A joalheria tem se desenvolvido juntamente com novas tecnologias e aprimoramentos em processos de fabricação, sendo um reflexo de mudanças na sociedade e na indústria. Determinadas gemas, como a ágata, têm sido beneficiadas para a fabricação de adornos e ornamentos, contudo algumas características do material permanecem pouco estudadas, como modificações em sua microestrutura durante o processamento. Dentre as novas tecnologias de processamento para a ágata, encontra-se a gravação a laser CO2. A tecnologia está associada a determinadas modificações superficiais na gema através da geração de uma porosidade secundária, dado ao fato que o material possui uma porosidade natural em escala micrométrica. Durante a gravação, diversos parâmetros podem ser definidos para aperfeiçoar o resultado do processo. Assim, a padronização universal de desenhos vetoriais pode facilitar a execução da gravação, principalmente com a utilização de formas preenchidas, normalmente realizada com imagens do tipo bitmaps JPEG. Visando estudar os efeitos do laser no material, esta pesquisa apresenta uma análise tridimensional, não-invasiva e de alta-resolução de uma amostra de ágata gravada, por meio de análises qualitativas e quantitativas, baseadas em microtomografia computadorizada de raios X. Os resultados mostraram que os efeitos de porosidade secundária, trincas e fraturas de expansão térmica ocorrem principalmente devido à presença de água no interior da amostra, tanto natural quanto proveniente de reações químicas perante o aquecimento do laser. Os volumes de material removido por expulsão e vaporização foram quantificados e ponderados com relação à distância percorrida pelo feixe. Após a compreensão dos efeitos, foram realizadas análises de padronização de diferentes espaçamentos para gravação de formas simples e/ou complexas, abertas e/ou fechadas, e preenchidas, com perfilometria de contato e microscopias. A padronização foi utilizada como base para o depósito de uma patente de invenção. / Jewelry has been developed along with new technologies and improvements in manufacturing processes, thus reflecting changes in society and industry. Certain gemstones, such as agate, have been processed for the manufacture of ornaments and adornments, however, some characteristics of the material remain little studied, such as modifications on its microstructure during processing. Among the new processing technologies for agate is CO2 laser engraving. The technology is associated with certain superficial modifications in the gemstone through the generation of a secondary porosity, due to the material having a natural porosity in a micron scale. During engraving, several parameters can be set to improve the processing result. Thus, a universal standardization of vector drawings can facilitate the execution of the engraving, mainly with the use of filled forms, usually performed with JPEG bitmaps type images. Aiming to study the effects of laser on the material, this research presents a threedimensional, non-invasive, and high-resolution analysis of an engraved agate sample through qualitative and quantitative studies based on X-ray computerized microtomography. Results showed that the effects of secondary porosity, thermal expansion cracks, and fractures occur mainly due to the presence of water within the sample, both natural and derived from chemical reactions due to the laser heating. Removed material volumes by expulsion and vaporization were quantified and weighted with respect to the distance moved by the beam. After the understanding of the effects, standardization analyzes of different spacings were made for the engraving of simple and/or complex, open and/or closed, and filled forms, with contact profilometry and microscopies. Standardization was used as the basis for a patent deposit.

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.

A joalheria tem se desenvolvido juntamente com novas tecnologias e aprimoramentos em processos de fabricação, sendo um reflexo de mudanças na sociedade e na indústria. Determinadas gemas, como a ágata, têm sido beneficiadas para a fabricação de adornos e ornamentos, contudo algumas características do material permanecem pouco estudadas, como modificações em sua microestrutura durante o processamento. Dentre as novas tecnologias de processamento para a ágata, encontra-se a gravação a laser CO2. A tecnologia está associada a determinadas modificações superficiais na gema através da geração de uma porosidade secundária, dado ao fato que o material possui uma porosidade natural em escala micrométrica. Durante a gravação, diversos parâmetros podem ser definidos para aperfeiçoar o resultado do processo. Assim, a padronização universal de desenhos vetoriais pode facilitar a execução da gravação, principalmente com a utilização de formas preenchidas, normalmente realizada com imagens do tipo bitmaps JPEG. Visando estudar os efeitos do laser no material, esta pesquisa apresenta uma análise tridimensional, não-invasiva e de alta-resolução de uma amostra de ágata gravada, por meio de análises qualitativas e quantitativas, baseadas em microtomografia computadorizada de raios X. Os resultados mostraram que os efeitos de porosidade secundária, trincas e fraturas de expansão térmica ocorrem principalmente devido à presença de água no interior da amostra, tanto natural quanto proveniente de reações químicas perante o aquecimento do laser. Os volumes de material removido por expulsão e vaporização foram quantificados e ponderados com relação à distância percorrida pelo feixe. Após a compreensão dos efeitos, foram realizadas análises de padronização de diferentes espaçamentos para gravação de formas simples e/ou complexas, abertas e/ou fechadas, e preenchidas, com perfilometria de contato e microscopias. A padronização foi utilizada como base para o depósito de uma patente de invenção. / Jewelry has been developed along with new technologies and improvements in manufacturing processes, thus reflecting changes in society and industry. Certain gemstones, such as agate, have been processed for the manufacture of ornaments and adornments, however, some characteristics of the material remain little studied, such as modifications on its microstructure during processing. Among the new processing technologies for agate is CO2 laser engraving. The technology is associated with certain superficial modifications in the gemstone through the generation of a secondary porosity, due to the material having a natural porosity in a micron scale. During engraving, several parameters can be set to improve the processing result. Thus, a universal standardization of vector drawings can facilitate the execution of the engraving, mainly with the use of filled forms, usually performed with JPEG bitmaps type images. Aiming to study the effects of laser on the material, this research presents a threedimensional, non-invasive, and high-resolution analysis of an engraved agate sample through qualitative and quantitative studies based on X-ray computerized microtomography. Results showed that the effects of secondary porosity, thermal expansion cracks, and fractures occur mainly due to the presence of water within the sample, both natural and derived from chemical reactions due to the laser heating. Removed material volumes by expulsion and vaporization were quantified and weighted with respect to the distance moved by the beam. After the understanding of the effects, standardization analyzes of different spacings were made for the engraving of simple and/or complex, open and/or closed, and filled forms, with contact profilometry and microscopies. Standardization was used as the basis for a patent deposit.

Este trabalho tem por objetivo principal a caracterização do processo de gravação a laser na ágata, padronizando a utilização do equipamento para auxiliar no desenvolvimento de produtos na área da joalheria, adornos e ornamentos. A ágata, uma variedade da calcedônia, é muito valorizada pelos mercados externos. A carência de beneficiamento e inovação tecnológica geralmente dada a este material na atualidade é um dos pontos fortes deste estudo. Nas últimas décadas, a procura por inovações tecnológicas que possam auxiliar o processo produtivo industrial se tornou importante ferramenta para manter empresas competitivas e atuantes frente a seus mercados. A padronização da técnica de gravação a laser pode agregar valor à criação de novos produtos em ágata, criando um diferencial para as peças de joalheria, sendo facilmente aplicada em escala industrial. As análises dos melhores parâmetros de gravação foram feitas com o auxílio de imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV), pois a grande magnificação das imagens obtidas por esta técnica auxilia em uma precisão micrométrica da extensão e da área de interação entre o material e o laser; microscópio estereoscópico; e de percepção visual e tátil. Os resultados obtidos com a utilização dos equipamentos localizados no LdSM / UFRGS e CTPedras / Soledade com suas respectivas lentes, potências e velocidades foram de grande valia para o desenvolvimento de análises quantitativas e qualitativas da interação do feixe laser com a ágata. O estudo da interação entre laser e materiais é ainda um vasto campo a ser explorado. Esta dissertação de mestrado disponibiliza resultados inovadores em relação à gravação por laser do tipo CO2 em materiais gemológicos, disponibilizando a padronização dos parâmetros ideais para o equipamento e para o desenvolvimento de criações joalheiras. / The main goal of this study was to characterize laser engraving process in agate, standardizing the use of equipment in order to assist product development in the field of jewelry, ornaments and artifacts. Agate, a variety of chalcedony, is highly valued by foreign markets. One of the focuses of this study is the lack of improvement and innovation given to this material nowadays. In recent decades, the search for technological innovations that can help the process of industrial production has become an important tool to keep companies competitive and active front of their markets. The standardization of laser engraving technique can add value to the creation of new products in agate, creating a differential for the jewelry pieces and being easily applied on an industrial scale. The analysis of these highly qualified engraving parameters was aided by scanning electron microscopy images, once high magnification of images presents a better definition of the interaction zone between the material and the laser bean in a micrometer precision; stereoscopic microscope; and visual and tactile perception. The results obtained from the use of equipment located in LdSM / UFRGS and CTPedras / Soledade with their respective lenses, power and speed are of great value for the development of quantitative and qualitative analysis of the interaction of the laser beam with agate. The study of the interaction between laser and materials is still a vast field to be explored. This masters dissertation provides innovative results compared to laser engraving type CO2 in gemological materials, providing standardization of the ideal parameters for the equipment and for developing jewelry creations.

O Design, sendo uma atividade responsável pela criação de bens materiais, vem incorporando características culturais e saberes locais no desenvolvimento de produtos. O interesse por produtos culturais acarreta em desenvolvimento para as regiões produtoras, refletindo em diversos âmbitos da vida em sociedade, impulsionando e aumentando a competitividade do mercado local. Para isso, as tecnologias são fundamentais na promoção de inovações em produtos, facilitando o processo de produção e permitindo novas aplicações. Desta forma, a união destes dois fatores, tecnologias e valorização de produtos culturais, podem acarretar em ganhos, tanto para a região produtora, como para o país, no oferecimento de produtos com maior valor agregado. O serpentinito, considerado uma gema ornamental rara do Rio Grande do Sul, não possui atualmente uso comercial. O principal mineral constituinte dessa rocha são minerais do grupo das serpentinas, que podem ocorrer como agregados maciços e lamelares (antigorita e lizardita) e como cristais fibrosos (crisotilo). Assim, este trabalho tem como objetivo estudar as técnicas de beneficiamento em serpentinito, a fim de valorizar sua utilização como material gemológico para aplicação em joalheria. Para a caracterização mineralógica do serpentinito, utilizou-se lupa binocular, difratometria de raios X e microscópio petrográfico. As técnicas testadas para seu beneficiamento foram: corte por jato d’água, gravação a laser, polimento e resinagem. Para análise das interações das técnicas empregadas com o material, utilizou-se a lupa estereoscópica, microscópio eletrônico de varredura (MEV) e medidor de brilho (Gloss meter). Obteve-se resultados satisfatórios quanto a aplicação das técnicas no serpentinito, mas estes variam, conforme a textura da rocha. Em rochas com predominância de antigorita e lizardita, recomenda-se o uso da técnica de corte por jato d’água e a gravação a laser de preenchimento para obtenção de texturas superficiais. Em rochas com crisotilo, recomenda- se a realização de cortes com serra diamantada de precisão e o uso da gravação a laser de linhas e preenchimentos, para criação de elementos gráficos de média complexidade. Para o polimento, recomenda-se o uso de lixas de carbeto de silício (carborundum), partindo da faixa de grão 180 até 2000, para rochas com predominância da serpentina antigorita, e da faixa de grão 320 até 2000, para rochas com predominância da serpentina crisotilo. O tempo de cada etapa de lixamento é de 2 minutos e velocidade em torno de 300 rpm. Para proteção do material e obtenção de um brilho mais intenso, recomenda-se a aplicação de resina acrílica como etapa final do processo de beneficiamento. / Design as an activity for developing material goods, has been adding cultural characteristics and local knowledge in the development of products. The interest in cultural products brings progress for the producing regions, reflecting in different areas of social life, promoting and increasing the competitiveness of the local market. For this reason technologies are very important, to promote innovations in products, to enable the production process and new applications. So, the union of these two factors, technologies and valorization of cultural products, providing products with a bigger added value, may result in improvement for the producing region and also for its Country. Serpentinite, a rock used as a rare ornamental gemstone occurs in Rio Grande do Sul State (Brazil) and currently does not have commercial use. The main mineral of this rocks are of serpentine group, that may occur as massive and lamelar aggregates (antigorite and lizardite) and as fibrous crystals (chrysotile). This research aims to study processing techniques to apply in this serpentinite, in order to increase its use as gemological material for use in jewelry. The mineralogical characterization of serpentinite were done with a stereoscopic loupe, X-ray diffraction and with petrographic microscopy. The processing techniques tested were cut by water jet, laser engraving, polishing and resin coating. To analyze the interactions of this techniques with the serpentinite, it was used a stereoscopic loupe, a Scanning Electron Microscope (SEM) and a gloss meter. The results obtained with the application of the processing techniques in serpentinite are good, but vary according to the texture of the rock. In rocks with predominance of antigorite and lizardite, is recommend the use of cutting by water jet and the use of filled shapes laser engraving to obtain surface textures. In rocks with chrysotile, it is recommended to use precision cut diamond saw and the use of laser engraving lines and fill shapes to create graphics of medium complexity. To obtain a good polishment, the use of silicon carbide (carborundum) sandpaper is recommended, with the grit of 180 until 2000, for rocks with predominance of antigorite, and the grit of 320 until 2000, for rocks with predominance of chrysotile. The sanding time for each step is 2 minutes with a speed around 300 rpm. To protect the material and to obtain a better luster, is recommend the application of an acrylic resin as a final step of the improvemente process.

O arenito, atualmente, é utilizado principalmente na engenharia, na área da construção civil, porém, não é um material muito aproveitado pelos designers, apesar de no passado ter sido base para inúmeras manifestações culturais da história da humanidade. Neste sentido, o presente trabalho propõe o resgate desse material para aplicação em produtos, através de sua caracterização e uso sistemático da tecnologia de gravação a laser. Para esse estudo foram realizados ensaios de gravação a laser no arenito, em um equipamento laser do tipo CO2, operando com potência máxima de 60W. As superfícies, tanto não gravadas quanto gravadas,de diferentes arenitos da formação Botucatu, foram analisadas em equipamentos tais como o microscópio petrográfico, microscópio eletrônico de varredura (MEV), lupa estereoscópica e difratômetro (RX). É possível observar que com a escolha de alguns parâmetros, o feixe de laser acarreta mudança de cor na superfície do arenito, sendo possível realizar gravações de inscrições e desenhos, onde o aspecto dos mesmos, dependem da potência e velocidade utilizadas.Baseado nos resultados apresentados para os testes nas amostras A, B, C e D, foram determinadas condições mais adequadas para o início da gravação de arenitos em geral, em função da extensão de arquivo. Para arquivos com extensão .plt: em traços - lente de 30cmx30cm, potência de 15W, velocidade de 0.4m/min; se esta resultar em uma gravação muito ilegível, aumentar a potência para 30W e velocidade de 0.7m/min; a gravação de formas preenchidas não é aplicável a essa extensão de arquivo. E para arquivos com extensão .jpg: em traços - lente de 30cmx30cm, potência de 60W, velocidade de 0.04m/min; e em formas preenchidas - lente de 30cmx30cm, potência de 15W e velocidade de 0.04m/min.Deste modo, essa dissertação disponibiliza resultados de parâmetros para aplicação da gravação a laser no arenito, possibilitando a utilização dessa técnica por designers e pela indústria, na criação e produção de novos produtos, agregando, assim, valor através do binômio "Design e Tecnologia".Utilizando os conceitos de “Design e Território”, foram interpretadas, como exemplo de aplicação desse estudo, algumas inscrições do Abrigo da Pedra Grande, considerado o maior monumento petroglífico do Rio Grande do Sul (RS), visando a preservação e valorização do local onde está inserido. / The sandstone, currently, is used mainly in engineering, in the civil construction field, however, is not too much used by designers, although in the past, it has been the basis for numerous cultural events in the history of humanity. In this sense, this paper proposes the rescue of this material, to be utilized in products, through it`s characterization and systematic use of laser engraving technology. For this study, laser engraving tests on sandstone surface have been done, in a CO2 laser equipment, operating with maximum power of 60W. Surfaces, both, non engraved and engraved, of different Botucatu formation sandstones, have been analyzed in equipments such as petrographic microscope, scanning electron microscope, stereoscopic loupe and Diffractometer (X-ray). It’s possible observing that the choise of some parameters, laser beam causes color change on sandstone surface, so it is possible engraving inscriptions and drawings, where the appearance thereof, depends on the power and speed used. It concludes that parameters choices can’t be restricted, either take them as the only corrected, because each sample and graphic design have different features. Based on the results reported for the test samples A, B, C and D, it has been determined more suitable condictions to the start of sandstones engraving, in file extension function. For files with extension .pelt: in lines - 30x30 lens, 15W power, 0.4m/min speed; if this results in a very garbled recording, increase the power to 30W and velocity to 0.7m/min; recording of filled shapes is not applicable to this file extension. And for files with .jpg extension: in traces - 30x30 lens, 60W power, 0.04m/min speed; and filled shapes - 30x30 lens, 15W power and 0.04m/min speed. Thus, this dissertation provide parameters results for laser engraving in sandstone, allowing the use of this technique by designers and industry, in the creation and production of new products, adding, thus, value through the binomial "Design and Technology". Using the concepts of "Design and Territory", has been interpreted, as an example of application for this study, some inscriptions of Pedra Grande Archeological Site, the largest petroglific monument from Rio Grande do Sul (RS) state, aiming the preservation and appreciation of where it is inserted.

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.

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.

Este trabalho tem por objetivo principal a caracterização do processo de gravação a laser na ágata, padronizando a utilização do equipamento para auxiliar no desenvolvimento de produtos na área da joalheria, adornos e ornamentos. A ágata, uma variedade da calcedônia, é muito valorizada pelos mercados externos. A carência de beneficiamento e inovação tecnológica geralmente dada a este material na atualidade é um dos pontos fortes deste estudo. Nas últimas décadas, a procura por inovações tecnológicas que possam auxiliar o processo produtivo industrial se tornou importante ferramenta para manter empresas competitivas e atuantes frente a seus mercados. A padronização da técnica de gravação a laser pode agregar valor à criação de novos produtos em ágata, criando um diferencial para as peças de joalheria, sendo facilmente aplicada em escala industrial. As análises dos melhores parâmetros de gravação foram feitas com o auxílio de imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV), pois a grande magnificação das imagens obtidas por esta técnica auxilia em uma precisão micrométrica da extensão e da área de interação entre o material e o laser; microscópio estereoscópico; e de percepção visual e tátil. Os resultados obtidos com a utilização dos equipamentos localizados no LdSM / UFRGS e CTPedras / Soledade com suas respectivas lentes, potências e velocidades foram de grande valia para o desenvolvimento de análises quantitativas e qualitativas da interação do feixe laser com a ágata. O estudo da interação entre laser e materiais é ainda um vasto campo a ser explorado. Esta dissertação de mestrado disponibiliza resultados inovadores em relação à gravação por laser do tipo CO2 em materiais gemológicos, disponibilizando a padronização dos parâmetros ideais para o equipamento e para o desenvolvimento de criações joalheiras. / The main goal of this study was to characterize laser engraving process in agate, standardizing the use of equipment in order to assist product development in the field of jewelry, ornaments and artifacts. Agate, a variety of chalcedony, is highly valued by foreign markets. One of the focuses of this study is the lack of improvement and innovation given to this material nowadays. In recent decades, the search for technological innovations that can help the process of industrial production has become an important tool to keep companies competitive and active front of their markets. The standardization of laser engraving technique can add value to the creation of new products in agate, creating a differential for the jewelry pieces and being easily applied on an industrial scale. The analysis of these highly qualified engraving parameters was aided by scanning electron microscopy images, once high magnification of images presents a better definition of the interaction zone between the material and the laser bean in a micrometer precision; stereoscopic microscope; and visual and tactile perception. The results obtained from the use of equipment located in LdSM / UFRGS and CTPedras / Soledade with their respective lenses, power and speed are of great value for the development of quantitative and qualitative analysis of the interaction of the laser beam with agate. The study of the interaction between laser and materials is still a vast field to be explored. This masters dissertation provides innovative results compared to laser engraving type CO2 in gemological materials, providing standardization of the ideal parameters for the equipment and for developing jewelry creations.

A joalheria tem se desenvolvido juntamente com novas tecnologias e aprimoramentos em processos de fabricação, sendo um reflexo de mudanças na sociedade e na indústria. Determinadas gemas, como a ágata, têm sido beneficiadas para a fabricação de adornos e ornamentos, contudo algumas características do material permanecem pouco estudadas, como modificações em sua microestrutura durante o processamento. Dentre as novas tecnologias de processamento para a ágata, encontra-se a gravação a laser CO2. A tecnologia está associada a determinadas modificações superficiais na gema através da geração de uma porosidade secundária, dado ao fato que o material possui uma porosidade natural em escala micrométrica. Durante a gravação, diversos parâmetros podem ser definidos para aperfeiçoar o resultado do processo. Assim, a padronização universal de desenhos vetoriais pode facilitar a execução da gravação, principalmente com a utilização de formas preenchidas, normalmente realizada com imagens do tipo bitmaps JPEG. Visando estudar os efeitos do laser no material, esta pesquisa apresenta uma análise tridimensional, não-invasiva e de alta-resolução de uma amostra de ágata gravada, por meio de análises qualitativas e quantitativas, baseadas em microtomografia computadorizada de raios X. Os resultados mostraram que os efeitos de porosidade secundária, trincas e fraturas de expansão térmica ocorrem principalmente devido à presença de água no interior da amostra, tanto natural quanto proveniente de reações químicas perante o aquecimento do laser. Os volumes de material removido por expulsão e vaporização foram quantificados e ponderados com relação à distância percorrida pelo feixe. Após a compreensão dos efeitos, foram realizadas análises de padronização de diferentes espaçamentos para gravação de formas simples e/ou complexas, abertas e/ou fechadas, e preenchidas, com perfilometria de contato e microscopias. A padronização foi utilizada como base para o depósito de uma patente de invenção. / Jewelry has been developed along with new technologies and improvements in manufacturing processes, thus reflecting changes in society and industry. Certain gemstones, such as agate, have been processed for the manufacture of ornaments and adornments, however, some characteristics of the material remain little studied, such as modifications on its microstructure during processing. Among the new processing technologies for agate is CO2 laser engraving. The technology is associated with certain superficial modifications in the gemstone through the generation of a secondary porosity, due to the material having a natural porosity in a micron scale. During engraving, several parameters can be set to improve the processing result. Thus, a universal standardization of vector drawings can facilitate the execution of the engraving, mainly with the use of filled forms, usually performed with JPEG bitmaps type images. Aiming to study the effects of laser on the material, this research presents a threedimensional, non-invasive, and high-resolution analysis of an engraved agate sample through qualitative and quantitative studies based on X-ray computerized microtomography. Results showed that the effects of secondary porosity, thermal expansion cracks, and fractures occur mainly due to the presence of water within the sample, both natural and derived from chemical reactions due to the laser heating. Removed material volumes by expulsion and vaporization were quantified and weighted with respect to the distance moved by the beam. After the understanding of the effects, standardization analyzes of different spacings were made for the engraving of simple and/or complex, open and/or closed, and filled forms, with contact profilometry and microscopies. Standardization was used as the basis for a patent deposit.