Ford usa óculos 3D e realidade virtual para criar protótipos

A Ford está mudando o modo como os carros são projetados e aprimorados com o uso de um ambiente de realidade virtual 3D criado por computador, chamado "3-D CAVE" (Computer Automated Virtual Environment). Essa tecnologia permite testar e refinar milhares de detalhes do projeto de um carro novo, desde o tamanho e posição dos porta-copos até a visibilidade do vidro traseiro, sem ter de investir tempo e recursos na construção de múltiplos protótipos.

À primeira vista, o lugar onde esse trabalho é realizado parece estranho: uma caixa de três lados com grandes paredes e teto brancos, onde são projetadas imagens, e a estrutura do interior de um carro no meio. Quando se senta no banco do carro, usando óculos 3D com detetores de movimento, as telas mostram instantaneamente um mundo virtual hiper-realista simulado por computador.

"Nós agora podemos criar um carro no mundo digital e realmente entrar nele e experimentá-lo", diz Michael Wolf, supervisor de realidade virtual da Ford Europa. "Nós ainda dependemos do conhecimento e imaginação dos nossos engenheiros de protótipos para dar vida aos nossos projetos, mas agora eles têm uma ferramenta muito mais sofisticada para isso."

O 3-D CAVE permite aos engenheiros da Ford em Colônia, na Alemanha, sentar no banco do simulador enquanto imagens em 3D são projetadas no teto e nas paredes. Usando óculos especiais polarizados, monitorados por um sistema infravermelho de detecção de movimento, eles interagem com o veículo virtual para determinar, por exemplo, o alcance dos retrovisores traseiros ou a posição dos porta-garrafas nas portas.

O CAVE usa imagens animadas de pedestres e ciclistas para ajudar os engenheiros a avaliar a visibilidade da cabine. Ele também permite examinar e comparar diversos projetos ao toque de um botão - inclusive o interior de veículos produzidos por outras marcas. A Ford tem uma unidade idêntica do CAVE instalada em sua sede em Dearborn, EUA, além de versões mais simples que podem ser transportadas para a simulação de protótipos pelo mundo.

Aplicações - No desenvolvimento da B-MAX, minivan compacta vendida na Europa, a Ford usou o CAVE para testar a eficiência do sistema de portas traseiras corrediças com pilar central integrado. Ele também ajudou a aprimorar a visibilidade das janelas traseiras e os limpadores tipo "borboleta", que se movem em direções opostas.

No Focus, a Ford usou o CAVE para aumentar a eficiência dos limpadores; para ampliar o espaço dos passageiros de trás, testando diferentes desenhos de bancos dianteiros e apoios de cabeça; para avaliar o impacto do desenho da moldura das portas na visibilidade; e para minimizar os reflexos nos vidros e mostradores.

Agora, a Ford quer incluir controles do sistema de entretenimento, abertura e fechamento dos vidros e simulações avançadas de direção no equipamento. Cenários globais em tempo real permitiriam aos engenheiros analisar como a iluminação interna e os reflexos variam conforme o dia e as condições do tempo.

"O CAVE torna a avaliação de projetos muito mais rápida e simples", diz Michael Wolf. "Produzir e colocar três tipos de pilares dianteiros em um protótipo, por exemplo, leva 10 dias. Com o nosso simulador de realidade virtual, isso é feito um ou dois dias e com grande economia de recursos."

Impressoras 3D - Quando uma construção física é realmente necessária, a Ford usa impressoras 3D, que reproduzem formas complexas sobrepondo milhares de camadas ultrafinas de material. Os componentes criados dessa forma podem utilizar até três tipos diferentes de resina, com texturas diferentes, e medir até 700 mm.

A Ford usou essa técnica para produzir as maçanetas das portas e os encostos dos bancos durante o desenvolvimento do B-MAX e o acabamento dos pilares dianteiros e batentes do porta-malas do Kuga. A marca pesquisa, agora, a produção em larga escala de peças de veículos usando essa tecnologia.

"A impressão 3D permite criar todo tipo de formas complexas e componentes, que anteriormente exigiriam muitas horas de trabalho e recursos para a usinagem manual", diz Sandro Piroddi, supervisor de Tecnologias Rápidas da Ford Europa. "Ela tem um grande potencial na produção de veículos Ford no futuro."

Veja vídeo (em inglês)

Projeto de veículo supersônico terá motor Rolls-Royce

A Rolls-Royce irá dar suporte financeiro e técnico ao projeto Bloodhound, que prevê a construção de um carro supersônico capaz de atingir a velocidade de 1.600 km/h e, assim, quebrar o recorde mundial de velocidade em terra. O motor EJ200, desenvolvido pelo grupo britânico e usado em aviões de combate, ajudará a impulsionar o protótipo.

O motor (turbina) EJ200 impulsionará o veículo até atingir 480 km/h. A partir daí, assume um motor de foguete para elevar a velocidade até 1.000 milhas (1.609 km/h). As rodas do Bloodhound são inteiramente em alumínio maciço, já a borracha não resistiria. Outro detalhe é que o tanque de combustível terá capacidade para mil litros de peróxido de hidrogênio, combustível de foguetes. O projeto deve estar concluído em 2015. A tentativa de superar o recorde deve ser realizada no deserto da África do Sul.

O projeto Bloodhound, que é apoiado pelo Ministério da Ciência da Inglaterra, é comandado por Richard Noble e Andy Green, detentores do recorde mundial de velocidade. Em 1997, o ThrustSSC, projetado por Noble e Green, atingiu a velocidade de 1.223 km/h.

Além do alcance do recorde, o projeto Bloodhound também busca inspirar a próxima geração de cientistas, motivando jovens estudantes a fazer carreiras nas áreas de ciência, engenharia e matemática. Para apoiar esse objetivo, 56 funcionários treinados da Rolls-Royce, conhecidos como “embaixadores”, se juntarão ao programa, auxiliando professores de todo o Reino Unido na divulgação do tema. Esses embaixadores desempenharão papel fundamental entre os jovens, ajudando-os a fazer escolhas de carreira e entender melhor áreas como ciência, tecnologia, engenharia e matemática.

De acordo com o presidente da Rolls-Royce na América do Sul, Francisco Itzaina, é justamente a aposta na engenharia de ponta o que mantém a companhia na vanguarda do mercado global. “Sabemos a importância de inspirar as jovens gerações sobre o mundo das ciências e entendemos que há um longo caminho a ser percorrido nesse sentido”, afirmou o executivo. “O patrocínio da Rolls-Royce ao projeto Bloodhound é uma oportunidade para investirmos nesse futuro", acrescentou.

Segundo o diretor do projeto, Richard Noble, o suporte do grupo britânico é de valor inestimável. “Os embaixadores da Rolls-Royce irão nos ajudar a atuar com mais escolas e grupos de jovens em todo o Reino Unido”, afirmou.

A marca Rolls-Royce passará a ser exibida na carenagem do motor EJ200. Em funcionamento normal, o equipamento possui empuxo de 20.000 libras – valor suficiente para alimentar o avião de combate bimotor Typhoon Eurofighter.

Atualmente, 5.442 escolas primárias e secundárias do Reino Unido já se inscreveram para participar do programa Bloodhound, o que equivale a cerca de 2,5 milhões de alunos.

Invento brasileiro transforma energia mecânica dos carros em eletricidade

O engenheiro Ricardo Pongiluppi desenvolveu um equipamento capaz de acumular eletricidade com a passagem de veículos em rampas. O produto, batizado de “Acumulador de energia de rampa”, é um gerador de energia que, instalado em rampas de estacionamento de estabelecimentos onde haja grande fluxo de carros, transforma a energia mecânica dos automóveis em energia elétrica para o local.

O gerador funciona quando o veículo, ao descendo a rampa, empurra com o pneu uma barra giratória, que por sua vez puxa um cabo de aço que aciona o gerador. No final da rampa, a barra é desacoplada do carro, e por conta do contra peso, volta à posição de início. Trata-se de “um gerador de energia inédito no mundo”, segundo Pongiluppi, este funcionará de forma sustentável, uma vez que a energia será acumulada e servirá para manter a eletricidade de onde estiver instalada, seja em shoppings, condomínios ou hipermercados.

O inventor explica que o projeto foi acompanhado por professores com mestrado e doutorado e que, agora, procura parceiros para a produção em escala do gerador.

Impressão 3D abre portas para minirrevolução industrial

(*) Renata Sollero

O grande desafio atual do Brasil é a competitividade. Para disputar um mercado globalizado, as indústrias precisam identificar seus problemas reais, trabalhar duro para desenvolver produtos melhores e lançar esses produtos na hora certa e com o preço certo. Quem deseja vencer esses desafios precisa realizar a transição do design inicial para a produção final das mercadorias - neste processo, é fundamental equacionar a etapa de prototipagem. Empresas que lutam com esta questão veem o fenômeno da impressão 3D como uma ferramenta de prototipagem rápida que suporta o salto do design para a produção.

No passado, ninguém acreditaria que um dia seria possível projetar um produto na tela do computador e, menos de uma hora depois, segurar e testar a peça de verdade. A tecnologia de impressão 3D faz exatamente isso. As vantagens propiciadas por esta tecnologia são duas: velocidade e realismo.

Para entender isso melhor, vale a pena dar um passo para trás. A prototipagem sempre foi um calcanhar de Aquiles para os processos modernos de produção em massa e manufatura rápida. Isso acontece porque a prototipagem não faz parte dos parâmetros de economia de escala.

Tornos, furadeiras, fresas e modeladoras foram inventados no início dos anos 1800 na Inglaterra. Esta foi a época e o local onde os fabricantes finalmente obtiveram êxito na substituição das ferramentas de madeira fabricadas a mão por máquinas em metal capazes de produzir em massa peças metálicas robustas e mais baratas.

No entanto, até recentemente, os fabricantes não haviam conseguido aplicar, no processo de prototipagem, a mesma eficiência de custo do processo industrial. Em vez disso, a prototipagem permanecia presa à era pré-industrial.

Arquitetos contratavam alunos para trabalhar no penoso processo de construir e colar modelos em cartolina dos seus projetos. Fabricantes automotivos utilizavam equipes para construir pesados modelos em argila da sua próxima geração de automóveis. Laboratórios protéticos empregavam os inconvenientes e trabalhosos moldes da arcada dentária para preparar facetas, coroas ou próteses dentárias. Tudo isso exige horas de mão de obra, sua repetição é difícil e cara. Acima de tudo, esses modelos não representam com precisão o produto final que precisa ser testado.

E, como a produção de ferramentas de usinagem, prensas, máquinas de injeção e moldes continua a ser cara, muitas vezes é mais fácil conviver com um design medíocre do que substituir equipamentos de base. Assim, a qualidade final dos produtos vem sofrendo na forma de um inevitável "custo" ou efeito colateral da produção moderna.

Mesmo com o advento das tecnologias de CAD/CAM e de técnicas de design mais precisas e rápidas, os projetos continuam a pesar em orçamentos que, em alguns casos, podem se esticar por anos - em especial, nos setores fabris estratégicos maiores, como defesa.

No entanto, com a tecnologia de impressão 3D, o processo de prototipagem finalmente conseguiu acompanhar o ritmo da indústria.

A tecnologia de impressão 3D coloca um fim imediato ao gargalo da prototipagem manual ao fornecer um meio rápido e automático de produzir peças únicas e exclusivas. Um dos diferenciais dessas peças é que podem ser testadas com precisão em cenários do mundo real, muito antes do design ser colocado em produção.

Além de velocidade, a impressão 3D oferece a grande vantagem de produzir representações realistas adequadas para testes e inspeções de defeitos logo nos primeiros estágios do ciclo de design. Uma vez identificado o defeito de design no modelo, os designers e engenheiros podem retocá-lo no programa CAD, imprimi-lo em 3D e testá-lo novamente tantas vezes quanto necessário até chegarem a um design perfeito.

Um aspecto que particularmente se destaca quando lidamos com modelos impressos em 3D, em especial quando são impressos por meio de uma tecnologia de alta resolução com múltiplos materiais, é que eles de fato se parecem e funcionam como os produtos que pretendem representar. Trata-se de uma enorme vantagem sobre as demais técnicas.

Embora a impressão 3D a jato de tinta seja conceitualmente semelhante à impressão 2D, na verdade o material jateado é um polímero, e não tinta, e a superfície da impressora move-se para baixo à medida que o modelo "cresce" na bandeja de montagem. Um dos aspectos mais impressionantes desse tipo de técnica aditiva é sua capacidade de jatear materiais diferentes com propriedades diferentes em peças montadas de forma homogênea. Por exemplo, um carrinho de brinquedo pode ser impresso com propriedades semelhantes à borracha para as rodas e um chassi rígido. E as rodas giram de verdade - sem nenhuma necessidade de montagem.

Ao usarem técnicas de impressão 3D aditiva, designers e engenheiros podem criar protótipos 3D inteiros e partes funcionais do nada, camada por camada, diretamente do seu software de design CAD padrão. Com tal tecnologia nas pontas de seus dedos, eles agora podem abandonar os tediosos ciclos de prototipagem que costumavam demorar semanas ou meses. O resultado da impressão 3D é um processo de prototipagem mais rápido e simples, que sempre resulta em um melhor produto final.

Então, qual é a implicação para empresas e setores industriais à medida que se continua a buscar formas de aumentar a competitividade e vencer a retração econômica?

Essencialmente, a impressão 3D e a prototipagem rápida tornarão possível uma nova minirrevolução industrial. Empresas e economias inteligentes o suficiente para investir hoje nesta tecnologia poderão se diferenciar ao criar produtos de alta qualidade. O mais impactante: o custo baixo não será mais traduzido automaticamente em perdas de qualidade ou funcionalidade.

Com essa tecnologia, a indústria ganha o potencial de, mais uma vez, transmitir a mensagem de qualidade real de um produto. Nesta minirrevolução industrial, ganha espaço o setor que investir na soma da impressão 3D à prototipagem rápida e à manufatura aditiva para reinventar parâmetros de qualidade e preço, e ganhar competitividade.

(*) Renata Sollero é country manager da Objet Brasil.

Casca de banana pode filtrar metais pesados

A casca de banana tem várias aplicações, como polir pratarias, limpar sapatos e objetos de couro e também para limpar as folhas das plantas no jardim. Agora, um grupo de pesquisadores da Unesp de Botucatu (SP) adicionou mais uma utilidade para elas: a purificação de água contaminada com metais potencialmente tóxicos.

A equipe descobriu que a casca de banana picada é um purificador de água tão ou mais eficiente do que vários outros materiais disponíveis destinados a cumprir essa função.

Inúmeros processos industriais - incluindo a mineração, o escoamento de rejeitos das fazendas e os mais conhecidos rejeitos industriais - lançam metais pesados, como cobre e chumbo, nos cursos d'água, com efeitos adversos para a saúde e o meio ambiente.

Os métodos atuais para remover metais pesados da água são caros e, paradoxalmente, algumas das substâncias usadas nesses processos são tóxicas.

Trabalhos anteriores já demonstraram que alguns resíduos de origem vegetal, como fibras de coco e cascas de amendoim, são capazes de remover esses metais pesados da água. Foi isto o que inspirou a equipe a realizar experimentos com cascas de banana picada, com vistas a verificar se o material também pode atuar como purificador de água.

Os experimentos revelaram que a casca de banana picada consegue remover rapidamente o chumbo e o cobre diretamente a partir da água de um rio. A eficiência verificada foi equivalente ou melhor do que uma série de outros materiais já testados para o mesmo fim.

Um aparelho de purificação de água à base de casca de banana pode ser usado até 11 vezes sem perder suas propriedades de captura dos metais.

A equipe brasileira acrescenta que as cascas da banana são muito atraentes como purificadores de água devido ao seu baixo custo e porque elas não precisam de qualquer modificação química para funcionarem na captura dos metais pesados.

Bibliografia - “Banana Peel Applied to the Solid Phase Extraction of Copper and Lead from River Water: Preconcentration of Metal Ions with a Fruit Waste”, por Renata S. D. Castro, Larcio Caetano, Guilherme Ferreira, Pedro M. Padilha, Margarida J. Saeki, Luiz F. Zara, Marco Antonio U. Martines, Gustavo R. Castro; Industrial & Engineering Chemistry Research, February 2011, Vol.: 50 (6), pp 3446-3451.

Fonte: Site Inovação Tecnológica