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Histórico

Fotoescultura e topografia

Em 1860 o artista francês François Willème criou um processo em que colocava o objeto de interesse em uma plataforma rodeado por 24 câmeras; fotografava para obter a silhueta de cada ângulo; e usava um processo usando um pantógrafo ligado a um cortador que reproduzia cada um desses perfis, totalizando uma forma tridimensional. Ele batizou o processo de fotoescultura.

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Figure 1. Fotoescultura em 1870, créditos: George Eastman House

Isso significa que já no século XIX tínhamos não só um rudimento da impressão 3D, como também de um processo de digitalização em 3D hoje chamado de fotogrametria. Faltavam, claro, os computadores para automatizar este processo.

Na topografia, surgiram outras idéias. J. E. Blanther em 1890 sugeriu um método de camadas com suavização de placas de cera para criar mapas topográficos de terrenos, idéia aprimorada por Perera (1940) usando folhas de cartolina. Zang (1964) usava placas transparentes com inscrições e Gaskin (1974) criou um dispositivo educacional com tais técnicas.

Em 1968, Swainson propôs um método que fabricaria peças tridimensionais pela cura seletiva do plástico, aplicando dois feixes de laser cruzados em um polímero fotossensível, com um trabalho paralelo sendo conduzido nos laboratórios Battelle. A técnica foi cunhada de maquinagem fotoquímica.

Outro foi proposto por Ciraud (1971), usando pó depositado em uma matriz por gravidade, eletrostática, ou por um bico, e parcialmente derretido para produzir um objeto.

Em 1972, Matsubara da Mitsubishi Motors propôs um processo topográfico que usaria materiais que endurecem com a luz. No processo, uma resina de fotopolímero (líquido monomérico que sofre polimerização, isto é, endurecimento) é usada como revestimento em partículas refratárias, como areia ou grafite, que são então espalhadas e aquecidas para formar uma folha consistente. A luz de uma lâmpada é seletivamente projetada nesta folha para endurecer uma porção definida dela, e o resto dissolvido. Já em 1974, DiMatteo reconheceu que esta técnica tinha o potencial de fabricar formas que são particularmente difíceis de obter conforme técnicas de usinagem padrão, como propulsores e aerofólios.

Em 1979, Professor Nakagawa da Universidade de Tóquio começou a usar técnicas de laminação para fabricar ferramentas, em particular de prensa e injeção de moldes, e menciona a possibilidade de canais de resfriamento complexos em moldes de injeção.

Foi em 1981, entretanto, em que o primeiro modelo funcional de uma máquina de impressão 3D funcional foi publicado por Hideo Kodama do Instituto de Pesquisas Industriais Municipal de Nagoya, no Japão. Seu sistema descrevia um sistema de prototipagem rápida baseada em fotopolímeros com construção de camadas correspondendo a seções transversais do modelo por três diferentes aparatos, dois deles sendo reconhecíveis no mercado hoje como as SLA "top-down" e "bottom-up" e o terceiro lembrando bastante a técnica conhecida como polyjet.1

Note

1 - Automatic method for fabricating a three‐dimensional plastic model with photo‐hardening polymer - H Kodama - Review of Scientific Instruments, 1981 - scitation.aip.org

3D Systems, DTM e Stratasys

A primeira patente relacionada a impressão 3D veio em 16 de julho 1984, mas de franceses liderados por Alain Le Mehaute. Entretanto, a patente foi abandonada pelas instituições que fundavam a pesquisa e Charlie (Chuck) Hull, três meses mais tarde, deu entrada na primeira patente da tecnologia que mudaria o mundo. Chuck cunhou o termo "estereolitografia" para descrever a técnica em que, usando um material curável por luz ultravioleta e um feixe desta luz, sucessivas camadas representando as seções transversais de um objeto, iniciando da mais baixa até a mais alta, são atingidas seletivamente pelo feixe solidificando-o.

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Figure 2. Máquina SLA com peças feitas a partir de resina fotossensível endurecida

Em 1986, Chuck fundou a primeira companhia de Impressão 3D do mundo, a 3D Systems Inc. A companhia criou o hoje famoso formato de arquivo "STL", uma forma simples de representação de uma malha tridimensional por coordenadas dos vértices de triângulos orientados. A primeira impressora 3D com a técnica patenteada de estereolitografia (ou "SLA") só viria a ser produzida para venda em 1988 pela empresa.

Em 1987, Carl Deckard, que trabalhava para a universidade do Texas, registrou uma patente para o processo que chamou de sinterização seletiva por laser ("Selective Laser Sintering" - SLS). A técnica consistia na "sinterização" sucessiva de camadas de um substrato em pó por um feixe de laser. A "sinterização" é um processo em que um pó, em temperatura menor que a de derretimento, se torna um sólido contínuo ao se unir com os grânulos do mesmo material ao redor. A patente foi concedida em 1989 e licenciada para a empresa DTM Inc, que foi mais tarde adquirida pela 3D Systems.

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Figure 3. Uma máquina SLS no processo de sinterização de uma camada de pó

Foi o ano de 1989 que viu o surgimento da técnica de impressão 3D que, por suas características de robustez e economia, se tornou a dominante no mercado de massa de hoje: a FDM, ou modelagem por deposição de material fundido ("Fused Deposition Modeling"). S. Scott Crump, um cientista de garagem interessado em fabricar brinquedos para a filha e maquetes para engenheiros (ou assim diz a lenda), fez o pedido de patente nesse ano e em 1992 conseguiu financiamento para criar a empresa Stratasys.

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Figure 4. S Scott Crump, fundador da Stratasys e inventor da técnica FDMTM, em palestra (esquerda) e ao lado do protótipo de sua impressora 3D (direita). Créditos: Stratasys.com

Os anos 90 e primeira metade dos anos 2000

Após estes primeiros empreendedores darem a ignição na indústria de impressão 3D, os anos 90 e início dos 2000 tiveram uma explosão de novas técnicas de manufatura aditiva e esses anos representaram o amadurecimento da tecnologia de impressão 3D. Inicialmente usada apenas para peças de amostra ou protótipos, isto é, peças que não precisam apresentar acabamento refinado ou propriedades mecânicas robustas, as inovações e aprimoramentos dessa era foram gradativamente tornando-a apta para produção industrial e em escala. A primeira técnica a perseguir este objetivo foi a DMLS da empresa EOS, Direct Metal Laser Sintering, que utiliza uma variação da SLS para fabricar peças em metal. A técnica batizada redundante e genericamente de "3DP", também chamada de binder jetting por ser um nome mais descritivo, utiliza uma idéia parecida com a SLS, no entanto substituindo o laser por um jato de líquido de aderência e cor, tendo sido uma das primeiras técnicas a permitir combinações de cores na impressão 3D. Outra técnica a usar cores é a chamada LOM, Laminated Object Manufacturing, que consiste em uma impressora de jato de tinta imprimindo as camadas do objeto 3D em papel, empilhando as folhas de papel e as cortando de forma a criar a forma tridimensional. Esta técnica hoje é capitaneada pela empresa MCOR. A SLM, ou Selective Laser Melting, veio estender a funcionalidade da SLS para funcionar com materiais derretidos ao invés de somente sinterizados. A EBM, ou Electron Bean Melting, utiliza basicamente o mesmo funcionamento da SLM mas usando um feixe de elétrons e consegue trabalhar com materiais com altíssimo ponto de fusão como titânio.

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Figure 5. Processo de acabamento (retirada da peça impressa do bloco de papel, uma vez terminada) de uma impressão feita pela técnica Laminated Object Manufacturing (LOM). Créditos: National University of Singapore, http://blog.nus.sg.edu

O rompimento: o projeto RepRap

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Figure 6. Adrian Bowyer (esquerda) e Vik Olliver (direita) com sua reprap "mãe" feita em uma FDM tradicional e a primeira RepRap "filha" de sucesso ao lado, feita pela da esquerda. Créditos: http://reprap.org/wiki/About

Infelizmente, com todo esse aparecimento de novas tecnologias prometendo revolucionar a indústria e os modos de criação, vieram também as chagas da propriedade intelectual. Tradicionalmente, ao criar uma nova tecnologia, indivíduos e empresas registram em seu país uma "patente", que é um dispositivo legal que permite ao seu detentor ter o monopólio de comercialização daquela idéia ou processo por um prazo que chega até 20 anos a partir da data de aplicação1. Ao aplicar a uma patente em um país, por força de tratados internacionais, o requerente ganha também a exclusividade internacional para registrar o mesmo processo em outro países pelo prazo de um ano.

Patentes podem até facilitar o retorno financeiro, mas têm o efeito colateral de impedir ou limitar o uso daquela tecnologia, elevar enormemente o preço e impedir inovações externas pelos 20 anos de vigência da patente. Se poucos anos após a patente da Stratasys alguém tivesse pensado em um jeito de aprimorar a técnica tornando-a mais eficiente, barata ou acessível, teria que ter uma conversa constrangedora com os advogados da empresa, que não se interessava muito por estas melhorias já que visava somente o mercado industrial e não o mercado de massa ou de pequenos empresários.

E aconteceu o previsto: A tecnologia ficou basicamente estagnada pelos 20 anos de vigência da patente. Ainda hoje, a Stratasys tornou-se proficiente em patent fencing e tem mais de 500 patentes relacionadas e um time legal numeroso pra tentar se assegurar que mais ninguém use a tecnologia.

Mas já por volta de 2004, o engenheiro e matemático Adrian Bowyer pensava em aproveitar a vindoura queda da patente em 2009. Ele escreveu na página da Universidade Bath sobre o que batizou de projeto RepRap, uma máquina de manufatura aditiva auto-replicante, isto é, que seria capaz de fazer peças para fabricar outras do mesmo tipo. O nome do projeto ilustrava isto: "RepRap" significa Replicator for Rapid Prototyping, ou Replicador para Prototipagem Rápida. O projeto seria colaborativo e open-source, como o kernel de sistema operacional Linux, e documentado em um "wiki" como a wikipedia. Doctor Bowyer conseguiu voluntários para ajudá-lo, entre eles Vik Olliver e Joshua Pearce, sem contar uma colaboração mais tarde com Massimo Banzi do projeto Arduino de microcontroladores open-source. Em 2005 o site do projeto já estava no ar. Para evitar conflitos com a sigla "FDM" que é marca registrada da Stratasys, chamaram o mesmíssimo processo de "FFF" - Fused Filament Fabrication (Fabricação por Filamento Fundido). Em janeiro de 2009, com uns poucos projetos de impressora 3D já no site, o primeiro kit de impressora 3D open-source estava à venda, da BfB RapMan. Em Abril do mesmo ano a empresa Makerbot Industries liberou também a sua impressora 3D open-source, a CupCake. Outras empresas se seguiram, como a Ultimaker que além de liberar sua primeira impressora 3D contribui até hoje para o fatiador cura e o firmware Marlin; outras receitas de impressoras 3D apareceram, e com o sucesso retumbante do projeto a pilha completa de software e firmware para operar uma impressora 3D usando qualquer sistema operacional estava completa. Segundo a wikipedia, no ano de 2009 o preço de uma impressora 3D diminuiu em duas ordens de grandeza, aproximadamente 100 vezes.

O projeto reprap cumpriu perfeitamente muitos de seus objetivos. Conseguiu peças mais acessíveis e baratas para os componentes de impressão 3D2, usando desde barras roscadas que se encontra em qualquer loja de parafuso para eixos ao invés de fusos trapezoidais até plataformas com resistência aquecedora para serem usadas no lugar das caríssimas câmaras aquecidas isoladas. Agregou e incentivou desenvolvedores a criarem firmwares open-source completos e cheios de recursos para os microcontroladores usados, estes baseados no Arduino Mega e mais tarde em microprocessadores sofisticados como o do embarcado Beaglebone Black. Estabeleceu um centro de referência para as informações sobre impressoras 3D de baixo custo. E junto com isso estabeleceu uma série de padrões seguidos por empresas e indivíduos sem necessidade de agências reguladoras para encarecer o processo.3

Hoje o projeto reprap tem meia dúzia de fatiadores open-source multiplataforma e que funcionam em qualquer impressora 3D FFF de baixo custo, tem 11 firmwares diferentes que podem ser usados em suas máquinas (o número é maior, mas ninguém sai contando os forks de firmwares existentes que surgem), e tem mais de 100 receitas completas de construção de impressoras open-source, com os softwares, diagramas, planos de corte, arquivos 3D (STL) das peças imprimíveis e lista de compras (BOM - "Bill of Materials"). Um outro uso do projeto reprap é para inventores de diversos dispositivos — geralmente associados à impressão 3D, claro — registrarem todo o projeto de sua invenção e assim impedirem que ela seja patenteada, visto que um wiki mantém o histórico das modificações eternamente e que as leis de patentes declaram uma patente nulificada se for descoberto que há "arte prévia", ou seja, uso real da idéia ou processo em algum outro produto.

O projeto RepRap também explica o que aconteceu com o mercado de massa após 2009. Foi quando as primeiras manchetes sobre "impressão 3D" começaram a aparecer, encantando o público com suas criações, e em como apareciam indivíduos "geniais" que construíam suas próprias impressoras 3D mas que na verdade apenas reutilizavam receitas do site do projeto.

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Figure 7. Copperfill (esq.) e bronzefill (dir.), filamentos de imitação de metal da empresa Colorfabb (créditos: colorfabb.com)

Livre das amarras das patentes, o mercado de massa de impressão 3D irradiou-se para uma série de áreas antes inexploradas, desde simples reparos domésticos (quem usaria uma impressora de um milhão de dólares pra isso?) até próteses e utilidades que ninguém imaginaria antes — um professor de faculdade adquiriu uma Replicator e trocou seu extrusor por uma seringa aquecida de água e açúcar, que gera arcabouços de açúcar solidificado onde se joga uma cultura de células, que crescem em volta do arcabouço e o consome, formando veias e artérias no lugar. Um dos mais problemáticos obstáculos da cultura de órgãos foi resolvido desta forma simples! Se a Stratasys não tivesse segurado a patente, imagine quanto sofrimento teria impedido ou até vidas teria salvado; se o projeto RepRap não tivesse surgido, imagine quantas vidas estariam miseráveis ou até nem mais vivas.

E melhorias na tecnologia FDM — ou FFF, como preferir — surgiram por todos os lados, não só nas máquinas. Os firmwares e fatiadores conseguiram recursos admiráveis, os modeladores populares de formas 3D se apressaram em garantir compatibilidade com o formato de arquivo usado pelos fatiadores e em oferecer recursos que ajudassem a impressão 3D. Pequenas startups de engenheiros químicos e cientistas de materiais começaram a trabalhar com filamentos diferentes do plástico convencionalmente usado nas impressoras 3D, o ABS — e já vieram com o PLA, um plástico de origem orgânica da empresa NatureWorks.

E o PLA foi só o começo. Outros materiais começaram a aparecer, como os nylons da empresa Taulman3D; os filamentos flexíveis, como o italiano Filaflex ou o estadunidense Ninjaflex; os de imitação de materiais, como madeira (serragem misturada com PLA), cobre e bronze (também com pó de metal); os fosforescentes; os condutores; os demais plásticos usados em injeção — PEAD, PETG, policarbonato, poliacetal, polipropileno; os filamentos dissolvíveis, como PVA e HiPS; os filamentos para fundição, como Filamet Copper…​ Ninguém fez uma contabilidade de quantos materiais diferentes já estão disponíveis para impressoras FDM de baixo custo, mas esse número com certeza já ultrapassa uma centena.

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Figure 8. hotends compactos chimera e cyclops para dois filamentos da empresa e3d (http://e3d-online.com)

Esse gigantesco desabrochar e democratização de uma tecnologia avançada está tendo impacto profundo em nossa sociedade. Outras tecnologias não sofreram o mesmo processo. Você não teve as pessoas construindo televisões em casa quando a tecnologia ficou popular. Você não teve pessoas criando seus próprios computadores ou smartphones em suas garagens ou pequenas empresas quando da massificação dessas tecnologias. Mas isso está acontecendo com a impressão 3D, criando uma dinâmica de mercado muito diferente daquilo que se conhecia até então. Por exemplo, existem muitas empresas famosas por criarem peças genéricas para impressoras 3D de alta qualidade, como a e3d e reprap.me, e liberarem seus projetos sob licenças open-source para serem fabricados em qualquer lugar do mundo.

Talvez esse mercado incipiente explique o que a Stratasys fez em 2013. Para entender isso, vamos falar mais de uma empresa que já mencionamos.

Note
Notas:
  1. Alguns detentores de registros de patentes utilizam-se de uma estratégia chamada "Patent fencing", que se traduz em registrar uma extensão óbvia do processo da patente original quando a data de expiração desta patente estiver próxima, estendendo assim na prática a duração da patente.

  2. http://reprap.org/wiki/BackgroundPage

  3. Para uma história do projeto reprap contada pelos próprios integrantes, uma boa referência é https://all3dp.com/history-of-the-reprap-project/

  4. A história da impressora de açúcar pode ser vista em inglês aqui: http://www.3dprinterworld.com/article/aleph-objects-enjoys-809-percent-two-year-revenue-growth

Makerbot (2009)

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Figure 9. Fundadores da Makerbot - esquerda para a direita: Adam Mayer, Zach Smith e Bre Pettis. Crédito: wikipedia

Empresa que começou junto ao movimento RepRap, com um de seus fundadores, Zach Smith, sendo também um dos fundadores do projeto. Ganhou fundos de investimento do próprio Adrian Bowyer e sua esposa. Reconhecida também por fomentar a criatividade na impressão 3D com o portal thingiverse.com, o site de modelos para impressão 3D mais acessado da internet. Atualmente, o portal tem mais de 600 mil modelos completamente gratuitos para baixar, muitos deles com licenças open-source permitindo modificação, redistribuição e uso comercial.

Suas impressoras 3D começaram vindo com um fatiador open-source próprio chamado ReplicatorG; como decisão de projeto, resolveram abandonar o formato mais usado de instruções de máquina CNC — o chamado g-code — para utilizar um formato próprio chamado S3G (terminação .x3g) para funcionar com seu firmware open-source Sailfish. Posteriormente, o ReplicatorG foi trocado por outro fatiador com bibliotecas open-source mas interface fechada, embora muito mais amigável (e com menos opções).

A empresa teve uma história conturbada. Apesar do seu começo idealista e promissor (as primeiras unidades se esgotaram rápido), em 2012 Zachary Smith já foi expulso da empresa por discordar das mudanças em relação a liberação de código acontecendo e em 2013 ela foi adquirida pela Stratasys. Logo após a aquisição, sua próxima impressora, a Replicator 2, começou a ser vendida sem liberação de código ou receitas, ou seja, abandonando toda a filosofia open-source a que a empresa tinha se comprometido no começo.

Em 2014, a operadora de streaming Netflix produz um documentário sobre a empresa intitulado Print the Legend. Objetivando ser um registro histórico do início das impressoras 3D de baixo custo, ele foca no fundador Bre Pettis, no abandono dos princípios open-source e na trajetória conturbada da empresa. Aparecem vários integrantes do projeto Reprap e, claro, Zachary Smith, mas em uma hora e meia de documentário não aparece absolutamente nenhuma menção ao projeto e nem mesmo há a sugestão que haveria alguma iniciativa open-source fora da Makerbot no início.

No mesmo ano de 2014, um escândalo acomete a Makerbot através de sua companhia-mãe, a Stratasys. Aproveitando-se da extrema popularidade do seu site thingiverse, a empresa aplicou alguns registros de patentes de design open-source feitos por usuários do portal, sem sequer informá-los disso e para usar em seus produtos. A empresa OpenBeam, uma das empresas do ecossistema open-source de impressão 3D, descobriu isso e publicou uma carta aberta à Makerbot para ela "manter a classe"1. Um movimento em massa de saída dos usuários iniciou, sendo que muitos deles deixam postados protestos em suas páginas do thingiverse apontando para outros portais do mesmo gênero.

Devido a manchas na reputação como essa, ao elevado preço das impressoras 3D da empresa, à diminuição de qualidade após a aquisição pela Stratasys, e à elevada competição de outras impressoras domésticas, a Makerbot começou a perder bastante mercado, e já passou por algumas levas de demissão em massa, sendo hoje uma companhia diminuta perto do que era.

A Alvorada da SLA — Formlabs e B9 Tech

Ainda que este curso tenha maior foco na tecnologia FFF, é importante notar uma outra técnica de impressão 3D que está tendo uma trajetória não muito diferente das de material fundido. A tecnologia é a estereolitografia de Chuck Hull, mais antiga, cuja patente principal expirou em 2014, o que tem levado mais e mais fabricantes a investirem nessa tecnologia. A partir do ano de 2016 os insumos já sofreram uma queda grande de preços, inclusive no Brasil, e a tendência continua.

Comecemos pelas diferenças — enquanto Makerbot e Ultimaker são empresas que começaram por seus próprios meios, poucos anos mais tarde as iniciativas de crowdfunding, ou financiamento coletivo, já estavam mais populares e empreendedores confiavam mais nelas para começar seus negócios. Tanto a Formlabs Form1 (2012) quanto a B9 Tech B9 Creator (2013) foram impressoras 3D de resina fotopolimerizável iniciadas no portal de financiamento coletivo kickstarter.

Pode parecer estranho que uma empresa comece a comercializar um modelo concorrente 2 anos antes de a patente expirar, mas a esperança é que a empresa cuja patente esteja sendo violada não se dê ao trabalho. A Formlabs lançou sua SLA e foi processada pela 3D Systems, mas acertaram os termos fora das cortes e a impressora 3D continuou sendo comercializada, hoje em dia sem precisar pagar royalties.

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Figure 10. Maxim Lobovsky, um dos 3 fundadores da Formlabs, com a impressora 3D ao fundo. Créditos: kickstarter.com

Já a B9 Creator sofreu menos este revés, pois ao invés de utilizar a tecnologia SLA "pura", usou uma variante dela que ao invés de um feixe de laser, usa um retroprojetor modificado. Essa tecnologia é chamada de SLA/DLP ou simplesmente DLP, por causa do projetor. Adicionalmente, a impressora deles foi financiada com apenas um ano de diferença e inicialmente o projeto era open-source, com um fatiador multiplataforma e aberto. Não foram processados.

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Figure 11. B9 Creator e Form1 e uma comparação de acabamento entre uma peça de SLA da Form1+ (esquerda) e e uma impressora FFF (direita) com a mesma resolução de 0,1mm de camada, com a de SLA se mostrando nitidamente melhor. Créditos: respectivos sites b9creator.com e formlabs.com

Essas duas impressoras "iguais mas diferentes", assim como as repraps, criaram o padrão de compatibilidade que todas as novas impressoras 3D SLA / SLA/DLP estão adotando. Comprimento de onda do raio ultravioleta, resolução, volume e até interface do fatiador são imitados por outras empresas entrando na área.

Esta tecnologia usa um material que consegue ter maior resolução que FFF (tipicamente, 25 mícrons de camada mínima, comparada com 100 mícrons de uma FFF) e até na mesma resolução, maior qualidade de acabamento.

O uso, os insumos, os acabamentos no entanto diferem bastante. Embora isso já fuja ao escopo deste curso, você pode ver uma comparação entre o uso de FFF e SLA neste vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=UksOU1J0AIM

Por último, já existem muitas impressoras SLA e SLA/DLP sendo inventadas e construídas sob licença open-source, até mesmo por grandes empresas. A conhecida software-house Autodesk criou uma SLA/DLP completa com eletrônica, firmware e até resina licenciados sob CC-BY-SA (a mesma licença deste documento!) de nome Ember. Outras empresas e indivíduos foram pelo mesmo caminho e você encontra comunidades fervilhantes de idéias como a do site "Build Your Own SLA" (http://buildyourownsla.com) ou do projeto OpenSLA (https://plus.google.com/communities/109609533907401814291).

A Alvorada da SLS?

A Formlabs não descansou em cima dos méritos. Além de continuar aprimorando e colocando sensores e controladores nos novos modelos e de liberar certos códigos de forma aberta e multiplataforma, recentemente lançou uma solução de impressão em lote automatizada (Form Cell) e agora uma impressora 3D SLS (Selective Laser Sintering), a Fuse 1. Será um indício que antes mesmo de a SLA se estabelecer completamente, SLS chegará ao mercado de baixo custo?

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Figure 12. Fuse 1, primeira impressora 3D SLS da Formlabs. https://www.youtube.com/watch?v=VdFGdUSbaEg

A Academia e a Impressão 3D

Internacionalmente, a impressão 3D e suas várias tecnologias não eram muito conhecidas ou popularizadas (por causa das patentes) até começar a tomar proporções industriais, no final da década de 90. Como consequência desse baixo mindshare, a academia — isto é, as universidades, instituições de pesquisa, laboratórios de testes e outras instituições que se ocupam em criar o conhecimento de nível superior — praticamente ignorava o assunto, com algumas poucas incursões de pesquisadores mais entusiasmados pelo conceito (e que inevitavelmente tinham que gastar um espaço de seus artigos para explicar a tecnologia e para o que ela servia). Com a virada do milênio, e com as então corporações do ramo necessitando de resultados científicos e confiáveis para clientes cada vez mais exigentes, e fabricações cada vez mais sendo usadas como produto final ao invés de protótipos, a aproximação à academia era inevitável.

Isso não era tão fácil: O ambiente de cabala, os designs patenteados, os segredos industriais e o acesso dificultado às máquinas e instalações das impressoras 3D estava nitidamente em contradição com a necessidade acadêmica de divulgação de informação, exposição às claras e acesso livre para experimentação. Ainda assim, com dinheiro envolvido e iniciativas de colaboração com universidades destacadas - principalmente em seus departamentos de engenharia -, os artigos de relevância começaram a crescer em número. É de 2002 que por exemplo temos o artigo seminal Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS1, que analisa o problema das resistências não-uniformes numa peça impressa em 3D; também em 2002 que temos o Fused deposition modeling of novel scaffold arthictectures for tissue engineering applications2, analisando padrões de suporte e raft. Do lado da estereolitografia, que já tinha relações mais estreitas com a academia, temos o Use of stereolithography to manufacture critizal-sized 3D biodegradable scaffolds for bone ingrowth3, um artigo sobre padrões de estrutura para auxílio de crescimento de ossos, e já sinalizando para a entrada da impressão 3D no campo biomédico. Muitos outros artigos com técnicas, números e variáveis usados até em impressoras 3D de baixo custo são dessa época — mostrando uma explosão tanto da relevância da tecnologia quanto do interesse acadêmico.

Foi desse interesse acadêmico, aliás, e nesse ambiente favorável que Adrian Bowyer, Vik Olliver e outros tiveram em 2004 a idéia para o projeto 2004 e em 2006 Boywer já publicava a apresentação The Replicating Rapid-prototyper - moving hardware through the wires4 pela Universidade de Illinois.

Em meados dos anos 2000, o próprio Journal of Rapid Prototyping já estava consolidado como uma publicação de Alto Impacto e as variadas tecnologias de impressão 3D já tinham razoável mindshare acadêmico, que depois seria ampliado para fora da academia devido ao projeto reprap. A segunda metade da primeira década do milênio experimentou uma escalada extraordinária de artigos úteis para fabricação, muitos deles já tratando a incipiente idéia da impressão 3D de baixo custo. Entre eles temos o paper de Bowyer e seus colaboradores avaliando os resultados do projeto reprap em 2009, "RepRap: The Replicating Rapid Prototyper — maximizing customizability by breeding the means of production"5 e novamente em 2011 com "RepRap — the replicating rapid prototyper"6.

Note
Referências:
  1. Ahn, S. H., Montero, M., Odell, D., Roundy, S., & Wright, P. K. (2002). Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS. Rapid prototyping journal, 8(4), 248-257.

  2. Zein, I., Hutmacher, D. W., Tan, K. C., & Teoh, S. H. (2002). Fused deposition modeling of novel scaffold architectures for tissue engineering applications. Biomaterials, 23(4), 1169-1185.

  3. Cooke, M. N., Fisher, J. P., Dean, D., Rimnac, C., & Mikos, A. G. (2003). Use of stereolithography to manufacture critical‐sized 3D biodegradable scaffolds for bone ingrowth. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 64(2), 65-69.

  4. http://self.gutenberg.org/wplbn0002096545-the-replicating-rapid-prototyper-by-adrian-bowyer.aspx

  5. Sells, E., Smith, Z., Bailard, S., Bowyer, A., & Olliver, V. (2009). RepRap: the replicating rapid prototyper: maximizing customizability by breeding the means of production.

  6. Jones, R., Haufe, P., Sells, E., Iravani, P., Olliver, V., Palmer, C., & Bowyer, A. (2011). RepRap—​the replicating rapid prototyper. Robotica, 29(01), 177-191.

academia.edu e Joshua M. Pearce

No mundo de facebook de hoje, é notório que as redes sociais de internet são um poder à parte, uma forma de organização com grande impacto sócio-econômico global, e com a capacidade efetiva de dirigir a mudança de papéis de antigas e novas instituições. Redes sociais especializadas existem para tudo, de uso e manufatura de mapas para viagem até para contatos e mobilidade profissional, e o campo acadêmico não é exceção, com portais como researchgate e academia.edu. Fundada em 2008 como rede de publicações de artigos científicos, a rede social academia.edu serviu como plataforma ideal para os entusiastas do movimento Open Access (ou seja, artigos científicos que não sejam cobrados ao público leitor) e por isso costuma ter uma porcentagem muito maior deste tipo de artigo. Como uma grande parte dos gastos das publicações científicas se relaciona com o processo de revisão por pares, o portal tem experimentado novas maneiras de o realizar diminuindo os custos, como os comentários de outros pesquisadores. Os artigos colocados lá são "pré-print", ou seja, antes mesmo de passarem pelo processo formal de revisão de pares (externo) e publicados.

Um pesquisador que esteve presente em todos esses momentos e teve participação pesada no movimento RepRap é o Prof. Dr. Joshua Pearce, estando entre os 0.1% maiores contribuidores, e sempre com artigos de enorme utilidade para a fabricação digital de baixo custo, com tantos exemplos úteis que a citação de artigos desta parte transbordaria. Para citar apenas alguns artigos1 recentes, em "Emergence of Home Manufacturing in the Developed World: Return on Investment for Open-Source 3-D Printers", ele examina o retorno econômico da venda e peças de impressoras 3D open-source; em "Free and Open Source Automated 3-D Microscope" ele ensina como construir um microscópio eletrônico usando impressão 3D; em "Open Source Laser Polymer Welding System: Design and Characterization of Linear Low-Density Polyethylene Multilayer Welds", ele ensina técnicas e caracterização de construção de impressoras 3D SLS open-source, e em "Environmental Life Cycle Analysis of Distributed Three-Dimensional Printing and Conventional Manufacturing of Polymer Products" ele analisa modos de reciclar e reutilizar plástico de impressão 3D de baixo custo. Seus artigos se concentram na área de tecnologia sustentável, impressão 3D open-source, economia e ciclos econômicos de hardware open-source, e diferentes tecnologias de impressão 3D. Sua obra mais famosa é um livro cuja influência na cultura Maker tem sido basal, o "Open-Source Lab", que poderia ser uma enorme ajuda nos muitos laboratórios de física, química e biologia do Brasil se fosse mais conhecido por aqui.

Dr. Pearce continua ativo e produzindo muita informação. Em especial, ele e seu grupo têm o costume de, mais do que deixar os artigos publicamente acessíveis na academia.edu, detalhar os projetos no wiki de tecnologia sustentável http://appropedia.org, onde tem uma página detalhando suas informações.2

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Figure 13. Livro seminal sobre impressão 3D open-source e o uso dela para a construção barata de itens de laboratório, do pesquisador Joshua Pearce. Ele também é uma obra livre sob a mesma licença que este livro que você está lendo, sendo sua principal inspiração. http://www.thingiverse.com/thing:182640
Note
Referências:
  1. Você pode ver todos os artigos do Dr. Pearce que estão no academia.edu neste endereço: https://mtu.academia.edu/JoshuaPearce

  2. http://www.appropedia.org/User:J.M.Pearce

Important
Ainda sobre os "papers não-acadêmicos"

Já no início desta obra fomos claros quanto às referências informais. Estamos num período de mudança de papéis sociais, não há dúvidas disso. E embora tenhamos ressaltado o papel da academia como uma fonte de conhecimento científico da humanidade, é importante que ela não é a única, e um fenômeno que surgiu com a internet foram os artigos escritos com metodologia científica ou próxima da científica por indivíduos considerados amadores, hobbyistas ou de alguma forma sem vínculos profissionais ou acadêmicos profundos com o campo do conhecimento em questão, e que ainda assim foram seminais e influentes em sua concepção, informando algum problema e explorando soluções para ele. Tais artigos, geralmente pertencentes a wikis ou blogs pessoais, não estão submetidos ao formalismo acadêmico e por isso não têm publicações em periódicos, fator de impacto associado, citações contabilizadas (exceto por dados privados como os coletados pelos spiders do Google) e têm sua localização e importância relativa enormemente dificultadas em relação aos acadêmicos. São artigos que merecem ser retirados da obscuridade até para embasar o escrutínio acadêmico de que necessitam e este livro procura cumprir este papel. Alguns deles são referenciados no decorrer deste livro, um exemplo notável sendo o artigo "Polyholes" do usuário experimentalista nophead (Chris Palmer), em http://hydraraptor.blogspot.com.br/2011/02/polyholes.html

E no Brasil?

O Fork Comunitário:

Do GuiaCNC para a RepRapBR

O projeto RepRap foi — e continua sendo — o catalisador de oportunidades para que pessoas criativas, engenhosas e curiosas fizessem, ao redor do mundo, suas pequenas revoluções, seus trabalhos em grupo. Nosso país sempre foi um berço de mentes brilhantes que, com escassos recursos, conseguiam fazer bastante. O objetivo de barateamento e peças comuns das "reprap", então, caiu como uma luva! Em 2010, integrantes do fórum GuiaCNC com conhecimentos de eletrônica resolveram encomendar juntos kits da impressora 3D CupCake, a impressora 3D Open-Source da Makerbot, para estudar e aprimorar. Criaram uma lista de discussão, reservaram na casa de um deles um local espaçoso e com equipamentos para se reunir — que chamaram de "Masmorra" — convidaram outros interessados e uma vez dada a "partida", começaram a realizar encontros de confraternização e troca de idéias e progressos na empreitada. Este foi o primeiro e-mail do grupo que se intitulou "Grupo de Estudo RepRapBR" (o remetente foi Alain Mouette, que já acompanhava há anos o projeto RepRap):

Este é o convite oficial para participação do Grupo de Estudo para RepRap.

* O objetivo é comprar um kit derivado do RepRap <http://store.makerbot.com/featured-products/cupcake-cnc-basic.html> cujo custo é de US$750, se conseguirmos trazer sem impostos. Não é o RepRap original, mas usa as mesmas placas. Infelizmente o dinheiro vai ter que vir na frente, nenhum de nós tem como bancar...

* vamos nos reunir regularmente uma vez por mês na masmorra (Sir. Jorge já deu sua benção).

* Vamos estudar esse protótipo para estudar como fazer nossas cópias e estudar também como fazer usando CNCs que já existem. Estudo preliminar já mostrou que deve ser possível, mas parte do Hardware tem que ser o deles para ser compatível com o software.

* Este grupo é só para quem estiver presente, tudo que levantarmos será conhecimento aberto, mas não pretendemos ficar documentando de progresso do nosso estudo. Salvo é claro que alguém seja voluntário para esse fim específico.

Isto está documentado no primeiro post do blog do grupo de estudo, http://reprapbr-ge.blogspot.com.br/2010/08/historico-do-grupo-de-estudo.html. Os posts subsequentes trazem um verdadeiro e fidedigno registro histórico do progresso do pensamento de comunidade e interação de indivíduos brilhantes levando a sucessivas melhorias no design usado — acompanhando e muitas vezes superando o que também acontecia lá fora.

Lá se acompanham as tentativas e desventuras no desenvolvimento da placa controladora de impressão baseada na "Gen7" - a "Gen7BR", a mesa aquecida com resistências de bloco, as instruções de montagem de cada parte das diversas iterações da impressora, o extrusor do Alain, a Prusa Air e os vários aplicativos gratuitos do JP, tudo com detalhadas descrições técnicas. A leitura é altamente recomendada como complemento a este livro.

O blog do grupo de estudo, entretanto, não conta toda a história, além de só ir até 2013. Com o começo do projeto e a criação da lista de discussão ReprapBR no Google Groups, muitos outros indivíduos começaram a participar — e, embora não tão fortemente integrados ao grupo inicial e aos seus desenvolvimentos específicos, também trouxeram suas colaborações com projetos paralelos, idéias independentes e principalmente um período de muito debate construtivo e ajuda a iniciantes na lista. Muitos criando seus próprios blogs de ajuda que são até hoje referência, como o Reprap Paraná (de Valter F.C.) que tem ainda os melhores textos de ajuda a montagem da impressora Graber i3; outros com lojas de peças, como a ReprapBR (Brian Conçalves), Impressora 3D (Bruno Cabral) e GTMax3D (Luciano Moda); outros com iniciativas que de blogs no início e documentação de peças particulares se tornaram empresas de produção de impressora 3D, como a 3DMachine em São Paulo (Paulo Fernandes), a Movtech em São Bernardo do Campos (Ígor Jocionis), a Reprap3D em Jundiaí (Bruno Pontes) e a Sethi3D em Campinas (Marcelo Ribeiro e Sérgio Carminitti), os filamentos da Filamentos3DBrasil (Anderson Godoy), da 3DX (Cléber Rampazo), PrintGreen3D (Willian Lima), Faz3D (Roberto Polisel Samartin) e 3DLab (Brian Filipe e Sérgio Portela) e os produtos CoreAB e A.Bond (Alex Borro) e o hotend R6P (Renato Parisotto). Felipe ("Juca") Sanches da Metamáquina também teve participação na lista, ainda que breve. Usos intensos e criativos da Impressão 3D e tecnologias relacionadas também fizeram história: Solution 3D com seus brindes e vasos (Roberto Varela), 3DToy com seus brinquedos, utensílios e quebra-cabeças (Rubens Medino). Muitos outros passaram por este fórum de discussão, que ainda hoje é ponto nevrálgico do desenvolvimento de impressão 3D no Brasil. Não é o único, claro, e outros lugares de comunidades e fóruns também constam com suas estrelas, como a Faerkrag Props com seus itens de cosplay (Eduardo Pimentel) ou Guilherme "Razgriz" com seus cursos e designs. Indivíduos criativos como Cícero Moraes e Paulo Miamoto Dias (e seus vários colaboradores), com suas reconstruções faciais forenses e próteses para animais como tartarugas e tucanos, também contribuíram muito para o ecossistema, tanto pelo seu trabalho artístico quanto pela divulgação na mídia. E desenvolvedores talentosos como Lays Rodrigues com seu projeto de controlador de impressão Atelier.

Ainda merecem menção especial a empresa Cliever, que junto à Metamáquina foram as primeiras empresas de impressão 3D do Brasil; a e-tech, vendedores da linha de impressoras 3D 3DCloner; a Tato Indústria e Comércio, pioneira de impressão 3D no país; e a CNCBrasil, com suas iniciativas ousadas de propelir a impressão FFF a dimensões industriais.

Durante a trajetória do Grupo de Estudos e a lista de discussão, no entanto, certos eventos chamam especial atenção pela regularidade com que ocorreram. Dada a interseção de conhecimentos exigido, muitos integrantes eram do Fórum GuiaCNC, e encontros regulares aconteciam na Chácara de Rubens Medino. Em 2014, dia primeiro de maio, o primeiro encontro "oficial" RepRapBR aconteceu, com 89 participantes, se configurando como o começo de uma saga — no ano seguinte o sucesso se repetiu no mesmo dia, com 101 inscritos (e 45 que perderam a lotação). Em 2016, já prevendo não haver espaço para o público, Rubens e outros inscritos no grupo se associaram para profissionalizar este encontro e criaram a Primeira Expo3DBR — Encontro Nacional de Impressoras 3D, também em primeiro de maio, com público registrado de 1240 pessoas! Foi realizado em um ginásio de Hortolândia, com palestras e a presença de feira e demonstrações de fabricantes e profissionais de Impressão 3D.

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Figure 14. Algumas fotos do encontro do grupo ReprapBR em 2014, em Campinas. Praticamente um churrasco entre amigos. A galeria você pode conferir no álbum do Google Photos: http://goo.gl/KoRkpN
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Figure 15. Apenas 2 anos mais tarde, aquele encontro entre amigos transformou-se em um evento aberto ao público em um ginásio de Hortolândia com milhares de frequentadores, e muitos dos expositores e palestrantes sendo os inscritos dos encontros anteriores. O hobbyismo se profissionalizou, a garagem virou indústria. Não deixe de conferir o sítio web do evento para conferir mais fotos e os expositores: http://www.expo3dbr.com.br
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Figure 16. Edição de 2017 da Expo3DBR, feita em São Bernardo. Roupas impressas em 3D (à esquerda e acima), ciclo de palestras (à esquerda e abaixo) e o pavilhão de expositores.

Além do movimento diretamente relacionado à impressão 3D, tivemos em solo nacional — sempre com ligações internacionais pois o desenvolvimento aberto é por natureza inclusivo — vários grupos de pesquisa, fabricação e estudo que é indispensável citar, tanto pela aplicação prática da tecnologia com muitos beneficiados diretamente por ela quanto pelo incentivo educacional, social e moral que deram aos entusiastas da tecnologia.

São eles o projeto Mão3D, de próteses impressas baratas; as várias iniciativas do time encabeçado por Cícero Moraes e Paulo Miamoto Dias; o instituto de pesquisa CTI Renato Archer; a empresa brasileira Makers Brasil, intimamente ligada à explosão do movimento Maker; e os grupos de pesquisa LAPAC da Unicamp e GPMA do ITA.

Makers Brasil

Empresa inovadora no mercado Maker, começou seu primeiro curso e workshop de impressão 3D já em 2013 (já tendo educado mais de mil alunos só em impressão 3D em 2016). Fundada em 2012 por Ricardo Cavallini, criador do kit educacional eletrônico acessível "RUTE", consiste de uma plataforma de educação e inovação focada na prototipagem e desenvolvimento de produtos para a "Nova Revolução Industrial", alcunha para o que os vários desdobramentos e mudanças do movimento Maker vêm trazendo. Hoje tem mais de duas dezenas de cursos, dos mais técnicos aos mais conceituais, e a maioria para leigos, visto que seu objetivo é trazer mais gente para esse universo tecnológico. O perfil de seus alunos vai de meninas de 6 anos de idade a gestores de empresas. Além de todo o papel educacional de seus cursos, disponibiliza também editoriais, palestras, artigos e papers em sua página com explicações aprofundadas e estratégicas do Movimento Maker. O endereço da página é http://www.makers.net.br.

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Figure 17. A Makers no evento Youpix em 2014, para demonstrar a impressão 3D para o público jovem. O evento recebeu mais de 18 mil pessoas em três dias!

LAPAC — Universidade Estadual de Campinas

A Universidade Estadual de Campinas, uma das mais proeminentes do país em pesquisa e extensão, não poderia deixar de participar desta tendência. Desde sua criação em 2006, o Laboratório de Automação e Prototipagem para Arquitetura e Construção (LAPAC) teve por objetivo estudar sistemas generativos de projetos, tecnologias tridimensionais (prototipagem rápida, fabricação digital e digitalização 3D), programação de computadores e técnicas de automação e suas aplicações na arquitetura, desde o processo de projeto até a construção de edifícios. Seu laboratório (com fresadoras CNC, cortadoras laser, impressoras 3D, etc.) é restrito a alunos da universidade, mas trabalham em conjunto com o Museu Exploratório de Ciências da Unicamp e estão prestes a criar um fablab em um edifício antigo no centro de Campinas, deste modo ampliando seu alcance comunitário. Mas de longe, seu maior valor para o maker que não é aluno da universidade está em seus artigos claros e educativos sobre o processo de fabricação aditiva, assim como o seu canal do youtube. Como são fontes da academia, pode-se esperar delas um rigor e conformidade muito maior do que comumente se encontra no meio Maker. Assim, o LAPAC presta um importante papel de embasamento científico e formal para o tão disperso conhecimento nessa área.

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Figure 18. Uma foto do interior do LAPAC, publicada com permissão. À esquerda, a máquina amarela é uma fresadora CNC Vitor Ciola, modelo Scriba, com mesa de vácuo e área de fresagem 1000x2000mm. Presentes na foto estão o Prof. Dr. André Araújo (de vermelho) e Prof. visitante Affonso Orciuoli.
Referências:

O Projeto Mão3D

Gerido e criado pela Professora Doutora Maria Elizete Kunkel em janeiro de 2015, o projeto Mão3D, inspirado pelo iniciativa internacional de auxílio a desabilitados "Enabling the Future" e seu projeto comunitário de designs voluntários "e-NABLE", procura auxiliar os milhares de brasileiros amputados a levar uma vida menos estigmatizada e mais confortável com o uso de próteses acessíveis feitas através de impressão 3D doméstica, com o acompanhamento apropriado de psicólogos e fisioterapeutas.

A reabilitação de amputados é uma tarefa árdua pois lida com aspectos emocionais e de saúde, e é especialmente delicada em relação a crianças, que além do problema de poderem não entender ou lidar bem com os procedimentos, têm crescimento rápido levando à necessidade de substituição constante das próteses (e isso agrava a necessidade de serem baratas).

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Figure 19. Algumas fotos de conquistas e fabricações do grupo Mão3D, com seu logotipo no centro.

O grupo da Dra. Elizete além de trabalhar com os modelos open-source do projeto e-NABLE busca desenvolver um protocolo de reabilitação adequado. Com seu caráter acadêmico como projeto de extensão universitária no Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal de São Paulo (ICT-UNIFESP), tem também como parte de sua missão a publicação de artigos científicos, disseminação do conhecimento pela participação em eventos e seminários e treinamento para reabilitação e produção de próteses. Diferente de iniciativas acadêmicas que se comportam como "cabalas" fechadas com acesso somente pelos graduados, o programa Mão3D desde o início procurou a interação com a sociedade, desde por parcerias e recepção de doações de empresas privadas (geralmente startups), até participação nos fóruns, hackerspaces e demais lugares onde a comunidade Maker se encontra. Assim, se por um lado o programa tem projetos universitários avançados de pesquisa envolvendo até próteses mioelétricas, por outro comparece na Campus Party e The Developer Conference e até faz seu próprio blog e tem página de facebook para comunicação com o público.

Mais do que uma instituição, o Mão3D é importante como referência para a seriedade de trabalho e formalidades necessárias para o trabalho com deficientes (com os alunos tendo inclusive que passar pela complexa burocracia de um comitê de ética), pois infelizmente este é um campo em que os picaretas, trambiqueiros e oportunistas abundam, com "iniciativas" geralmente comerciais que não dão assistência devida, não cumprem padrões éticos e muitas vezes revindicam créditos sobre algo que não criaram, com os designs open-source do projeto e-nable sendo um alvo frequente.

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Figure 20. O stand do Projeto Mão3D em uma de suas inúmeras demonstrações, no Evento TOM-SP em 2015 para tecnologias assistivas.

Das colaborações do projeto Mão3D, uma que se destaca é a colaboração com outro grupo acadêmico, o Grupo de Pesquisa em Manufatura Aditiva do Instituto Tecnológico da Aeronáutica, GPMA/ITA. O desafio é tão grande que, como se diria no dialeto popular, os universitários tiveram que chamar os outros universitários!

O GPMA/ITA

O plástico das impressoras 3D de fabricação de filamento fundido é razoavelmente resistente e serve para próteses de mão que não passam por muitos estresses mecânicos. Mas a coisa muda de figura quando consideramos os amputados que perderam seus membros inferiores ou nasceram sem eles. Estas são as partes de nosso corpo que mais estão sujeitas a grandes forças e movimentos e embora os plásticos impressos possam conseguir sustentar uma pessoa estática, não têm condições de suportar as variadas agressões do meio como grandes tensões, compressões, cisalhamentos e até desgaste químico e biológico. Para este fim, as próteses inferiores ainda são restritas às grandes impressoras 3D industriais que trabalham com polímeros contínuos maciços e metais e que tipicamente custam na casa de centenas de milhares de reais, com o insumo igualmente caro. E isso não é somente um problema para próteses: o uso em estruturas aeroespaciais também é uma necessidade.

É nesse contexto que entra o GPMA. O grupo, criado no início de 2016 pelo Professor Rafael Ferreira e os doutorandos Thiago Dutra e Rafael Quelho, que explora a tecnologia de Fused Filament Fabrication com o objetivo de estabelecer uma linha de trabalho em impressão 3D que possa contribuir na área de fabricação de componentes impressos que possuam responsabilidade mecânica em sistemas de engenharia, não sendo apenas protótipos de forma. Ao presenciar aumento considerável no número de bons artigos publicados nessa área em nível internacional, seus integrantes acreditaram que o momento era propício para a pesquisa mais aprofundada, devido à crescente complexidade dos processos envolvidos e à rápida expansão técnica dos processos mais utilizados como os das impressoras RepRap. São estudados conformações e reforços dos termoplásticos com fibra de carbono, vidro e kevlar, tanto curtas quanto contínuas. A caracterização dos materiais impressos também é essencial e o grupo tem desenvolvido artigos quantificando rigidez e resistência dos mesmos para que possam ser usados adequadamente em projetos de engenharia. E por fim, as estruturas compósitas com esses materiais são analisadas, otimizadas e modeladas por elementos finitos, já tendo sido defendidos no momento da redação deste livro três trabalhos de graduação e um de iniciação científica, com dois doutorados no caminho. Os artigos científicos decorrentes serão publicados ainda em 2017 e estão sendo compartilhados também pelo academia.edu e researchgate.net. Tomara que outros grupos sigam o mesmo caminho e quando possível coloquem os artigos como open access (acesso aberto), para que qualquer usuário — maker, profissional, industrial ou doméstico — possa usar os resultados sem ter que pagar fortunas pela informação. O grupo centraliza sua interação com a comunidade e os links dos artigos em sua fanpage no facebook: https://www.facebook.com/GPMA.ITA/

A Fotogrametria de Cícero Moraes e Paulo Miamoto Dias

Como desdobramento dos trabalhos de Cícero e Paulo em colaboração com o médico veterinário Roberto Fecchio, as técnicas foram aplicadas para a digitalização de lesões em animais para sua reabilitação protética. Algum tempo depois, protótipos de próteses foram impressos, até que o primeiro caso bem-sucedido foi o do jabuti Freddy. Outros animais também foram reabilitados com a integração de modelagem e impressão 3D, materiais dentários e cirurgia veterinária. O grupo voluntário que formou-se a partir desta parceria, terminou por atender mais 12 animais, e segue em atividade, ganhando a alcunha de ‘Animal Avengers’, após uma brincadeira que comparava as diferentes habilidades dos integrantes, ligados à área de medicina veterinária, odontologia e design gráfico às habilidades do notório grupo de heróis de histórias em quadrinhos. Atualmente, Cícero não faz mais parte da equipe, e dedica-se a projetos pessoais, enquanto Miamoto conduz os processos ligados à modelagem e impressão 3D.

Nos trabalhos da dupla (muitas vezes com outros colaboradores), Cícero geralmente era o porta-voz, aparecendo em vários veículos de mídia nacionais e internacionais, incluindo o programa Fantástico da Rede Globo de Televisão. Seus vídeos educativos no youtube baseados nos trabalhos que faz contribuíram para sua fama, assim como seus artigos de blog e até participação em artigos científicos, com seu maior trabalho sendo o seu e-book em português em co-autoria com Miamoto, que ensina Reconstrução Facial Forense usando softwares livres e gratuitos.

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Figure 21. Dr. Paulo Miamoto e Cícero Moraes na mensuração de um crânio impresso em 3D. Os créditos dados ao autor deste livro aparecem pela sua colaboração em imprimir o crânio. Fonte: http://www.ciceromoraes.com.br

Esta parceria iniciou-se com as ciências forenses como pano de fundo, e embora novas metodologias estivessem em franco desenvolvimento (como o protocolo para reconstruções faciais totalmente realizado com software livre), o diálogo técnico-científico com instituições era dificultado pelo fato de serem dois indivíduos a propor projetos em parceria. Sem vínculo com instituições de ensino superior à época, mas ávidos por explorarem os progressos em prol das ciências forenses no Brasil, Miamoto viu na fundação de uma organização não governamental sem fins lucrativos uma alternativa para institucionalizar as ações. Em 2014 foi fundada a Equipe Brasileira de Antropologia Forense e Odontologia Legal (Ebrafol), em conjunto com profissionais de direito e odontologia. Com o intuito de promover os direitos humanos por meio do aprimoramento dos métodos de produção da prova pericial, a Ebrafol passou a atuar em três eixos:

  1. prestando serviços periciais em perícias de análises antropológicas de cadáveres desconhecidos, sendo a Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto sua maior parceira;

  2. capacitando recursos humanos, em diversos cursos e palestras que deram autonomia para peritos oficiais dominarem técnicas de digitalização aplicadas às suas respectivas áreas; e

  3. promovendo cultura em projetos que utilizam das mesmas técnicas, porém fora do âmbito forense, como no caso da reconstrução facial dos santos peruanos São Martinho de Porres, São João Macias e Santa Rosa de Lima.

Em 2016, Cícero também deixou o cargo de Vice-Coordenador da Ebrafol para dedicar-se a seus projetos pessoais, todavia sua atuação prossegue.

Interessante notar que desta inusitada parceria, uma pequena revolução com smartphones e notebooks prosperou, e atualmente os conteúdos de digitalização, modelagem e impressão 3D agora passam a integrar o temário de cursos de pós-graduação em odontologia legal, além de embasar diversos trabalhos científicos. Enquanto Moraes segue em projetos de divulgação de ciência e tecnologia junto à mídia, Miamoto dedica-se à carreira acadêmica como docente de cursos de graduação e pós-graduação em odontologia e medicina e pesquisador.

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Figure 22. Alguns dos casos de sucesso do prolífico trabalho de Cícero e Paulo, em sentido horário: o papagaio Verdin com sua prótese de bico, a reconstituição de Maria Madalena, o Jabuti Fred, o tucano Bicolino e a reconstituição de Santo Antônio. Muitas dessas histórias podem ser encontradas em http://www.ciceromoraes.com.br. Note que alguns dos trabalhos foram fabricados em impressoras 3D industriais, não FFF.

É sempre saudável notar que muitas das conquistas de Paulo, Cícero e seus associados foram possíveis por causa de uma instituição governamental que é central ao desenvolvimento da impressão 3D industrial e comunitária no Brasil: muitos de seus trabalhos foram fabricados por impressoras 3D do CTI Renato Archer.

CTI — Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer

É impossível falar de impressão 3D no Brasil sem mencionar o trabalho do Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, popularmente conhecido como "CTI", em especial o seu Departamento de Tecnologias Tridimensionais (DT3D), hoje Núcleo de Tecnologias Tridimensionais. O CTI é uma unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação. Foi inaugurado em 1982 e o DT3D em 1997, desde então contribuindo para o avanço tecnológico brasileiro incluindo bastante interação com indivíduos e empresas privadas. Cícero e Paulo, por exemplo, utilizaram das impressoras 3D industriais do CTI para algumas de suas próteses (como as de titânio para bico) e para a impressão em cores da face de Santo Antônio.

Mas não se resumem à impressão 3D industrial. O CTI tem iniciativas comunitárias e "Maker" como o Fab@Home (uma impressora 3D / fabricador pessoal estilo reprap) e o software especializado Invesalius, um software que pega imagens médicas em formato "DICOM" de tomografias computadorizadas ou ressonância magnética ("fatias") e reconstrói a imagem tridimensional a partir destas fatias. O nome do software é uma homenagem a Andreas Vesalius (1514-1564, considerado o "pai da anatomia moderna") e ele é open-source, licenciado sob a GPL versão 2, disponível para Mac OS X, Linux e Windows.

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Figure 23. Screenshot do Invesalius rodando em um Mac OS X. Código-fonte em https://github.com/invesalius/invesalius3/ - fonte: http://www.cti.gov.br
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Figure 24. Jorge Vicente, chefe da equipe do Núcleo de Tecnologias Tridimensionais do CTI. Fonte: http://www.cti.gov.br

Faz-se mister dar crédito especial ao Dr. Jorge pelo envolvimento com a impressão 3D bem antes da sua explosão com a queda da patente, já em 2007 tendo colaborado com um livro organizado pelo pesquisador Neri Volpato:

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Figure 25. "Já mexiam com Impressão 3D antes de ser cool" - créditos: editora Blücher. ISBN 9788521203889

Outros pioneiros e divulgadores

A tarefa de reconstrução histórica nunca é completa, ainda mais no Brasil onde a informação é desencontrada e esparsa. Certamente não citamos todas as pessoas que contribuíram para a divulgação e enriquecimento do espaço Maker no Brasil — que, aliás, é uma história que ainda está sendo escrita -, e agradeceremos imensamente contribuições para edições posteriores deste livro. Se você, caro leitor, julga que uma pessoa, grupo ou instituição proeminente foi esquecida, receberemos de braços abertos esta informação.