A prototipagem parcial do quadro da proposta é não só justificada como necessária, assim e em síntese podem-se apontar os seguintes objetivos para execução de um segundo protótipo:
Avaliar da morfologia da proposta à sua escala natural;
Avaliar as porções dos diferentes elementos da estrutura na sua escala natural;
Avaliar a relação da proposta com o corpo humano:
Avaliar a relação da estrutura com os restantes componentes que compõem a solução;
Comunicar o valor da proposta.
Como já era esperado, as caraterísticas dimensionais do elemento protótipado impediram que este fosse materializado de uma só vez, pelo menos, de uma forma precisa e de custo controlado. Estas dificuldades são evidentes se forem tomadas em consideração as limitações dimensionais da maioria dos sistemas de prototipagem rápida.
Para ultrapassar esta barreira adotou-se uma estratégia de prototipagem em pequenos blocos de dimensão 90x90x90mm.
Figura 104: Divisão do elmento a prototipar em secções
Para a materialização dos elementos que constituem o segundo protótipo, foi utilizada uma impressora FDM de “baixo custo” com marca “PrintrBot - Simple” (Figura 105). As suas principais caraterísticas são: um envelope de impressão de 1dm3; e a utilização de um princípio de impressão em “cama fria” que limita este dispositivo à utilização do PLA como consumível de impressão. As decisões quanto às dimensões do envelope de impressão, material de impressão e tecnologia utilizadas foram ditadas pelas caraterísticas e limitações do equipamento disponível.
O Processo de prototipagem por FDM caracteriza-se por possuir uma curva de aprendizagem bastante rápida, no entanto, isto não significa que seja isenta de precauções e que cada novo processo de impressão tenha que ser alvo de análise para que se garantam os resultados esperados.
No caso concreto do projeto em análise registaram-se alguns resultados que merecem ser mencionados. A primeira dificuldade registada prendeu-se com a escolha do material ideal para o revestimento da mesa de impressão, se esta não estiver revestida com uma pelicula que promova uma adesão forte com a primeira camada impressa ter-se-á uma peça com muito empeno e bastante deformada, em extremo pode-se nem conseguir obter qualquer peça por não existir qualquer adesão à superfície de trabalho. Também não menos importante foi a correta orientação das peças, ou seja, a escolha da face à qual se atribui a primeira camada de impressão, esta decisão influencia dramaticamente não só a qualidade das superfícies obtidas como também o tempo total do processo de impressão. Também se revelaram bastante problemáticas as superfícies planas suspensas, esta dificuldade surge principalmente devido à impossibilidade do equipamento imprimir estruturas de suporte.
O processo de impressão dos 27 elementos necessários à construção do segundo protótipo demorou 94 horas no total, regista-se ainda que, que para a materialização destes 27 elementos
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foram consumidos 1,6kg de PLA, este facto, vem confirmar as previsões efetuadas nos capítulos anteriores de que o peso total do quadro deverá situar-se abaixo dos 4kg.
Figura 105: Processo de prototipagem por FDM (PrintrBot Simple)
A colagem dos diversos elementos foi realizada em três fases, uma de pré-fixação e alinhamento através de uma cola à base de cianoacrilato. Esta fase foi sem dúvida a mais crítica pois pretendeu-se evitar novos empenos e contrariar os que já existiam resultantes da contração das peças após a sua impressão.
Numa segunda fase pretendeu-se melhorar as propriedades mecânicas das ligações coladas, esta melhoria foi conseguida através do enchimento das fissuras que ainda permaneciam com uma resina bi-componente de natureza epóxica. Na fase final foi realizado o preenchimento e reconstrução de algumas morfologias que não se encontravam nas melhores condições, para este enchimento foi utilizada uma massa epóxica bi-componente.
O processo de retificação e lixagem (Figura 106) da peça foi realizado através do recurso a meios mecânicos, nomeadamente com uma rebarbadora com um disco de lixa, e um retificador com diversas fresas e abrasivos. Este processo pretendeu remover não só as imperfeições geométricas mais grosseiras, mas também imperfeições provocadas por excessos de adesivos, resultantes tanto do processo de colagem como também da reconstrução de algumas caraterísticas morfológicas das superfícies.
Figura 106: Processo de lixagem e retificação
Após o processo de lixagem, através de meios mecânicos, foi possível verificar que a grande maioria das imperfeições em “alto-relevo” tinham sido eliminadas, no entanto, tornou-se evidente que este método não só não é eficaz na eliminação de cavidades como também foi responsável pela introdução de algumas das novas imperfeições detetadas nas superfícies. Com o intuito de resolver este problema procedeu-se a uma betumagem (Figura 107) com massa bi-componente de poliéster reforçado com fibra de vidro (MOTIP GFU PUTTY). A
aplicação deste betume foi realizada recorrendo a espátulas, após a aplicação da massa foi necessário aguardar um período de 1 hora para permitir a sua cura.
Após a remoção das imperfeições mais evidentes, através da aplicação de betume, tornou-se necessário proceder novamente a um processo de lixagem, numa primeira fase com recurso a meios mecânicos, e no final, para a obtenção de um acabamento mais fino, este processo teve que se realizar manualmente.
Figura 107: aplicação de betume de poliéster
Para que fossem totalmente eliminadas as imperfeições da superfície, que se tornariam muito evidentes após a aplicação da pintura, foi necessário proceder à aplicação de um primário aparelho (BASF Lasurit 176-72) (Figura 108), a escolha do primário recaiu sobre um aparelho de 1 componente solúvel em água, a aplicação deste primário permitiu adicionar uma base que homogeneizou a superfície após a lixagem. No objeto de estudo foi no entanto necessária a aplicação de 3 camadas de primário, seguidas de períodos de secagem de 1 hora em estufa, após cada uma destas aplicações foi também necessário proceder à lixagem manual, com uma esponja abrasiva, da totalidade da superfície exterior da peça até que esta apresentasse as caraterísticas pretendidas.
Figura 108: Prototipo após a aplicação de um primário aparelho
Após se obter no modelo, uma superfície exterior uniforme tornou-se possível a aplicação de uma camada de pintura, esta assume não só uma função decorativa mas também de proteção, visto que as camadas de betume e de aparelho primário não realizam esta função, sendo estas até um pouco frágeis antes da aplicação de tinta.
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Para este modelo foi adotada uma tinta acrílica, solúvel em água, com uma cor neutra branco RAL9003 (Pantone 705). O processo de pintura foi realizado com recurso á pulverização convencional por ar comprimido, e foram ainda aplicadas duas camadas de tinta com um intervalo de 2 horas, após a camada final o protótipo permaneceu em estufa 48 horas para completar a cura.