Programa gratuito automatiza projeto e fabricação de encaixes de madeira

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/10/2020

O programa projeta múltiplos tipos de encaixes, incluindo de topo, axiais e perpendiculares.
[Imagem: Maria Larsson et al. - 10.1145/3379337.3415899]

Encaixes de madeira japoneses

Os japoneses são conhecidos mundialmente no campo da marcenaria e da carpintaria pelas incríveis habilidades de criar encaixes que permitem a união precisa e resistente de peças de madeira.

Enquanto boa parte dos marceneiros ocidentais ainda usa martelo e prego para unir as peças de madeira, os encaixes japoneses criam junções mais fortes, mais duradouras e muito mais bonitas - os encaixes são usados por um segmento conhecido como "marcenaria fina".

Um inconveniente das técnicas japonesas é que, sendo um misto de arte e engenharia, elas exigem habilidades de treino difícil e demorado, levando a preços relativamente altos dos itens de madeira feitos à mão, como móveis, porque as técnicas não são facilmente incorporáveis em linhas de produção.

Ou, pelo menos, não eram até agora.

Uma equipe do Departamento de Informática Criativa da Universidade de Tóquio criou um novo aplicativo de design 3D que simplifica enormemente o trabalho de projetar encaixes de madeira e, mais do que isso, faz uma interface direta com máquinas CNC, transformando o projeto do encaixe em instruções para uma máquina fresadora, que então produz os componentes projetados com precisão e rapidez.

Outra grande vantagem é que os encaixes dispensam até mesma a cola, o que significa que as peças projetadas pelo programa podem ser facilmente montadas, desmontadas, reutilizadas, consertadas ou mesmo recicladas.

A cadeira é montada e fica firme sem a necessidade de colagem - pregos e parafusos, então, nem pensar.
[Imagem: Maria Larsson et al. - 10.1145/3379337.3415899]

Tsugite

A equipe batizou o programa de Tsugite (pronuncia-se tsuguitê), a palavra japonesa para marcenaria. Por meio de uma interface 3D simples, mesmo usuários com pouca ou nenhuma experiência anterior em marcenaria ou design 3D podem criar projetos para encaixes de madeira funcionais em minutos.

Esses projetos podem então instruir as fresadoras a esculpir os componentes estruturais, que os usuários podem montar sem a necessidade de ferramentas ou colas, apenas seguindo as instruções na tela.

"Nossa intenção era tornar a arte da marcenaria disponível para pessoas sem experiência específica. Quando testamos a interface em um experimento com usuários, pessoas estreantes em modelagem 3D não apenas projetaram algumas estruturas complexas, mas também gostaram de fazer isso.

"O Tsugite é simples de usar, guiando os usuários pelo processo, uma etapa de cada vez, começando com uma galeria de designs existentes que podem ser modificados para diferentes finalidades. Mas os usuários mais avançados podem ir direto para o modo de edição manual para uma forma mais livre de criatividade," disse Maria Larsson, uma pesquisadora de origem sueca especializada em ferramentas computacionais e sistemas de fabricação para madeira, atualmente na Universidade de Tóquio.

Ao projetar uma das extremidades, o programa ajusta automaticamente a outra.
[Imagem: Maria Larsson et al. - 10.1145/3379337.3415899]

Encaixes para marcenaria

O Tsugite oferece aos usuários uma visão das juntas de madeira estruturadas nos chamados vóxeis - essencialmente píxeis 3D, neste caso pequenos cubos.

Esses vóxeis podem ser movimentados nas extremidade de um dos componentes a ser unido, com o programa ajustando automaticamente os vóxeis na extremidade do componente correspondente, de forma que eles se encaixem perfeitamente. Dois ou mais componentes também podem ser unidos, com o algoritmo ajustando todos para garantir o encaixe preciso.

Cores diferentes informam o usuário sobre as propriedades das juntas, como a facilidade com que as peças deslizam umas nas outras, ou problemas, como fraquezas estruturais potenciais.

Algo que torna o Tsugite único é que ele irá fatorar o processo de fabricação diretamente para o equipamento CNC que estiver sendo usado. Isso significa que as fresadoras, que têm diferentes limitações físicas, como graus de liberdade, tamanho da ferramenta e assim por diante, só recebem designs que são capazes de fabricar. Isso também é uma vantagem para o usuário, que não precisa ficar esperando o programa calcular coisas que nunca serão usadas, ou ficar vendo possibilidades fisicamente impossíveis para seu equipamento.

Além de calcular a resistência e facilidade de montagem das peças, o programa permite criar encaixes artísticos, como estas letras.
[Imagem: Maria Larsson et al. - 10.1145/3379337.3415899]

Construção de edifícios de madeira

Os pesquisadores esperam que, por meio de novos aprimoramentos e avanços, o programa Tsugite possa ser ampliado para projetar não apenas móveis e pequenas peças, mas até mesmo edifícios inteiros de madeira.

"O uso de encaixes para conectar peças de madeira, ao contrário de fixações de metal, por exemplo, reduz a mistura de materiais. Isso é bom para classificar e reciclar. Além disso, as juntas não coladas podem ser desmontadas sem destruir os componentes do edifício. Isso abre a possibilidade de os edifícios serem desmontados e remontados em outro lugar. Ou que peças defeituosas sejam substituídas. Essa flexibilidade de reutilização e reparo adiciona benefícios de sustentabilidade à madeira," disse Larsson.

O programa Tsugite foi disponibilizado em sistema de código livre e pode ser baixado no repositório Github (https://github.com/marialarsson/tsugite) ou diretamente no site do projeto (http://ma-la.com/Tsugite%201.0.0.zip).

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