O uso da digitalização tridimensional a laser no desenvolvimento e caracterização de texturas aplicadas ao design de produtos

Abstract

A textura é considerada um aspecto da superfície associado ao toque e às sensações causadas por superfícies externas de objetos através do sentido do tato, exercendo grande influência na interação entre um produto e seu usuário. Neste sentido, a textura superficial pode ser considerada a “pele do objeto”, a interface entre o produto (material) e seu utilizador, capaz de transmitir diferentes sensações e percepções aos usuários. A aplicação de texturas, por alterar características superficiais do material, influencia também no desempenho dos produtos quando em uso. Pode-se verificar a influência da textura em aspectos econômicos, tolerâncias dimensionais, na tribologia (atrito, desgaste e lubrificação), fadiga, corrosão, escoamento de fluidos, transferência de calor e propriedades óticas das superfícies. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho é utilizar a digitalização tridimensional a Laser como ferramenta para desenvolvimento e caracterização de texturas aplicadas ao Design de Produtos. No que diz respeito ao desenvolvimento de texturas, foi intenção entender os mecanismos de geração de padrões tridimensionais e desenvolver uma metodologia para tal fim. Quanto à caracterização, foi possível desenvolver um sistema de medição de parâmetros de rugosidade, através de um scanner tridimensional a Laser, visando à obtenção de dados quantitativos. Através da digitalização e processamento de dados dos padrões de rugosidade foi possível concluir que o limite de operação do equipamento utilizado ocorre com rugosidades médias (Ra) da ordem de 5μm com erro médio de 10%. Os resultados e conclusões das análises de rugosidade foram fundamentais para o entendimento do mecanismo de processamento dos pontos oriundos da digitalização. Através destes dados foi possível realizar digitalizações com maior qualidade de superfícies tridimensionais. Observa-se que este estudo trouxe contribuição para a área de desenvolvimento de produtos, uma vez que através da texturização pode-se diferenciar e inovar artefatos, bem como promover uma maior interação entre produto-usuário, estimulando percepções táteis e visuais. O desenvolvimento de uma metodologia para aquisição de texturas, processamento de dados, parametrização de um módulo de repetição e geração de arquivos CAD/CAM também foi uma importante contribuição do presente trabalho. Através do desenvolvimento de um banco de texturas compreendeu-se a necessidade de inovar nesta área que, até então, não dispunha de uma forma sistemática para organizar e classificar as texturas visando à aplicação na indústria. O uso inovador das texturas é promovido com a criação deste banco de texturas,o qual se coloca como uma referência aos designers, engenheiros e demais projetistas de uma proposta nova na construção de produtos. Acredita-se que com este trabalho a pesquisa seja estimulada, desenvolvendo novos caminhos tanto na área do Design quanto da Engenharia.

Texture is considered an aspect of surface associated to touching and to sensations caused by external object surfaces through the sense of touch; exerting great influence in the interaction between a product and the consumers. In this way, the superficial texture may be considered the "skin of the object ", the interface between a product (material) and its user, capable to transmit different sensations and perceptions to people. The application of textures, due to change in superficial characteristics of materials, also influences in the product performance when it is in use. The influence of textures can be verified in economic aspects, dimensional tolerances, in tribology (friction, wear and lubrication), fatigue, corrosion, fluids flow, heat transfer and optical properties of surfaces. The aim of this work is to use the three-dimensional Laser scanning as a tool for development and characterization of textures applied to Product Design. In respect to texture development, the goal was to understand the mechanisms of three-dimensional patterns generation and to develop a methodology to it. In respect to texture characterization, it was possible to develop a roughness parameters measurement system, through three-dimensional Laser scanner, aiming at the attainment of quantitative data. With roughness standards scanning and its data processing, it was possible to conclude that the operation limit of the used equipment occurs with average roughness (Ra) of the order of 5μm with an error of 10%. The roughness analysis results and conclusions had been basic for the understanding of the digital points processing mechanism. Due to these data it was possible to carry better quality to three-dimensional surfaces scanning. One can observe that this study brought contributions to the product development area, since texturing can promote differentiated and innovative devices, as well as provide a bigger interaction between product-user, stimulating tact and visual perceptions. The development of a methodology for texture acquisition, data processing, repetition module parameterization and CAD/CAM files generation also was an important contribution of the present work. Due to the development of a texture database it was understood the necessity of innovating in this area that, so far, did not make use of a systematic form to organize and to classify textures aiming at their application in industry. The innovative use of textures is promoted with the creation of this texture database, which stands to designers and engineersas a reference of a new proposal in product development. It is believed that with this work the research is stimulated, developing new ways both in Design and in Engineering.