos na segunda etapa estudos de desempenho de materiais ou propriedades isoladamente. No primeiro estudo foram analisados três materiais para aplicação como filme de passivação sobre a célula, sendo eles Si3N4, SiO2, e TiO2; o filme de Si3N4 apresentou o melhor desempenho. O segundo estudo, de avaliação da influência do índice de refração do encapsulante na transmissividade do sistema, demonstrou que a variação desse parâmetro tem muito pouca influência. No terceiro estudo foi analisado o potencial dos materiais PDMS e TiO2 como filmes anti-reflexo sobre vidro. O PDMS gerou melhores resultados de transmissividade. Por fim um estudo de desempenho de um conjunto de materiais frente à mudança do espectro incidente foi realizado. Foi utilizado até então o espectro de referência, que foi então comparado a um espectro médio de um dia de equinócio da cidade de Porto Alegre. O desempenho do sistema foi em torno de 3% inferior em incidência normal. / Computational tools raise the possibility of studying and understanding systems under different conditions in a faster and less resource and time consuming way. The optical modeling of photovoltaic devices is a very developed issue, and paperworks and projects in different scopes e levels of detail were produced, providing a better understanding of the different steps of converting light into electricity, expanding optimization possibilities. For this project a computational methodology was developed, as an initial step, for the optical assessment of the transmission of radiation in photovoltaic modules. In a second step, studies were performed using the method as a tool for analyzing the system formed by the layers covering the cells embedded in modules. The optical model describes monocristalline silicon modules, which are constituted by three to four layers covering the cell. Once it penetrates the set of layers, incident light suffers different extinction phenomena, which are predicted in this model in order to generate valid results. It’s a function of wavelength and incidence angle of the incoming radiation. The model presented aims to deeply analyse and understand the optical phenomena light undergoes through its way from the external environment to the interior of the cell, supporting the process of observing the performance and adequacy of different materials as the referred layers. Optimizing transmission of radiation in a photovoltaic device plays a main role in increasing the efficiency of the energy conversion process, which is why it’s so important. The model was validated by literature in parts, and showed coherence within reference results. Studies were produced in a second step of this work, using the method, concerning optical issues, for the thin film on top of the cell, the refractive index of the encapsulating material, and the optical effect of coating the outer glass surface. In the first study Si3N4, SiO2 and TiO2 were analyzed; the Si3N4 film produced the best results. The second study, concerning encapsulant’s refractive index, demonstrates this parameter has a very weak influence in the system’s transmission. The third one observed the performance of two materials, PDMS and TiO2, as AR coating,. The PDMS film produced a better effect. At last, the best performance set of layers was analyzed under a representative spectral distribution of an equinox day of the city of Porto Alegre, considering so far it was used the standard. The transmission suffered a slight decrease, around 3%.

A preocupação com o meio ambiente tem gerado discussões em torno da sustentabilidade ambiental. Neste ponto, o design pode contribuir com o desenvolvimento de produtos voltados para a redução de impactos ambientais. Visando a colaboração do design com a preservação do meio ambiente, uma possível alternativa encontra- se na aplicação de materiais biodegradáveis em soluções de design. Dessa forma, esta pesquisa tem como objetivo geral investigar a viabilidade de aplicação dos compósitos biodegradáveis à base de biopolímero poli(butileno adipato-co-tereftalato e poli(ácido lático) com fibras de curauá no design de produto. Para isso, inicialmente foi realizado um mapeamento em torno de artigos que visam o desenvolvimento e a caracterização de compósitos biodegradáveis que utilizam fibras vegetais brasileiras como reforço. Este levantamento resultou em um panorama de pesquisas da área, os tipos de materiais que compõe os compósitos biodegradáveis, os tratamentos utilizados nas fibras e os aditivos na matriz, as formas de processamento e as propriedades mecânicas. A partir destas propriedades foi possível verificar os materiais que possuem propriedades semelhantes, e assim, averiguar em que tipo de produtos são empregados estes materiais, para posteriormente, examinar o emprego de compósitos biodegradáveis nestas aplicações. Desse modo, foi possível realizar o prognóstico de aplicações para os compósitos biodegradáveis. Na sequência do trabalho, realizou-se um estudo de caso em torno dos compósitos biodegradáveis, a fim de verificar a viabilidade de aplicação destes materiais. Utilizou-se a técnica de entrevistas semi estruturadas com designers de produto, que resultou na relação de atributos tangíveis, intangíveis com possíveis aplicações para os referidos compósitos. / Concern for the environment has generated discussions on environmental sustainability. At this poin, the design can contribute to the development of products designed to reduce environmental impacts. Aiming at the design collaboration with the preservation of the environment, a possible alternative is the use of biodegradable materials in design solutions. Thus, this research aims at investigating the feasibility of application of composite biopolymer based biodegradable poly (butylene adipate -co- terephthalate and poly (lactic acid) fiber curauá in product design. Initially we conducted a mapping around articles aimed at the development and characterization of biodegradable composites using Brazilian vegetable fibers as reinforcement. This survey resulted in an overview of research in the area, the types of materials that make up the biodegradable composites, the treatments used in the fibers and additives in matrix, forms processing and mechanical properties. based on these properties was possible to verify that the materials have similar properties, and thus determine what kind of products are used these materials to further examine the use of biodegradable composites in these applications. Thus, it was possible to perform the prediction of applications for biodegradable composites, following the study, there was a case study around biodegradable composites in order to verify the feasibility of these materials. to do this, we used the technique of semi-structured interviews with product designers, which resulted in the ratio of tangible attributes, intangible assets with potential applications for these composites.

O interior automotivo, um produto que atualmente faz parte da vida da grande maioria dos habitantes do planeta, é projetado para favorecer a percepção de conforto, luxo, domínio e emoções agradáveis. No entanto deve-se questionar se é possível que os materiais aplicados nesses ambientes, como tecidos poliméricos, couro, espumas, vidros, podem influenciar o bem-estar dos passageiros do automóvel. Desta forma, a presente pesquisa visa avaliar, com o olhar do design para o bem-estar associado ao design de produto, quais as noções subjetivas de conforto, desconforto, emoções e bem-estar próprios das interações das pessoas com os materiais e componentes dos interiores automotivos. Para isso foram aplicados questionários qualitativos e quantitativos com um grupo de 200 estudantes universitários de engenharia, psicologia e design da cidade de Porto Alegre. Ainda foram medidas as distribuições de temperatura e pressão existentes na interface de um assento automotivo durante sua posição sentada, com o auxílio de sensores de medição de pressão e um termovisor infravermelho a fim de verificar a relação desses dados com as respostas obtidas nos questionários. Os participantes dessa pesquisa julgaram os interiores dos veículos populares como sendo limpos, de boa aparência, luxuosos e fáceis de dirigir, contribuindo para sua percepção de conforto. Por outro lado, foi observado um desconforto leve e baixa pressão no contato do corpo com os assentos. As emoções vividas nesses habitáculos foram consideradas como mais agradáveis do que desagradáveis, contudo os ocupantes dos veículos não acreditavam que isso contribuía para o seu bem-estar, mesmo quando julgaram suas vidas de moderadamente a muito satisfatórias durante a realização da pesquisa. Concluiu-se com os dados levantados, que o projeto de interiores de veículos populares apenas favorece o conforto, reduz o desconforto e contribui para emoções agradáveis porém não necessariamente, colabora para o bem-estar de seus ocupantes. Assim, para auxiliar os designers de ambientes reduzidos, foi sugerida uma proposta metodológica, como ferramenta de aplicação e avaliação em projeto das variáveis relacionadas ao conforto, desconforto, emoções e bem-estar. / The automotive interior, a product that is currently part of the life of the great majority of the inhabitants of the planet, is designed to foster the perception of comfort, luxury, domain and pleasant emotions. However one must question whether it is possible that the materials used in these environments, such as polymeric fabrics, leather, foam and glass can influence the well-being of drivers and passengers of these cars. Thus, this research aims to evaluate, with the look of the design for well-being associated with product design, which are subjective notions of comfort, discomfort, emotions and well-being of people during their own interactions with materials and components used in automotive interiors. With this aim, it was applied qualitative and quantitative questionnaires with a group of 200 university students from engineering, psychology and design of the city of Porto Alegre. Even it was measured pressure and temperature distributions existing at the interface of an automotive seat during the seated position with the aid of pressure measurement sensors and infrared imager in order to investigate the relationship of these data with the responses from the questionnaires. It was concluded that the participants of this study judged the interior of popular vehicles as clean, good-looking, luxurious, easy to drive, contributing to their perception of comfort. On the other hand, there was a mild discomfort and low pressure body contact with the seats. The emotions experienced in these cases were considered more pleasant than unpleasant, but the occupants did not believe that this contributed to their well-being, even when they thought their lives as moderately to very satisfactory during the research. It was concluded with the data collected that, the interior design of popular vehicles only favours comfort, reduces discomfort and contributes to pleasant emotions but not necessarily contributes to the well-being of its occupants. Therefore, to help designers of reduced environments, a methodology has been suggested as a tool for implementation and evaluation of design variables related to comfort, discomfort, emotions and well - being.

O crescente aumento na expectativa de vida da população vem exigindo melhorias e atualizações a diversas áreas da ciência. Em decorrência disso, verifica-se que as fronteiras entre as diferentes áreas do conhecimento estão cada vez mais tênues, permitindo a sinergia entre as áreas e ações cooperativas, proporcionando melhorias significativas na resposta dada à sociedade em geral. Tal fenômeno ocorre na área relacionada a implantes ortopédicos, onde equipes de médicos, programadores, designers e engenheiros vêm desenvolvendo conjuntamente técnicas auxiliares de planejamento e execução cirúrgica, seleção de materiais adequados para utilização como implantes, softwares de visualização gráfica médica, design e fabricação de implantes personalizados, bem como a otimização dos mesmos. Tais medidas, realizadas por grupos interdisciplinares, representam grande avanço para a ciência e para a qualidade de vida da população. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho foi o estudo das metodologias atualmente utilizadas para a obtenção de implantes personalizados para a reconstrução de defeitos craniofaciais. Buscou-se utilizar ferramentas da engenharia, design e computação gráfica para fornecer soluções para tais situações da área médica. Foram utilizadas técnicas de prototipagem rápida, sistema CAD/CAE/CAM, seleção de materiais, digitalização tridimensional a laser e softwares de visualização tridimensional de imagens médicas para o design e fabricação de implantes adaptáveis às necessidades individuais de cada paciente. Este trabalho estudou como os sistemas CAD/CAE/CAM e especialmente a prototipagem rápida, técnicas tradicionalmente utilizadas para aplicações industriais, podem contribuir para o aprimoramento de implantes ortopédicos. Foram estudados casos de diferentes pacientes com necessidade de reconstrução óssea facial decorrente de fraturas ou tumores. Seguindo o método tradicional de fabricação de implantes personalizados, modelos do crânio dos pacientes foram produzidos por prototipagem rápida e permitiram que os implantes fossem manualmente moldados para se adaptarem à estrutura anatômica do paciente em questão. Verificou-se a possibilidade de fabricação de implantes com alta complexidade geométrica, ocasionando melhora no posicionamento dos mesmos quando implantados, bem como redução no tempo de cirurgia. O método virtual de fabricação de implantes personalizados, estado da arte na área, foi utilizado para o design e fabricação de uma prótese de mandíbula. Tal método dispensou a utilização de modelos físicos do crânio do paciente, permitindo que a prótese fosse projetada em ambiente virtual e diretamente produzida no material adequado para ser implantado. As técnicas estudadas para a fabricação de implantes foram usinagem CNC seguida de moldagem, e sinterização seletiva a laser da liga Ti- 6Al-4V. Ambas as técnicas obtiveram resultados positivos, sendo que a usinagem CNC possui a vantagem de ser uma técnica largamente difundida no mercado. Os modelos produzidos por sinterização seletiva a laser apresentaram propriedades físicas adequadas para a aplicação (como densidade de 97%, por exemplo), além de possuírem vantagens intrínsecas à técnica, como a possibilidade de fabricação de modelos de grande complexidade geométrica, baixo peso (por possuírem vazios em seu interior), além de permitirem a fabricação de modelos otimizados, simulados previamente em ambiente virtual. / The increase in life expectancy of the general population is constantly demanding improvements and updates in different fields of the science. In this way, it is possible to observe that the borders among the different areas of the knowledge are very thin, leading to synergy between the areas and cooperative actions, resulting in improvements and better solutions for the problems of general society. This phenomenon occurs in the area related to orthopedic implants, where medical teams, programmers, designers and engineers develop together techniques to help on surgical planning and execution, selection of materials suitable for implantations, softwares for medical images, design and manufacturing of customized implants, as well as their optimization. These actions represent great improvements to science and to the life quality of the society. The objective of this work is to use engineering, design and computer graphic tools to give solutions for challenges in the medical field. Techniques such as rapid prototyping, CAD/CAE/CAM systems, material`s selection, three-dimensional laser scanning and medical softwares are used in order to design and manufacture customized orthopedic implants, suitable with the individual needs of each patient. This work investigated how CAD/CAE/CAM systems and rapid prototyping, techniques traditionally used for industrial applications, can help to improve orthopedic implants. Different cases of patients that needed facial reconstruction due to fractures or tumors were studied. According to the traditional method for production of customized implants, models of the patient skulls were manufactured through rapid prototyping, allowing to mould the implant directly on the physical model, so the implant could fit exactly in the patient`s anatomic structure. The feasibility of the manufacture of implants with high geometry complexity was also proved, leading to best fit of the implants in the patient during the surgery, as well as reduction of the surgery time. The virtual method for the production of customized implants, state of the art in the area, was used for the design and manufacturing of mandible prostheses. This method has no need of a physical model of the skull, making the design completely feasible in virtual environment and the model could be produced directly in the suitable material. The manufacturing technologies investigated were CNC milling and direct laser sintering of Ti-6Al-4V alloy. Both techniques presented positive results, and CNC milling has the advantage to be a very widespread technology. The models produced through direct laser sintering presented suitable physical properties (such as 97% density) and have some advantages intrinsic to the method, such as the feasibility of geometric complex models, light weight (because of the holes and pores inside), as well as the production of optimized structures, previously simulated in virtual environment.

A preocupação com o meio ambiente tem gerado discussões em torno da sustentabilidade ambiental. Neste ponto, o design pode contribuir com o desenvolvimento de produtos voltados para a redução de impactos ambientais. Visando a colaboração do design com a preservação do meio ambiente, uma possível alternativa encontra- se na aplicação de materiais biodegradáveis em soluções de design. Dessa forma, esta pesquisa tem como objetivo geral investigar a viabilidade de aplicação dos compósitos biodegradáveis à base de biopolímero poli(butileno adipato-co-tereftalato e poli(ácido lático) com fibras de curauá no design de produto. Para isso, inicialmente foi realizado um mapeamento em torno de artigos que visam o desenvolvimento e a caracterização de compósitos biodegradáveis que utilizam fibras vegetais brasileiras como reforço. Este levantamento resultou em um panorama de pesquisas da área, os tipos de materiais que compõe os compósitos biodegradáveis, os tratamentos utilizados nas fibras e os aditivos na matriz, as formas de processamento e as propriedades mecânicas. A partir destas propriedades foi possível verificar os materiais que possuem propriedades semelhantes, e assim, averiguar em que tipo de produtos são empregados estes materiais, para posteriormente, examinar o emprego de compósitos biodegradáveis nestas aplicações. Desse modo, foi possível realizar o prognóstico de aplicações para os compósitos biodegradáveis. Na sequência do trabalho, realizou-se um estudo de caso em torno dos compósitos biodegradáveis, a fim de verificar a viabilidade de aplicação destes materiais. Utilizou-se a técnica de entrevistas semi estruturadas com designers de produto, que resultou na relação de atributos tangíveis, intangíveis com possíveis aplicações para os referidos compósitos. / Concern for the environment has generated discussions on environmental sustainability. At this poin, the design can contribute to the development of products designed to reduce environmental impacts. Aiming at the design collaboration with the preservation of the environment, a possible alternative is the use of biodegradable materials in design solutions. Thus, this research aims at investigating the feasibility of application of composite biopolymer based biodegradable poly (butylene adipate -co- terephthalate and poly (lactic acid) fiber curauá in product design. Initially we conducted a mapping around articles aimed at the development and characterization of biodegradable composites using Brazilian vegetable fibers as reinforcement. This survey resulted in an overview of research in the area, the types of materials that make up the biodegradable composites, the treatments used in the fibers and additives in matrix, forms processing and mechanical properties. based on these properties was possible to verify that the materials have similar properties, and thus determine what kind of products are used these materials to further examine the use of biodegradable composites in these applications. Thus, it was possible to perform the prediction of applications for biodegradable composites, following the study, there was a case study around biodegradable composites in order to verify the feasibility of these materials. to do this, we used the technique of semi-structured interviews with product designers, which resulted in the ratio of tangible attributes, intangible assets with potential applications for these composites.

O interior automotivo, um produto que atualmente faz parte da vida da grande maioria dos habitantes do planeta, é projetado para favorecer a percepção de conforto, luxo, domínio e emoções agradáveis. No entanto deve-se questionar se é possível que os materiais aplicados nesses ambientes, como tecidos poliméricos, couro, espumas, vidros, podem influenciar o bem-estar dos passageiros do automóvel. Desta forma, a presente pesquisa visa avaliar, com o olhar do design para o bem-estar associado ao design de produto, quais as noções subjetivas de conforto, desconforto, emoções e bem-estar próprios das interações das pessoas com os materiais e componentes dos interiores automotivos. Para isso foram aplicados questionários qualitativos e quantitativos com um grupo de 200 estudantes universitários de engenharia, psicologia e design da cidade de Porto Alegre. Ainda foram medidas as distribuições de temperatura e pressão existentes na interface de um assento automotivo durante sua posição sentada, com o auxílio de sensores de medição de pressão e um termovisor infravermelho a fim de verificar a relação desses dados com as respostas obtidas nos questionários. Os participantes dessa pesquisa julgaram os interiores dos veículos populares como sendo limpos, de boa aparência, luxuosos e fáceis de dirigir, contribuindo para sua percepção de conforto. Por outro lado, foi observado um desconforto leve e baixa pressão no contato do corpo com os assentos. As emoções vividas nesses habitáculos foram consideradas como mais agradáveis do que desagradáveis, contudo os ocupantes dos veículos não acreditavam que isso contribuía para o seu bem-estar, mesmo quando julgaram suas vidas de moderadamente a muito satisfatórias durante a realização da pesquisa. Concluiu-se com os dados levantados, que o projeto de interiores de veículos populares apenas favorece o conforto, reduz o desconforto e contribui para emoções agradáveis porém não necessariamente, colabora para o bem-estar de seus ocupantes. Assim, para auxiliar os designers de ambientes reduzidos, foi sugerida uma proposta metodológica, como ferramenta de aplicação e avaliação em projeto das variáveis relacionadas ao conforto, desconforto, emoções e bem-estar. / The automotive interior, a product that is currently part of the life of the great majority of the inhabitants of the planet, is designed to foster the perception of comfort, luxury, domain and pleasant emotions. However one must question whether it is possible that the materials used in these environments, such as polymeric fabrics, leather, foam and glass can influence the well-being of drivers and passengers of these cars. Thus, this research aims to evaluate, with the look of the design for well-being associated with product design, which are subjective notions of comfort, discomfort, emotions and well-being of people during their own interactions with materials and components used in automotive interiors. With this aim, it was applied qualitative and quantitative questionnaires with a group of 200 university students from engineering, psychology and design of the city of Porto Alegre. Even it was measured pressure and temperature distributions existing at the interface of an automotive seat during the seated position with the aid of pressure measurement sensors and infrared imager in order to investigate the relationship of these data with the responses from the questionnaires. It was concluded that the participants of this study judged the interior of popular vehicles as clean, good-looking, luxurious, easy to drive, contributing to their perception of comfort. On the other hand, there was a mild discomfort and low pressure body contact with the seats. The emotions experienced in these cases were considered more pleasant than unpleasant, but the occupants did not believe that this contributed to their well-being, even when they thought their lives as moderately to very satisfactory during the research. It was concluded with the data collected that, the interior design of popular vehicles only favours comfort, reduces discomfort and contributes to pleasant emotions but not necessarily contributes to the well-being of its occupants. Therefore, to help designers of reduced environments, a methodology has been suggested as a tool for implementation and evaluation of design variables related to comfort, discomfort, emotions and well - being.