Este documento discute a aplicação da biônica na digitalização 3D. Ele apresenta um projeto de pesquisa sobre o desenvolvimento de um sistema de sutura médica inspirado na mandíbula de formiga. Detalha o método de pesquisa, revisão de literatura sobre biônica e digitalização 3D, e referências bibliográficas.

1. Disciplina: Tecnologia 3D para
Fabricação
Orientação: Fábio Pinto da Silva
Biônica na digitalização 3D
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESIGN & TECNOLOGIA

2. Equipe: Thays Obando Brito
Bento Gustavo Pimentel
Biônica na digitalização 3D
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESIGN & TECNOLOGIA

3. Sumário
1 - Objetivo da atividade – correlação com o projeto
de pesquisa;
2 - Método da pesquisa;
3 - Estado da técnica;
4 - Prospecções;
5 – Referências.

4. Objetivo da Atividade
Biônica
Segundo Broeck (1989) , a biônica:
• Estudo dos sistemas e organizações naturais visando analisar e
recuperar soluções funcionais, estruturais e formais para aplicá-
las na resolução de problemas humanos através da geração de
tecnologias e concepção de objetos e sistemas de objetos;
• Pode-se analisar elementos disponíveis na natureza sob aspectos
de forma,estrutura, volume, encaixe e textura, entre outros;
• Investigar o potencial a ser explorado que melhor se adapte a
uma necessidade, deficiência ou até mesmo ao aprimoramento
de um projeto;
• Tirar proveito de mecanismos que são fruto de milhões de anos
de evolução e aplicá-los na solução de problemas projetuais pode
otimizar o tempo de pesquisa.

5. Objetivo da Atividade
Filme: Apocalypto, 2006
Diretor: Mel Gibson

6. Objetivo da Atividade
Título do projeto
Sistema de sutura para aplicação médica a partir do estudo do
mecanismo da mandíbula da formiga.
Objetivo do projeto
Analisar, a partir de analogia biológica da mandíbula da
formiga, a viabilidade e eficiência desse sistema natural para
gerar um sistema inovador de sutura para aplicação na área
médica.

7. Objetivo da Atividade
Método da pesquisa a ser utilizado
Marcado pela recorrência de uma pesquisa anterior (INPA,
2011) patenteada, visa-se o realinhamento das diretrizes de
projeto, visando aumentar o nível da complexidade no
mesmo através da utilização da tecnologia tridimensional.

8. Estado da Técnica
Sobre as realizações em Biônica com digitalização 3D
Desenvolvimento de geometrias para o núcleo de painéis tipo
sanduíche através da digitalização tridimensional de conchas de
fósseis de moluscos cefalópodes
Objetivo
Baseado na metodologia da biônica, análise comparativa da
resistência à compressão em painéis com núcleos de diferentes
geometrias, inspiradas na evolução das linhas de sutura
encontradas em cascas de fósseis de moluscos cefalópodes.

9. Estado da Técnica
Materiais e Métodos
Com base nos estudos propostos por Kindlein et al . a metodologia
para o desenvolvimento do produto terá as seguintes etapas:
1.Seleção da amostra;
2. Coleta da amostra;
3. Observação da amostra;
4. Preparação da amostra;
5. Análise da Amostra;
6. Parametrização da amostra;
7. Analogia do sistema natural com o produto;
8. Aplicação projetual.

10. Estado da Técnica
Materiais e Métodos
As amostras foram selecionadas e
identificadas em ordem crescente de
complexidade.
Digitalização tridimensional das
mesmas através de scanner a laser
pontual (Digimil 3D);

11. Estado da Técnica - Biônica
Edição de pontos com o software
Geomagic
Padrões de amostras criados através da digitalização das
suturas. A Amostra I representa a estrutura mais simples,
as amostras II, III, IV e V representam as suturas em
ordem crescente de complexidade e o honeycomb está
representado pela amostra VI.

12. Estado da Técnica
Corte a laser realizado em amostra
Corpos de prova fabricados em acrílico

13. Estado da Técnica
Ensaio de compressão em
amostra
Suturas aplicadas na estrutura sanduíche de uma porta
translúcida

14. Estado da técnica - Digitalização
VUKASINOVIC, N., ET AL. A new method for definig the measurement-
uncertainty model of CNC laser-triangulation scanner. Int. J Adv.
Manuf.Technol. Springer, 2012 DOI 10.1007/s00170-011-3467-3
• A intenção do experimento é estimar a medida de incerteza de uma
superfície linear, mediante mitigação da distorção dos scanners ópticos a
laser, tais as características de densidade, finalização, rugosidade e
efetividade.
• Percebe-se o comportamento excêntrico da amostragem. É diagnosticado
que, o índice de refletividade dos lasers influencia no grau de desvio do
escaneamento da superfície.
• A amostragem recebeu uma medida que possui 15mm na horizontal em Y e
80mm na horizontal X, para detecção do comportamento da densidade da
superfície. Comparados os níveis de desvio, o autor conclui que quão mais
perto do objeto escaneado, menor a tendência a desvios.

15. Estado da técnica - Digitalização

16. Estado da técnica - Digitalização
LAGÜELA, S., ET AL. Automation of thermographic 3D modelling through image
fusion and image matching techniques. Automation in Construction, 8p. ELSEVIER
doi:10.1016/j.autcon.2012.05.011
•Pesquisa baseada em termografia por infravermelho para inspeção de dutos de ar,
áreas de ditatação, infiltrações e superaquecimento. A aplicação regular em prédios não
consegue sozinha qualificar o enquadramento. Para tal é empregado a nuvem de
pontos, fotogrametria, e daí somada à termografia.
•Este processo demanda também um registro fotográfico de no mínimo, 200 pixels.
•Fora usado o Photomodeler Scaner e o MatLab para fazer as medições termográficas a
serem expostas; Do ponto de vista termográfico, têm-se os procedimentos: aquisição
termográfica da imagem e aquisição visível da imagem (fotografia). Também são
tomadas notas escalares para auxílio no processo de captação e checagem dos dados
via fotogrametria. Depois da checagem do mosaico termográfico, os dados serão
comparados com as imagens geradas fotograficamente, a 8 metros da edificação. O
output será convertido em um arquivo de RGB para IHS.
•Algoritmo usado para o interpolated é o FAST. Inserido no Photomodeler Scanner,
baseia-se em um algoritmo que procura a correlação a paritr das coordenadas. OS
dados são comparados, finalizando com o resultado operado. Através do Dense Surface
Modelling há a comparação final de imagens e o tratamento final.

17. Estado da técnica - Digitalização

18. WEISE, T., ET AL. Online loop closure for real-time interactive 3D scanning.
Computer Vision and Image Understanding, 14p. ELSEVIER, 2011
doi:10.1016/j.cviu.2010.11.023
•Escaneamento realizado em tempo real, tornando a atividade rápida e
intuitiva, aumentando os níveis de satisfação (Uma leitura de 2 mil pontos é
realizada de 5-10 min). O método do autor utiliza uma abordagem online, por
localização robótica e mapeamento 3D em várias camadas de escaneamento.
Os pontos fortes deste método baseiam-se na diferenciação do registro por
texturização (que colabora para rastrear a localização do ponto ao invés de
triangulação), e pela compatibilidade com a web.
•Normalização: os pontos isolados são retirados, e os que restam são
comparados com um parâmetro interno dado por um logaritmo, podendo ser
desconsiderado em uma estratégia erosiva. Não lê o suporte humano como
parte integrante das informações.
Estado da técnica - Digitalização

19. Estado da técnica - Digitalização

20. Estado da técnica - Digitalização

21. Prospecção

22. Referências
• BANDONI, A. Objetos da floresta. Publicação e Workshop. Ocorrido em 25/04 à 27/04 de 2012,
Belém. Disponível em: www.objetosdafloresta.com/download/
• BORTOLATO, Márcia Melo; COSTA, ângela Ribas Cleve; NUNES, Juliane Vargas; SOUSA, Richard
Perassi Luiz. Design e naturalismo: Filosofia naturalista, biônica e ecodesign, UFSC, 2010.
• DEBIAGI, C., ET AL. Projeto Camboa: camboatá vermelho e bio-inspiração, UFRGS. 2010.
• CARGNIN, L. G. Desenvolvimento de geometria para o núcleo de painéis tipo sanduíche através
da digitalização tridimensional de conchas de fósseis de moluscos cefalópodes. Anais do Quinto
Workshop Design & Materiais. UFRGS, 2010;
• CÂNDIDO, L. H. A. Disciplina de Inovação e transferência tecnológica. PGDesign. UFRGS, 2012;
• GRANT, R., ET AL. Quantification of the postural and techinical errors in asymptomatic adults
using direct 3D whole body scan measurements of standing posture. Gait & Posture, 6p.
ELSEVIER http://dx.doi.org/10.1016/j.gaitpost.2012.06.031
• LAGÜELA, S., ET AL. Automation of thermographic 3D modelling through image fusion and image
matching techniques. Automation in Construction, 8p. ELSEVIER
doi:10.1016/j.autcon.2012.05.011

23. Referências
• REBELO, I. Princípios do design de interação. Disponível em http://irlabr.wordpress.com/apostila-de-
ihc/parte-1-ihc-na-pratica/7-principios-de-projeto-de-interacao/
• STEIGLEDER, A. P, ET AL. Interpretação e Inspiração Biônica da planta Salvínia Molesta no Design de
Produtos. UFRGS, 2010.
• SILVEIRA, F. L., ET AL. Análise biônica em projetos de design: a fruta-do-conde como referência de
textura em pisos para áreas externas. UTFPR, 2010.
• VUKASINOVIC, N., ET AL. A new method for definig the measurement-uncertainty model of CNC laser-
triangulation scanner. Int. J Adv. Manuf .Technol. Springer, 2012 DOI 10.1007/s00170-011-3467-3
• WEISE, T., ET AL. Online loop closure for real-time interactive 3D scanning. Computer Vision and Image
Understanding, 14p. ELSEVIER, 2011 doi:10.1016/j.cviu.2010.11.023
• WEISBECKER, H., ET Al. Surface strain Measurements Using a 3D. Experimental Mechanichs. Springer,
11p. DOI 10.1007/s11340-011-9545-5
• http://cabritabrit.blogspot.com.br/2011/08/mariposa-inspira-nanotecnologia-para.html
• http://forumenfermagem.org/feridas/2011/02/a-nanotecnologia-aplicada-ao-tratamento-de-feridas/
• http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010110061108
• http://pt.wikinoticia.com/estilo%20de%20vida/beleza/119037-nanotecnologia-na-medicina

24. Através da natureza sempre existe uma maneira de fazer melhor as
coisas…