UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESIGN MESTRADO EM DESIGN JOÃO PAULO AMARAL CACCERE FABRICAÇÃO DIGITAL COMO ABORDAGEM PARA A PRODUÇÃO E DESIGN DISTRIBUÍDOS CURITIBA 2017 JOÃO PAULO AMARAL CACCERE FABRICAÇÃO DIGITAL COMO ABORDAGEM PARA A PRODUÇÃO E DESIGN DISTRIBUÍDOS Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Design, do Setor de Ciências Humanas, Letras e Artes da Universidade Federal do Paraná, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Design. Orientador: Prof. Dr. Aguinaldo dos Santos CURITIBA 2017 Catalogação na publicação Mariluci Zanela - CRB 9/1233 Biblioteca de Ciências Humanas e Educação - UFPR Caccere, João Paulo Amaral Fabricação digital como abordagem para a produção e design distribuídos / João Paulo Amaral Caccere - Curitiba, 2017. 266 f. Orientador: Aguinaldo dos Santos Dissertação (Mestrado em Design) - Setor de Artes, Comunicação e Design da Universidade Federal do Paraná. 1. Comunicação e tecnologia - Design. 2. Desenho (Projetos) - Sustentabilidade. 3. Habitação popular - Desenho de produto. I.Título. CDD 728.1 À companheira de uma vida, Yasmin. AGRADECIMENTOS Agradeço grandemente a todos que participaram de alguma maneira para a realização desta dissertação - em especial ao professor Dr. Aguinaldo dos Santos que, através da sua valiosa orientação e incentivo, permitiram a conclusão de mais uma etapa da minha vida. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, pelo suporte financeiro. Aos interlocutores da pesquisa, que gentilmente cederam tempo, disposição e todas as informações fundamentais para este estudo. Aos professores Dr. Alexandre Pelegrini e Dra. Viviane Nunes, por aceitarem compor minhas bancas de qualificação e de exame final. Aos colegas mestrandos e professores do Programa de Pós-Graduação em Design da Universidade Federal do Paraná pelas reflexões, críticas e sugestões ao longo do caminho. Aos amigos Marcelo Pinhel e Pedro Kersten por se envolverem direta e profundamente nas várias etapas desta investigação. À minha família, com quem dividi minhas incertezas e conquistas, mesmo à distância. À Yasmin, de quem recebi nada mais do que o puro amor (e algumas revisões de texto). Mil vezes, muito obrigado. CACCERE, J. P. A. Fabricação Digital como abordagem para a Produção e Design Distribuídos. Dissertação (Mestrado em Design) – Programa de Pós- Graduação em Design, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2017. RESUMO As mudanças na organização e distribuição da informação decorrentes das duas últimas décadas têm criado novas oportunidades de inovação para a sustentabilidade. Estas têm como característica a crescente troca de dados, informações, conhecimento e cultura de forma livre e cada vez mais inclusiva através da internet. Neste contexto, a presente dissertação dedica-se à investigação de aplicações da Fabricação Digital que viabilizem um panorama de utilização e difusão das estratégias de Produção e Design Distribuídos, como forma de habilitar novos modos de produção e consumo que impliquem em um impacto positivo nas dimensões ambiental, social e econômica da sustentabilidade. Os métodos principais utilizados foram a Revisão Bibliográfica Sistemática e a Pesquisa-Ação. A pesquisa conta com uma etapa de campo subdividida em quatro ciclos de ação voltados para a criação de um Sistema Produto+Serviço que oferte mobiliário residencial open-source para moradores de Habitação de Interesse Social. Através da análise dos resultados, será possível apontar barreiras e oportunidades para a implementação destas abordagens. Palavras-Chave: Fabricação Digital. Produção Distribuída. Design Distribuído. Habitação de Interesse Social. CACCERE, J. P. A. Digital Fabrication as an approach for obtaining an Open and Distributed Manufacturing. Dissertation (Master in Design) – Postgraduate Program in Design, Federal University of Paraná, Curitiba, 2017. ABSTRACT Changes on organization and distribution of information in the last two decades have created new innovation opportunities for sustainability. These are characterized by an increasing exchange of data, information, knowledge and culture on an open and inclusive way over the internet. In this context, the present work studies Digital Fabrication applications, which enables the use and dissemination of Distributed Design and Manufacturing strategies. Such applications allow new modes of production and consumption that results in a positive impact on environmental, social and economic dimensions of sustainability. In this work, a systematic literature review and an action research were conducted in order to define the analyzed methods. To accomplish this process, it was carried out a field research divided into four cycles to the creation of a Product-Service System that offers open-source residential furniture to social housing residents. By analyzing the results, it was possible to point barriers and opportunities to the implementation of these approaches. Keywords: Digital Fabrication. Distributed manufacturing. Distributed Design. Social housing. LISTA DE FIGURAS Figura 1-1: Visão geral do método. ........................................................................... 33 Figura 2-1: Aplicações da manufatura aditiva. .......................................................... 36 Figura 2-2: Etapas gerais do processo de Fabricação Digital. .................................. 38 Figura 2-3: Exemplos de impressoras 3D de mesa disponíveis no mercado. ........... 43 Figura 2-4: Categorias de uso da Fabricação Digital. ............................................... 47 Figura 2-5: Modelo virtual e protótipo de uma carcaça de furadeira. ........................ 48 Figura 2-6: Arquitetura desenvolvida no projeto Solar House. .................................. 49 Figura 2-7: Bicicleta fabricada via impressão 3D. ..................................................... 50 Figura 2-8: Molde fabricado por impressão 3D para o processo de injeção. ............ 51 Figura 2-9: Equipamentos de três, quatro, cinco e seis eixos. .................................. 53 Figura 2-10: Detalhe do desbaste de chapa de madeira via sistema subtrativo. ...... 55 Figura 2-11: Processo de fabricação por filamento fundido. ..................................... 56 Figura 2-12: Processo de fabricação por estereolitografia. ....................................... 57 Figura 2-13: Placas de vidro customizadas por sistema formativo. ........................... 58 Figura 2-14: Modelo de customização de Lampel e Mintzberg. ................................ 61 Figura 2-15: Estrutura de produção das Economias Distribuídas. ............................ 68 Figura 2-16: Estrutura de produção centralizada. ..................................................... 69 Figura 2-17: Estrutura de produção descentralizada. ................................................ 69 Figura 2-18: Máquinas de impressão 3D da Insper Fab Lab, em São Paulo. ........... 77 Figura 2-19: Conceituação do panorama da Produção Distribuída. .......................... 84 Figura 3-1: Quantidade de artigos produzidos entre 2010 e 2015. ........................... 93 Figura 3-2: Estratégia de desenvolvimento da pesquisa. .......................................... 97 Figura 3-3: Protocolo para condução da RBS. .......................................................... 99 Figura 3-4: Estrutura para a condução dos ciclos de Pesquisa-Ação. .................... 102 Figura 4-1: Mapa de Sistema das plataformas analisadas. ..................................... 115 Figura 4-2: Personas construídas na Fase I do Ciclo 1. .......................................... 117 Figura 4-3: Vista do Conjunto Moradias União Ferroviária em Curitiba. ................. 118 Figura 4-4: Vista do bairro Vila Fuck em Piraquara, RMC. ...................................... 118 Figura 4-5 - Localização das empresas e consumidoras pré-selecionadas. ........... 120 Figura 4-6: Material gráfico de introdução à pesquisa. ............................................ 122 Figura 4-7: Diagrama de Polaridade das empresas investigadas. .......................... 127 Figura 4-8: Workshop de conceituação do Sistema com makers. ........................... 129 Figura 4-9: Storyboard para conceitos do Sistema. ................................................ 132 Figura 4-10: Quadro de conceitos do Open Platform Design Flowchart. ................ 133 Figura 4-11: Mapa do Sistema para o conceito desenvolvido. ................................ 136 Figura 4-12: Customer Journey Mapping Game sendo realizado. .......................... 148 Figura 4-13: Jornadas dos consumidores para os cenários desenvolvidos. ........... 149 Figura 4-14: Blueprint do Sistema. .......................................................................... 151 Figura 4-15: Dinâmica RITE sendo conduzida com a Consumidora A. ................... 153 Figura 4-16: Cartões da dinâmica RITE. ................................................................. 153 Figura 4-17: Entrevista sendo realizada com a Consumidora B. ............................. 158 Figura 4-18: Pinhões ilustrados em calçada de petit-pavé de Curitiba. ................... 161 Figura 4-19: Espaços das consumidoras A (direita) e B (esquerda). ...................... 162 Figura 4-20: Exemplo de encaixe feito em CNC. .................................................... 168 Figura 4-21: Sistema de encaixe tipo "macho-fêmea" ou “U” sendo empregado. ... 170 Figura 4-22: Corte 90º, corte 90º com fresa cilíndrica e solução para encaixe. ...... 170 Figura 4-23: Painel semântico para o design dos produtos do Sistema. ................. 173 Figura 4-24: Sketches para a geração de alternativas do produto. ......................... 178 Figura 4-25: Transferência dos sketches para o computador. ................................ 179 Figura 4-26: Rendering da solução desenvolvida. .................................................. 180 Figura 4-27: Simulação das informações gravadas no produto. ............................. 181 Figura 4-28: Modelos 3D da solução proposta. ....................................................... 182 Figura 4-29: Acompanhamento do processo de impressão 3D............................... 183 Figura 4-30.: Miniatura das peças do alto banco com encosto. .............................. 184 Figura 4-31.: Modelo impresso em 3D e imagem do local de destino do móvel. .... 185 Figura 4-32.: Consumidora A organizando as imagens do painel semântico. ......... 187 Figura 4-33: Incompatibilidade no encaixe de peças de fabricantes distintos. ........ 200 Figura 4-34: Diferença estética na matéria-prima utilizada. .................................... 201 Figura 4-35: Banco alto confeccionado pelo Maker A. ............................................ 204 Figura 4-36: Ao fundo, equipamento do Fabricante B utilizado na produção. ......... 205 Figura 4-37: Elementos construtivos do banco com encosto. ................................. 206 Figura 4-38: Furações, cavilha e martelo de borracha utilizado na montagem. ...... 207 Figura 4-39: Mesa lateral após finalização. ............................................................. 208 Figura 4-40: Banco alto com encosto após finalização. .......................................... 208 Figura 4-41: Simulação de pesquisa de preços e produtos no celular. ................... 210