Os projetos wearables podem ser muito mais interessantes aliando a eletrônica com a impressão 3D. Neste artigo faremos a modelagem de uma Tiara Fibrina que será impressa em 3D, para inserirmos LEDs endereçáveis para efeitos luminosos. Vamos lá?
Introdução
Existem diversas formas de se criar um modelo 3D. Softwares como Blender, FreeCad, Fusion 360, SketchUp e muitos outros são utilizados para modelagem. Não existe o melhor, cada um deles serve para um tipo de modelagem. Um artigo introdutório sobre o assunto pode ser visto no artigo sobre softwares de modelagem 3D.
Neste artigo faremos uso de dois softwares. O primeiro deles será o Inkscape, utilizado para desenhos vetoriais. No caso, faremos o desenho vetorial 2D e depois será utilizado o outro software, o Blender, para converter este desenho em um modelo 3D.
Para conhecer melhor sobre os dois softwares, há um tutorial que redigi em duas partes para se criar um cortador de biscoitos, sendo a parte 1 voltada para o Inkscape e a parte 2 para o Blender.
Desenhando a Tiara Fibrina em 2D no Inkscape
Abra o Inkscape e selecione a ferramenta Elipse e desenhe um círculo qualquer, arrastando e segurando o cursor na tela, pode ser qualquer tamanho. O círculo que fiz acabou vindo com preenchimento, que não será utilizado em nosso projeto. Se acontecer o mesmo em seu desenho, você pode ir ao menu Objeto => Preenchimento e contorno.
Na lateral direita será mostrado o sub-menu, como a figura a seguir.
Escolha a aba Contorno e digite em Largura o valor 0.1. Volte para a aba Preencher e selecione a primeira opção com x (sem pintura).
Clicando nesta opção, você verá apenas a borda do círculo com a espessura escolhida.
O próximo passo é definir as dimensões do círculo. Para adulto, utilizei um diâmetro de 150 mm, mas para criança pode usar algo em 100~120 mm, dependendo da idade.
Selecione o círculo e clique no ícone de cadeado, ele faz com que as mudanças sejam proporcionais em largura (W) e altura (H). Clique em um dos atributos W ou H e digite 150 (mm) e pressione enter.
Centralize o círculo na folha principal e faça um segundo círculo, menor e à direita do círculo maior, com diâmetro de 30 mm. Salve o arquivo para não perder o trabalho feito até então. A cada mudança no arquivo procure salvar as alterações.
Mova o círculo para um ponto de intersecção, para fazer a curva de abertura do arco.
É importante verificar se as linhas estão completamente alinhadas. Aumente o zoom até que possa ver a intersecção. Caso este passo não for feito corretamente pode causar problemas na modelagem.
Diminua o zoom após o alinhamento e desenhe um retângulo que cubra parte do círculo, como mostrado a seguir. Usei uma outra cor de contorno apenas para fins de destaque.
Com a ferramenta de seleção, primeiro selecione o círculo menor e depois o retângulo recém desenhado. No menu Caminho, escolha a opção Intersecção.
O resultado será uma pequena curva, utilizada para abertura do arco e melhor encaixe sobre a cabeça. Mantenha a curva selecionada e a duplique, usando o atalho CTRL+D. Arraste para a esquerda usando a tecla ← no teclado. Não use o mouse para não perder a referência vertical.
Ao chegar com a curva ao lado esquerdo do círculo maior, use o ícone ↔ ou atalho H para inverter de forma horizontal. Ajuste a curva para que fique alinhada como a do lado direito.
Para remover esse traço lateral da curva, faremos uso da ferramenta Editor de nós, localizada na lateral esquerda, abaixo do ícone Seletor. Quebre o segmento usando o ícone mostrado na próxima imagem.
Repita o mesmo procedimento para a curva do lado oposto.
Selecione as duas curvas e o círculo maior para que se tornem um único objeto. Para isso, use a ferramenta Seletor, diminua o zoom e arraste o cursor do mouse para selecionar todos os elementos na tela.
Vá ao menu Caminho => Converter em caminho. Agora é possível fazer mais alterações no desenho. Volte ao menu Caminho => União para que se torne um único objeto. Você vai reparar que as curvas se fecharam novamente em polígonos.
Com o editor de nós, selecione os dois nós retos da curva que foi fechada ao lado esquerdo e com a ferramenta Quebrar segmento de nós não extremos, como no passo anterior. Faça o mesmo para o lado direito. Seu desenho deve ficar como mostrado abaixo.
O próximo passo é remover a parte de baixo do círculo maior, para isso, dê um clique duplo para criar um novo nó próximo ao início da curva. Após criar o nó, o selecione juntamente com o nó logo abaixo do círculo. Abra os dois segmentos usando a ferramenta de abertura.
Vão sobrar dois nós próximos, selecione os dois e use o ícone Unir nós selecionados para que se tornem um só. Faça o mesmo para o outro lado até que fique semelhante ao desenho a seguir.
Agora o desenho está pronto para ser exportado para o Blender. Para isso, salve o seu trabalho no menu Arquivo => Salvar como… e escolha a opção SVG plano (*.svg).
Criando o modelo 3D no Blender
Abra o Blender e selecione New File => General para criar um novo modelo. Selecione todos os elementos da tela e aperte DEL (delete) para remover todos.
Com a área de trabalho limpa, é hora de exportar o modelo criado no Inkscape. Menu Arquivo => Importar => Scalable Vector Graphics (.svg).
Ao abrir a nova janela, escolha o arquivo criado no Inkscape no item anterior. O arco é importado como mostrado a seguir.
Caso não veja o arco como na figura anterior, aumente o zoom. Isto acontece porque as medidas no Blender geralmente são dadas em metros e nosso arco está em milímetros. Use o atalho N para visualizar as dimensões do arco. É aberto um menu lateral chamado Transformação com as informações do arquivo.
Antes das modificações, é necessário definir a origem do objeto. Clique com botão direito sobre a curva, opção Definir Origem => Origem para a geometria.
Na barra à direita use o ícone curvo com dois pontos chamado Object Data Properties. Na aba 3D, procure a opção Extrusão e clique no botão à direita. A curva se torna um objeto 3D.
Salve o arquivo para não perder as alterações feitas. A cada mudança sempre procure salvar seu trabalho.
Vamos aumentar as dimensões da tiara para facilitar na hora da impressão. No submenu Transformações, aumente as escalas X, Y e Z para 100. Após isto, clique com botão direito e escolha Converter para mesh, para transformar o desenho em malha 3D.
Você vai perceber que o menu direito tem alterações em seus ícones. Selecione o ícone Modifier Properties (imagem de uma chave de boca) e adicione um modificador.
Escolha a opção Gerar => Solidificar. Você vai reparar que o objeto torna-se mais arredondado e sólido. Vamos diminuir a espessura para 0.003 m, clicar na seta para baixo e selecionar Aplicar.
Já é possível ter uma ideia de como será o arco ao final, mas são necessários outros itens.Um deles é a caixinha onde serão armazenados os itens eletrônicos do projeto. Utilize o atalho Shift+A para adicionar um novo objeto: Adicionar malha => Cubo.
Um cubo de 2 x 2 x 2m é inserido.
Mova o retângulo para a parte de cima da tiara, de forma centralizada. Para isso, clique nas vistas dos eixos (X, Y e Z coloridos na parte de cima da tela) e escolha o eixo Z. Copie o valor da posição do arco em X para a posição do cubo. Aumente o valor do cubo para X = 6m e Y = 3m. O arco deve se parecer com o mesmo que da figura a seguir.
Como o nosso cubo é oco para caber a eletrônica, faremos um segundo cubo com as dimensões: X: 5.8m, Y = 2.8 e Z = 3. Posicione de forma que fique dentro e centralizado ao primeiro cubo, com o Z para fora propositalmente. Para se posicionar melhor, mova a visualização para o eixo X.
Deixe uma pequena margem de cada lado, para que se torne um “cubo oco”. Selecione o primeiro cubo, vá na opção Modifier Properties (imagem de uma chave de boca) e adicione o modificador Boolean.
A booleana realiza uma operação com outro objeto, que pode ser: Diferença, União e Intersecção. Faremos uso da diferença, que vai subtrair um objeto do outro. O Cubo.001 será subtraído do Cubo.
Na opção Diferença escolha a opção Objeto. Ele mostra os dois objetos além do selecionado. Escolha o Cubo.001 e vá no menu Booleana e escolha aplicar. Você não vai ver diferença exceto se ocultar a visualização do Cubo.001 clicando no ícone do olho ao lado. Mova a visualização 3D para ver se o cubo virou uma caixa aberta.
Faremos um novo cubo que será a tampa da caixinha. Crie um novo cubo com o atalho Shift+A => Adicionar malha => Cubo. Redimensione para que fique proporcional que o primeiro:
X = 6m, Y = 3m com Z = 1m. Adicione mais dois cubos com dimensões 0.2 menores em X e Y, na mesma posição com Z acima em 0.1m cada, para que fique semelhante à figura a seguir.
Dica: para posicionar os cubos com maior precisão, use o menu Transformações e copie/cole os valores de localização de X e Y, mantendo um deles como referência. Em Z, suba 0.1m em cada.
Realize operações booleanas para subtrair um cubo de outro, escolhendo o cubo mais baixo primeiro e subtraindo o mais alto para manter o encaixe feito para o intermediário. Também subtraia o mais alto do intermediário. Oculte as vistas dos cubos (ícone de olho) para verificar se está tudo ocorrendo bem, não esquecendo de usar a opção APLICAR a cada booleana realizada.
A seguir são feitos os furos laterais para passagem de fios entre os LEDs. Usando o atalho Shift+A => Adicionar malha => Cilindro. No menu Transformação, gire o cilindro em 90° em Y.
Mova o cilindro até a caixa que está por cima do arco. Altere X e Y = 0.8m. Posicione como na imagem, aplique operação booleana de diferença para fazer os orifícios e clique em aplicar.
Para os suportes de LED endereçável, adicione cilindros com diâmetros de 1.5m e outro de 1.1m, altura de 1.2m. Faça booleana para realizar a diferença do maior para o menor. Mova para uma das laterais, como mostrado a seguir. Delete o cilindro de diâmetro menor.
Para se posicionar melhor o cilindro, use o ícone Rotacionar (canto esquerdo, abaixo de Mover) e Rotacionar em ângulo. Repita o processo para o outro lado.
Caso queira, você ainda pode criar um enfeite, você pode inserir malhas 3D já prontas para sua tiara! No caso, coloquei uma estrela em cada suporte de LED para fins decorativos.
Caso não tenha as malhas extras, vá no Menu Editar => Preferences. Na janela, escolha a opção Complementos e habilite as opções Add curve: Extra Objects e Add mesh: Extra objects.
Basta chamar o menu de malhas 3D com o comando “Shift + A” e selecionar no caso deste exemplo a opção “Simple Star” ou simplesmente “Estrela”.
Feito isso basta utilizar o menu paramétrico que aparecerá logo após a criação da mesma para ajustá-la!
Posicionei duas estrelas, uma em cada na parte frontal dos cilindros. Também movi os cilindros para frente, para que a estrela fique rente à tiara e sem nenhuma ponta para fora, pois pode causar acidentes.
Para otimizar a impressão, deixe a tampa na mesma altura que a tiara, para não precisar de suportes, sendo a base da impressão a tiara com as estrelas voltadas para baixo.
Faça dois furos laterais nos cilindros para passagem de fio. Adicione um cilindro com 0.5m e o posicione na lateral interna. Faça uma operação booliana para subtrair o cilindro de furo para o cilindro principal.
Repita o procedimento para o lado oposto. Delete os cilindros usados para furar após realizar as operações boolianas.
Por último, faça um furo correspondente ao switch que você vai usar em seu projeto. O switch que utilizei possui 8,5mm x 3,5mm.
Como a peça está em metros, adicione um cubo com dimensões 0.85 m x 0.35 m. Posicione em algum local da parte frontal da tiara, onde ficam os elementos eletrônicos. Faça uma operação booliana para remover o cubo da caixa e depois apague este cubo.
A tiara está pronta para ser convertida em um arquivo STL e levada para um fatiador como o Ultimaker Cura. Para isso, vá no menu Arquivo => Exportar => STL. Salve o arquivo e depois abra em seu software fatiador.
OBS: Você terá que aumentar a peça no fatiador de forma proporcional por volta de 10x.
O ideal é que a impressão da tiara seja em filamento translúcido para que os efeitos sejam melhores. Foi utilizado PLA natural translúcido, porém qualquer outro filamento translúcido que tiver pode ser usado.
Habilite suportes na peça para os furos dos LEDs.
Configurações de impressão: 20% de preenchimento; paredes 1.2mm; velocidade 50 mm/s; mesa 60°C; temperatura 195°C PLA, suporte 5% de material.
Para enfeitar ainda mais realizei a modelagem de um símbolo muito conhecido entre os makers, o Open hardware. Para fazer este modelo, abra no Inkscape o desenho de um arquivo PNG, extraia seu contorno e o converta para SVG. Traga o arquivo SVG para o Blender e faça a extrusão do desenho para torná-lo um modelo 3D. Exporte como STL e faça o fatiamento normalmente. Eu realizei a impressão numa cor fosca (vermelha).
No próximo artigo vamos fazer as conexões eletrônicas e programação para os efeitos da tiara.
E aí, gostou de realizar uma modelagem 3D utilizando software 2D e 3D? Isto pode abrir mais horizontes para você desenvolver suas próprias peças em 3D em seus projetos pessoais.
Se você tiver dúvidas, sugestões ou experiências para compartilhar, fique a vontade para deixar um comentário abaixo. E para não perder nenhum conteúdo como este, não deixe de nos seguir no Instagram.
