Prototipagem

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MODELAGEM 3D
Laura Jane Lopes Barbosa
Aplicações de 
prototipagem digital
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Listar as opções de montagem de prototipagem digital.
  Reconhecer as possibilidades de aplicação de prototipagem digital.
  Praticar a montagem e a configuração de prototipagem digital.
Introdução
A prototipagem é um excelente recurso para fornecer ao projetista infor-
mações e uma visão espacial fundamentada na realidade, melhorando o 
processo de criação na arquitetura. A palavra “protótipo” deriva do termo 
grego prototypon e significa “a primeira forma” (GRIMM, 2005). Em síntese, 
o protótipo é um teste que possibilita a obtenção do nível de acerto 
perseguido pelos arquitetos e investidores, além de, consequentemente, 
levar à criação de uma obra mais viável e corretamente executada.
Neste capítulo, você vai conhecer as aplicações da prototipagem 
digital, as suas vantagens e funções. Além disso, vai conhecer os tipos de 
impressão tridimensional e as formas mais recentes de projetar, modelar 
e prototipar o modelo criado, acompanhando os variados processos de 
cada etapa, desde a criação intelectual até a limpeza da peça. Além disso, 
você vai verificar a importância do bom uso de software de modelagem 
para a obtenção do melhor resultado.
Opções de montagem de prototipagem digital
Na apresentação de projetos, testes de viabilidade construtiva e estudos vo-
lumétricos, busca-se a maior semelhança possível ao que se quer representar. 
Assim, quanto mais se detalham os protótipos, mais perfeitos eles se tornam 
à observação do usuário. Na última década, esses processos se aprimoraram 
com uma velocidade surpreendente, e a tendência é a diminuição do tempo 
real de upgrades que os software e equipamentos demandam de quem opera 
e de quem se benefi cia do serviço executado. Como você sabe, não há retorno 
para os avanços tecnológicos. Assim, o processo de exercício projetual caminha 
rumo aos mais nobres usos, facilitando o entendimento do executor e do inves-
tidor da obra, bem como as futuras manutenções preventivas ou necessárias.
As principais diretrizes dos empreendimentos são definidas durante o projeto. Nelas, 
relacionam-se de maneira direta o custo, o prazo e a metodologia da produção. Esse 
processo de criação deve abranger o máximo de detalhes para que a produção e a 
execução da obra sejam o mais próximo do planejado possível.
Em um contexto geral, há estudos que definem um percentual significativo 
de prejuízos em obras devido a erros de projeto. Incompatibilidades entre as 
diferentes partes funcionais da edificação, falta de detalhamento e comunicação 
ineficiente são causas muito frequentes de prejuízos nas obras. Assim, ações 
e tecnologias que visam ao menos a mitigar erros no planejamento capazes de 
gerar prejuízos altíssimos em obras são de grande relevância para o progresso 
da tecnologia da construção.
Com o uso de ferramentas e software paramétricos, algoritmos e modela-
gens, o projeto, em arquitetura e outras áreas, tem sido um divisor de águas 
no processo. Afinal, a complexidade das formas livres e fluidas da arquitetura 
contemporânea exigem um estudo completo da estrutura e necessitam de 
maneira inegociável de software de modelagem cada vez mais eficientes e 
abrangentes, que usam sistemas matemáticos como o computer-aided design 
(CAD), oferecido por vários software. Esses software são utilizados não so-
mente para a visualização da solução proposta, mas também para auxiliar o 
projetista na criação das soluções necessárias e na tomada de decisões acer-
tadas a cada demanda, tornando a construção mais próxima do que esperam 
os usuários, os investidores e os executores da obra. Nesse contexto, o uso do 
desenho paramétrico permite que o arquiteto explore múltiplas opções em um 
ambiente interativo, de forma a comparar diferentes alternativas e escolher a 
mais adequada ao projeto.
Aplicações de prototipagem digital2
As formas de produção de objetos ou protótipos são basicamente: proto-
tipagem rápida (PR) e manufatura restritiva, ou usinagem CNC (comando 
numérico computadorizado). A seguir, conheça melhor cada uma delas.
  PR: também conhecida como “manufatura aditiva”, é o modelo mais 
utilizado para a produção de protótipos em arquitetura, consistindo 
na adição de camadas de material diverso pelo “bico” da impressora, 
conforme o modelo 3D utilizado.
  Manufatura restritiva: nela, são subtraídos materiais de uma peça 
por meio de uma espécie de “escultura” para a formação do protótipo.
Etapas para a produção de manufatura aditiva
Gibson, Rosen e Stucker (2009) defi niram oito etapas para a produção dos 
protótipos utilizando manufatura aditiva. Veja na Figura 1 e conheça melhor 
as etapas a seguir.
Figura 1. Etapas para a produção de uma peça por manufatura aditiva.
Fonte: Adaptada de Gibson, Rosen e Stucker (2009).
1. Modelagem em CAD: a peça a ser produzida deve ter uma geometria 
externa estabelecida por um modelo numérico elaborado pelo software 
de plataforma CAD. Há também a possibilidade de usar escâneres a laser 
que fazem a leitura do objeto existente e reproduzem um modelo virtual 
tridimensional. Essa possibilidade é conhecida como “engenharia reversa”.
3Aplicações de prototipagem digital
2. Conversão para Surface Tessellation Language (STL): é um formato 
amplamente utilizado para a prototipagem rápida computadorizada nos 
equipamentos de manufatura aditiva ou impressão 3D. Ele descreve a 
geometria de superfície dos objetos tridimensionais sem apresentar 
atributos comuns do modelo CAD, como cor e textura.
3. Transferência do arquivo para a impressora 3D: o arquivo modelado 
em CAD do produto a ser executado em protótipo deve ser transferido 
para o equipamento em que será produzido. Nesse momento, alguns 
ajustes podem e devem ser feitos para corrigir posicionamento, tamanho 
e outros atributos da peça a ser produzida.
4. Configuração e ajustes da máquina: parâmetros como tempo de 
impressão, espessura das camadas e outros que possam ser necessários 
devem ser configurados nesse momento da etapa de produção.
5. Supervisão da produção: como a produção feita pelas máquinas de 
manufatura aditiva é automatizada, a supervisão se torna uma tarefa 
pouco exigida, sendo necessária apenas para que não faltem insumos 
e para gerenciar incidentes, como queda de energia elétrica ou outros 
episódios não corriqueiros que possam atrapalhar o processo.
6. Remoção: após o término da produção, a peça deve ser retirada da 
máquina.
7. Pós-processamento: após a produção, pode ser necessária a retirada 
dos suportes e a limpeza da peça. Algumas peças podem requerer etapas 
adicionais, como pintura e outros tratamentos de superfície.
8. Aplicação: peça pronta para o uso proposto.
A arquitetura atual tem se beneficiado de recursos quase infinitos para a produção de 
trabalhos ousados e com viabilidade aceitável. A produção de protótipos, inclusive em 
tamanho natural, tem sido frequente em diversas áreas do design.
Observe a Figura 2, que mostra o projeto estrutural do Exoskeleton, um pavilhão 
executado para explorar as possibilidades de fabricação assistida por computa-
dor na elaboração de protótipos. A produção de protótipos em escala real de 
módulos em diferentes dimensões ligados por encaixes simples e sem auxílio de 
pregos, parafusos ou colas é uma prática ágil e usual em projetos arquitetônicos 
contemporâneos.
Aplicações de prototipagem digital4
Possibilidades de aplicação 
de prototipagem digital
Entre os principais benefícios da prototipagem 3D, hoje utilizada nos mais 
variados setores do design, estão as aplicações no setor industrial. Na indús-
tria, muitos dos processos tradicionais de prototipagem, como a usinagem, 
foram substituídos pela impressão 3D, o que trouxe economia e agilidade 
aos processos, além de versatilidade, diversidade de materiais e diminuição 
do desperdício dos insumos. Além disso, o tempo gasto nesses processos
foi 
substancialmente diminuído e otimizado.
Essa combinação de fatores revolucionou o mercado da produção, levando a 
prototipagem 3D a uma grande valorização. Hoje, ela é buscada pelas principais 
indústrias, por pequenos fabricantes e por projetistas em geral. As aplicações 
são quase infinitas, mas é possível destacar as ligadas à arquitetura como um 
nicho de estudo. Veja a seguir.
Prototipagem rápida e funcional
Essa atividade de produção foi amplamente benefi ciada pela tecnologia de im-
pressão 3D e tem por fi nalidade adequar ou ajustar defi ciências no desempenho 
ou na forma do produto a ser executado. Utilizando a prototipagem rápida, testa-
Figura 2. Pavilhão estrutural de Exoskeleton.
Fonte: Pereira (2018, documento on-line).
5Aplicações de prototipagem digital
-se o produto antes da produção original, economizando muito e possibilitando 
ajustes importantes de funcionalidade, estética, ergonomia e outras vertentes 
da boa prática do design em todas as suas áreas de atuação. Com a impressão 
3D, a prototipagem se tornou mais acessível e viável para a fabricação de outros 
produtos posteriormente aos testes realizados na peça impressa.
Na arquitetura, as maquetes físicas produzidas artesanalmente podem ser 
substituídas na grande maioria dos casos por um protótipo modelado com base no 
projeto arquitetônico, seguindo as etapas propostas por Gibson, Rosen e Stucke 
(2009). As aplicações da prototipagem ultrapassam os limites dos modelos para 
testes. Muitas vezes, os modelos são produzidos para serem efetivamente a peça 
final, pronta para o uso proposto e em tamanho natural, obviamente.
Os protótipos são utilizados em áreas como: design de joias; odontologia 
protética; arquitetura; engenharia mecânica, estrutural e mecatrônica; design de 
produtos, embalagens e brinquedos; próteses para o corpo humano; e produção 
de órgãos artificiais (com grande percentual de aceitação pelo corpo humano, 
principalmente porque pode-se usar o insumo para a manufatura aditiva feita 
pelo próprio tecido humano).
Os resultados mostram o quanto as possibilidades de aplicação da prototi-
pagem digital podem transformar a vida das pessoas e os processos industriais. 
Sendo executado como protótipo propriamente dito, ou sendo utilizado para a 
fabricação digital (originando o produto para uso final), esse recurso será cada 
dia mais popular e otimizado, devido ao avanço da tecnologia. No Quadro 1, 
a seguir, veja os campos de utilização da prototipagem e da fabricação digital.
Fonte: Adaptado de Pupo e Celani (2009).
Prototipagem digital Fabricação digital
  Prototipagem rápida: sólido, líquido, 
pó e lâmina
  Corte a laser
  Milling
  Corte em vinil
  File-to-factory
  Metal bending
  Tube bending
  CNC
Produtos
  Maquetes
  Protótipos 1:1
  Formas
  Peças finais
Quadro 1. Campos de utilização de prototipagem digital e fabricação digital
Aplicações de prototipagem digital6
Não há como regredir o progresso de manufatura e prototipagem digital, 
atualizado a passos largos e cada vez mais rápidos. Os mecanismos estão 
sendo utilizados e produzidos de maneira a melhorar o próprio processo 
de produção da prototipagem, com a fabricação recorrente de peças de 
maquinário. Além disso, a prototipagem e a manufatura digital também têm 
interferido profundamente e mudado hábitos e processos depredatórios do 
meio ambiente.
Quer ver um bom exemplo de aplicação da tecnologia da prototipagem para a me-
lhoria da qualidade de vida no planeta e a diminuição de problemas ambientais? 
Observe a Figura 3. Ela mostra uma máquina de suco de laranja que processa o suco 
e “imprime” o copo, diminuindo o uso de copos de plástico. Elaborada pelo escritório 
de design e inovação Carlo Ratti Associati, com a parceria da empresa ENI, a máquina 
não desperdiça nenhuma sobra.
A máquina separa o suco das cascas e as envia por tubulação para o compar-
timento onde são secas, moídas e misturadas com ácido polilático (PLA), que é 
um ácido orgânico de origem biológica. Esse processo gera o material bioplástico 
que será usado na impressora 3D para imprimir os copos e outros produtos que 
possibilitem seu uso.
 
Figura 3. Máquina de suco de laranja que imprime copos.
Fonte: Souza (2019, documento on-line).
7Aplicações de prototipagem digital
Na arquitetura, a prototipagem tem ajudado nos lançamentos de produtos e 
objetos, com um alto grau de acerto dentro dos critérios de exigência para cada 
uso. A prototipagem digital em tamanho natural tem inclusive aprimorado os 
estudos antropométricos e ergonômicos para a melhoria contínua da arte de 
projetar elementos de design para uso na arquitetura. A fabricação digital, até 
mesmo a construção efetiva de casas populares, tem sido um sucesso da prática 
da impressão 3D no mundo. Com esse tipo de avanço, o deficit habitacional 
pode indubitavelmente ser suprido com muita rapidez e qualidade. Para isso, 
contudo, é necessário que a população aceite uma casa não produzida pelo mé-
todo artesanal de tijolo, cimento e areia, o principal método utilizado no Brasil.
Casas construídas com impressoras 3D podem resolver o deficit habitacional no mundo 
devido à sua qualidade, à sua agilidade e ao seu baixíssimo custo de produção. Acesse 
o link a seguir para ver um vídeo que demonstra o processo utilizando como insumo 
o próprio cimento.
https://qrgo.page.link/7qgc4
Na Figura 4, a seguir, veja como ocorre a construção de uma casa com o uso de 
uma impressora 3D.
Figura 4. Impressora 3D constrói casa em 24 horas.
Fonte: A impressora... (2014, documento on-line).
Aplicações de prototipagem digital8
Montagem e configuração da prototipagem
Como você já viu, a produção de protótipos tridimensionais exige etapas que 
não podem ser ignoradas. As mais importantes delas são a modelagem e a 
confi guração dos equipamentos — desde a criação do modelo, passando pela 
transferência do arquivo até a produção efetiva da peça. Quanto melhor se 
confi guram os software e equipamentos pelos quais o projeto passa, melhor 
e mais fi el é o resultado.
A prototipagem rápida é uma tecnologia que produz protótipos e peças a 
partir de modelos sólidos feitos em um sistema CAD. Diferentes de uma 
máquina de usinagem, que é de natureza subtrativa, os sistemas de RP mais 
conhecidos no Brasil compõem materiais (líquidos e pó, principalmente) 
formando as peças. As máquinas de RP fabricam objetos de plástico, 
cerâmica, metal, etc., camada por camada utilizando finas seções hori-
zontais geradas a partir do modelo do CAD (KAMINSKI; OLIVEIRA, 
2000, documento on-line).
Segundo o Kianian (2016), a indústria da manufatura aditiva cresceu 25,9% 
se comparada ao período anterior. Além disso, em 2015, 71% dos fabricantes 
dos Estados Unidos já usavam a impressão 3D. Com base nesse progresso, 
a concorrência na área de impressão digital vem aumentando, assim como a 
responsabilidade dos prestadores de serviço. Nesse contexto, a qualidade do 
produto final deve ser avaliada, e os melhores resultados certamente serão 
dos que melhor realizarem os procedimentos de montagem e produção, não 
apenas com o melhor maquinário ou software, embora isso também tenha a 
sua importância.
As principais diferenças entre as impressões 3D utilizadas na prototipagem 
estão nos sistemas de impressão propriamente ditos: a estereolitografia (stereo-
lithography — SLA), ilustrada na Figura 5; a modelagem de objetos laminados 
(laminated object manufacturing — LOM); e a impressão tridimensional. 
As configurações são especificadas conforme os modelos de atuação para o 
protótipo composto ou a peça fabricada.
As configurações de impressão tridimensional e outros processos de 
produção de protótipos se dão no equipamento final, basicamente com 
velocidade, material ou composto a ser usado e qualidade da impressão 
final. O principal ponto de diferenciação está na modelagem e nos ajustes 
feitos antes da produção da peça, bem como na transformação do arquivo 
STL para a leitura da máquina.
9Aplicações de prototipagem
digital
Figura 5. Processo de produção SLA.
Fonte: Adaptada de Granta (2005).
Alguns ajustes de configuração também podem ser feitos, como você pode 
ver na Figura 6, que mostra uma peça de uma impressora 3D utilizada para 
a prototipagem aditiva.
Figura 6. Relação entre altura de camada e pressão.
Fonte: 3DFila (2013, documento on-line).
Aplicações de prototipagem digital10
A capacidade que a tecnologia tem para se superar a cada dia, melhorando a 
qualidade dos produtos e, consequentemente, a qualidade de vida dos usuários, 
é grande e de inevitável crescimento. De maneira sistemática, o arquiteto ou 
qualquer outro profissional terá de se adaptar às novas tecnologias e, mais do 
que isso, usá-las sem restrição para a melhora do seu trabalho e da qualidade 
de vida da população em geral.
Acesse o link a seguir para ver 12 objetos incríveis impressos em 3D.
https://qrgo.page.link/Vz8fe
Atualmente, há as mais variadas formas e materiais para uso na prototi-
pagem e na fabricação digital. É inegável que o uso desses recursos para o 
desenvolvimento de projetos de arquitetura, considerando as características 
contemporâneas das construções e os métodos construtivos, não só é reco-
mendável, mas necessário. O mundo está evoluindo em uma velocidade tão 
intensa, que a base da estrutura comportamental do processo de projeto já 
não se sustenta mais sem tecnologia.
Por que usar uma impressora 3D no desenvolvimento de projetos? Acesse o link a 
seguir e veja bons motivos para utilizar a prototipagem na arquitetura.
https://qrgo.page.link/zXW83
11Aplicações de prototipagem digital
3DFILA. Tamanho de bico para impressora 3D: qual usar? Prós e contras? 2013. Disponível 
em: https://3dfila.com.br/tamanho-de-bico-para-impressora-3d-qual-usar-pros-e-
-contras/. Acesso em: 30 dez. 2019.
A IMPRESSORA 3D capa de construir uma casa em menos de 24h. Hypeness, 2014. Dis-
ponível em: https://ciclovivo.com.br/inovacao/negocios/suco-copos-cascas-laranja/. 
Acesso em: 30 dez. 2019.
GIBSON, I.; ROSEN, D. W.; STUCKER, B. Additive manufacturing technologies: rapid proto-
typing to direct digital manufacturing. Nova York: Springer, 2009.
GRIMM, T. Virtual versus physical: will computer-generated virtual prototypes obsolete 
rapid prototyping? Time-Compression Technologies, v. 13, n. 2, p. 67-69, 2005. Disponível 
em: http://www.tagrimm.com/publications/perspectives-may05.html. Acesso em: 
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KAMINSKI, P. C.; OLIVEIRA, J. H. S. A. A prototipagem rápida inserida nas diferentes fases 
de um projeto como instrumento de inovação. 2000. Disponível: https://www.ipen.br/
biblioteca/cd/conem/2000/CC9178.pdf. Acesso em: 30 dez. 2019.
KIANIAN, B. Wohlers Report 2016: 3D printing and additive manufacturing state of the 
industry. 21. ed. Colorado: Wohlers Associates Inc., 2016. (E-book).
PEREIRA, M. Fabricação digital para experimentar arquitetura em escala real, rapida-
mente e com recursos limitados. ArchDaily, 2018. Disponível em: https://www.archdaily.
com.br/br/888307/fabricacao-digital-para-experimentar-arquitetura-em-escala-real-
-rapidamente-e-com-recursos-limitados?ad_source=search&ad_medium=search_re-
sult_all. Acesso em: 30 dez. 2019.
PUPO, R.; CELANI, G. Técnicas de prototipagem digital para arquitetura. In: SIMPÓSIO 
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pupo-celani2009.pdf. Acesso em: 30 dez. 2019.
SOUZA, M. Máquina faz suco e “imprime” copos feitos com cascas de laranja. Ciclo Vico, 
2019. Disponível em: https://ciclovivo.com.br/inovacao/negocios/suco-copos-cascas-
-laranja/. Acesso em: 30 dez. 2019.
Aplicações de prototipagem digital12
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cionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a 
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sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links.
Leituras recomendadas
MÜLLER, A. L.; SAFFARO, F. A. A prototipagem virtual para o detalhamento de projetos 
na construção civil. Ambiente Construído, v. 11, n. 1, p. 105-121, 2011. Disponível em: http://
www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1678-86212011000100008&lng=en
&nrm=iso. Acesso em: 30 dez. 2019.
OLIVEIRA, M. R., FABRICIO, M.M. Prototipagem rápida como ferramenta de projeto e 
ensino de arquitetura: visita a laboratórios de prototipagem. In: PROJETAR, 4., 2009. 
Resumo [...]. São Paulo: FAU-UPM, 2009. Disponível em: https://www.iau.usp.br/pesquisa/
grupos/arquitec/Marina/Artigo_Projetar.pdf. Acesso em: 30 dez. 2019.
13Aplicações de prototipagem digital