Prof. Ms. João Henrique Quoos
Prof. Dr. Adriano Severo Figueiró
PANGEA - Grupo de Pesquisa em Patrimônio Natural, Geoconservação e Gestão de Águas
UFSM - Universidade Federal de Santa Maria
O fascínio humano pelo mundo em miniatura é mais antigo que o desenvolvimento dos brinquedos modernos, estando presente em diferentes períodos e práticas culturais. Ver o mundo em modelos com dimensões reduzidas entre diferentes períodos das civilizações sempre fez parte do processo da criação e percepção do espaço.
A interpretação de um modelo em escala para o seu equivalente em tamanho real, permite um diálogo com o que as pessoas vão encontrar na realidade e isso interfere desde a prevenção de desastres naturais, passando pelo planejamento ao um amplo conhecimento da paisagem e senso de pertencimento, objetivos da Geoconservação.
Imagem de satélite comparada a maquete de relevo da Área de Proteção Ambiental da Baleia Franca - APABF
Litoral Sul de Santa Catarina, Brasil
(https://doi.org/10.6084/m9.figshare.13653182.v1)
As maquetes de relevo acabam sendo uma boa alternativa para representações em escala reduzida da realidade, possibilitando ao observador compreender a integralidade do território, na sua estrutura e conexões. Permite ao observador fazer análises que passam do plano abstrato para o concreto, uma vez que na maquete a espacialidade do território se torna visível. E assim, compreender as formas do relevo no local visitado, materializando a experiência da percepção da paisagem em um objeto tátil.
Dessa forma, além de servir como instrumento para a educação, a reprodução da maquete pode servir como um geoproduto, pois sua forma está ligada à geodiversidade do local, agregando um valor ainda maior à experiência do geoturismo por meio de um artesanato inovador.
Foto do Cerro do Botucaraí em Candelária, Rio Grande do Sul, impressão em 3D e foto da maquete de relevo como geoproduto em resina de artesanato.
(Link do geoproduto)
Molde negativo com modelo inicial e maquete de relevo do estado do Rio Grande do Sul como geoproduto para decoração ou uso escolar.
(link do geoproduto)
A impressão 3D e os dados cartográficos
A prototipagem é uma expressão técnica que define a prática de de elaboração de protótipos, o modelo inicial de uma produção. Existem diversas formas de prototipagem, para a elaboração de maquetes de forma rápida vamos apresentar a impressão 3D. Ambos os métodos de prototipagem vão exigir a produção cartográfica de Modelos Digitais de Terreno (MDT) ou de arquivos STL (STereoLithography) que são os arquivos em 3D do relevo topográfico.
A impressão 3D
No grupo de pesquisa PANGEA (Patrimônio Natural, Geoconservação e Gestão da Água) temos optado por essa tecnologia como uma das metodologias para desenvolvimento de estratégias interpretativas na Geoconservação. Baseada no processo de fabricação com a aplicação de aditivos a mesma está em expansão dentro das pesquisas acadêmicas e do mercado de manufatura. Presente em muitas universidades a impressora 3D tem sido uma aliada na reprodução de modelos tridimensionais e com isso recebe destaque para a reprodução de formas de relevo, como as maquetes.
Também conhecida sob os nomes de manufatura aditiva consiste em um processo onde o material é aplicado camada por camada e, assim , os objetos tridimensionais são criados. A construção camada por camada é controlada por computador a partir de um ou mais materiais líquidos ou sólidos de acordo com as dimensões e formas especificadas do arquivo STL. O endurecimento físico ou químico, ou os processos de fusão ocorrem durante a construção desse modelo. Assim os materiais típicos para impressão 3D são plásticos, resinas sintéticas, cerâmicas e até metais especialmente processados. Desses processos inicialmente o mais prático é o que envolve o endurecimento após a fundição, derretimento de polímeros plásticos, também conhecida como FDM (Fused Deposition Modeling). Nesse processo o FDM, um filamento de material termoplásticos é colocado em camadas para criar o objeto, como ilustra a figura abaixo. Durante todo o processo a impressão precisa receber o filamento de plástico que é conectado por meio de uma extrusora quente, capax de derreter o plástico a ponto dele ficar mole o bastante para ser colocado tridimensionalmente na construção 3D do objeto em uma plataforma/mesa.
Ilustração do processo FDM da impressão 3D e modelo de impressora 3D Ender, muito utilizada no Brasil
(link para arquivo do Brasil em relevo para impressão em 3D - cortesia PANGEA/UFSM)
Para ver mais fotos de impressões 3D realizadas pelo PANGEA clique no link: http://bit.ly/pangea3d
A criação de arquivos 3D em formato STL
Para poder imprimir o arquivo 3D ou fazer uso do relevo 3D em outras tecnologias é necessário fazer a conversão dos dados cartográficos para o formato de arquivo digital STL. Inúmeras plataformas de divulgação de impressão 3D distribuem o arquivo nesse formato. Mas para aplicações de relevo, por se tratarem de aplicações mais específicas é necessário criar o próprio arquivo. Para facilitar esse processo, vamos apresentar a criação do arquivo STL oriundo de dados de relevo, usando um serviço gratuito online.
Na aplicação a seguir será criado um STL para a área norte do município de Santa Maria, Rio Grande do Sul.
Caso queria abrir o arquivo STL gerado e queira visualizar características do processo de impressão sugerimos que instale os seguintes softwares:
MESHLAB | PRUSASLICER | 123D MAKE
1) Acesse o endereço:
http://jthatch.com/Terrain2STL/
2) Em Location, coloque coordenadas em graus decimais próximas do local de interesse que no caso é o norte de Santa Maria, RS.
Latitude:
-29.6175
Longitude:
-53.8391
Obs.: Também é possível navegar no próprio mapa para isso.
3) Aplique o zoom, usando o mouse ou clicando no botão mais zoom, sobre a área.
4) Indique os valores de largura (Witdh) e altura (Height) da caixa de recorte do relevo em Model Details para indicar o tamanho da área a ser criada.
No modelo foi aplicado os valores de 0.15 e 0.10 graus decimais.
5) Mova a área pra cima do local desejado, que no caso de Santa Maria, RS, procuramos enquadrar como mostra o item 6.
6) Com o box sobre a indique o exagero vertical (Vertical Scaling) de 3 vezes.
7) Também é importante dar uma altura ao modelo, além da altitude zero, para que ele fique mais alto. Na aplicação foi colocado o valor de 5 mm.
8) Após essas configurações, clique em gerar o modelo e depois faça o download.
Obs.:O download é feito com o formato ZIP, que é a extensão para arquivos compactados. Descompacte o arquivo para poder usar o STL para poder dar continuidad.
Conferindo o STL
- Este processo só serve para verificar o modelo. Algumas aplicações são possível de fazer no MESHLAB como reduzir o número de detalhes ou juntar mais elementos STL. No caso vamos só abrir e ver o arquivo.
9) Abra o software MESHLAB e clique em criar novo projeto vazio.
10) Importe o Mesh, ou seja importe o arquivo STL que você fez o download anteriormente.
11) Será exibido o arquivo que pode ser enviado para o software de fatiamento e impressão 3D da impressora onde o modelo será produzido.
12) Utilize o mouse para rotacionar e ver os detalhes.
NOTAS
27/01/2021 - Vamos Imprimir?
Aqui está um desafio para quem ainda não tem acesso a impressão 3D. Mas existe algumas opções para conseguir imprimir em 3D de qualquer lugar do Brasil.
Uma muito conhecida é Fábrica 3D (https://fabrica3d.co/). Eles possuem um serviço de orçamento online, onde é possível enviar e solicitar a impressão do modelo, indicar as cores e fazer algumas modificações nas dimensões. No dia 27/01/2021 o modelo gerado ficou por R$62,00 reais.
No Rio Grande do Sul uma empresa tem impresso modelos de relevo com uma ótima resolução é a EXPANSÃO 3D (https://www.instagram.com/expansao3d) e em Santa Catarina já utilizamos os serviços de duas empresas que possuem ótima qualidade, a CB3D (https://www.instagram.com/cb3dprinting_scs/) e a 3DJAM (https://www.instagram.com/jam.impressao.3d/).