Projeto de impressora 3D para obtenção de artefatos em cerâmica

Abstract

O estudo teve como objetivo desenvolver uma proposta de projeto de uma impressora 3D de uso doméstico para obtenção de artefatos em cerâmica, com chassi estrutural em Madeira Plástica (MP), visando avaliar a viabilidade deste material como alternativa acessível e sustentável. A metodologia adotou a abordagem Design Science Research (DSR) e a ferramenta Quality Function Deployment (QFD) focada na experiência do usuário (Voice of Customer - VoC) para coletar percepções de um público usuário (leigos e técnicos). A coleta de dados foi realizada por meio da técnica de grupo focal, utilizando a interação direta com mockups físicos para a validação sensorial e ergonômica da estrutura do projeto de produto proposto. Como principais resultados, desenvolveu-se o detalhamento técnico e a modelagem de duas arquiteturas de impressoras: Cartesiana e Delta, cujas estabilidades estruturais foram otimizadas pelo uso de chapas maciças usinadas e tarugos de MP, garantindo rigidez contra as vibrações mecânicas da extrusão. A viabilidade do conceito foi validada por meio de uma dinâmica de cocriação com usuários, a qual demonstrou a alta intuitividade de montagem do modelo Delta (comparado pelos participantes a um sistema modular) e uma percepção sensorial altamente positiva quanto à robustez, acabamento e apelo ecológico dos materiais compósitos reciclados. Como produto tangível deste trabalho, foi gerado o depósito de registro de Modelo de Utilidade (MU) junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). Conclui-se que o artefato atende tanto aos requisitos técnicos de engenharia quanto às demandas ergonômicas e sustentáveis dos usuários finais do projeto de produto.

This study aimed to develop a product design proposal for a domestic-use 3D printer for the production of ceramic artifacts, featuring a structural chassis made of Plastic Lumber (PL), to evaluate the viability of this material as an affordable and sustainable alternative. The methodology adopted the Design Science Research (DSR) approach and the Quality Function Deployment (QFD) tool focused on user experience (Voice of the Customer - VoC) to gather insights from a user audience (laypersons and technicians). Data collection was conducted through the focus group technique, using direct interaction with physical mockups for the sensory and ergonomic validation of the proposed product design structure. As main results, the technical detailing and modeling of two printer architectures: Cartesian and Delta, whose structural stabilities were optimized by using machined solid sheets and PL rods, ensuring rigidity against the mechanical vibrations of extrusion. The viability of the concept was validated through a co-creation dynamic with users, which demonstrated the high intuitiveness of the Delta model (compared by participants to a modular system) and a highly positive sensory perception regarding the robustness, finishing, and ecological appeal of the recycled composite materials. As a tangible product of this work, a Utility Model (UM) patent application was filed with the National Institute of Industrial Property (INPI). It is concluded that the artifact meets both the technical engineering requirements and the ergonomic and sustainable demands of the product design end-users.