A TRIDIMENSIONALIDADE R E A L E V I R T U A L N O E NS I N O D A A R Q U I T E T U R A E U R B A N IS M O
f a b r i c a รง รฃ o d i g i ta l r e a l i da d e v ir t u a l r e a l i d a d e a u m e n ta d a
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A TRIDIMENSIONALIDADE REAL E VIRTUAL NO ENSINO DA ARQUITETURA E URBANISMO
Projeto de pesquisa apresentado ao Curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília, como requisito avaliativo da disciplina Ensaio Teórico.
Orientador: Márcio Buson
Banca Avaliadora: Caio Frederico e Silva Gustavo de Luna Sales
Brasília, 2018
2
2 1
RESUMO
O aprendizado dos estudantes de arquitetura e
urbanismo está associado à diferentes tecnologias e a seus
avanços. Para tanto, é necessário discuti-las e criar meios
necessários para que elas sejam implementadas nos
ambientes de ensino e aprendizagem. Por esta razão, este
trabalho busca analisar a importância da inserção de
ferramentas de tridimensionalidade real (como fabricação
digital) e ferramentas de tridimensionalidade virtual (como
realidade virtual e realidade aumentada) nos cursos de Arquitetura e Urbanismo, especialmente na Faculdade de
Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília
(FAU/UnB).
3
sumรกrio
01 02 03
04
05 06
INTRODUÇÃO....................................................................................................................................................4 1.1 ENQUADRAMENTO.........................................................................................................................................................................................5 1.2 JUSTIFICATIVA...............................................................................................................................................................................................10 1.3 OBJETIVO GERAL.......................................................................................................................................................................................12 1.4 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS...............................................................................................................................13 1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO...........................................................................................................................................................16
AS TECNOLOGIAS DE TRIDIMENSIONALIDADE......................................................................19 2.1 fabricaÇAO DIGITAL..........................................................................................................................................................................22 2.2 REALIDADE VIRTUAL (RV).................................................................................................................................................................29 2.3 REALIDADE AUMENTADA (RA).......................................................................................................................................................40
CONTRIBUIÇÕES PEDAGÓGiCAS.....................................................................................................52 3.1 MARS.........................................................................................................................................................................................................................54 3.2ARTHUR.....................................................................................................................................................................................................................56 3.3 DIGITAL SANDBOX...................................................................................................................................................................................58 3.4 MOBILE AUGMENTED REALITY FOR SPATIAL INFORMATION.............................................................60 3.5 TINMITH2.............................................................................................................................................................................................................62 3.6 SMART VIDENTE..........................................................................................................................................................................................64 3.7 CONSTRUCT 3D..........................................................................................................................................................................................66 3.8 LAPAC FEC - UNICAMP.....................................................................................................................................................................68 3.9 LFDC - FAU / UNB.......................................................................................................................................................................................70
O ENSINO NA FAU/UNB...........................................................................................................................72 4.1 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIAS EM ARQUITETURA E URBANISMO (TEC)........................................................................................7 5 4.2 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE PROJETOS, EXPRESSÃO E REPRESENTAÇÃO (PRO)......................................................................................................80 4.3 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE TEORIA E HISTÓRIA EM ARQUITETURA E URBANISMO (THAU)...............................................................88 4.4 POTENCIALIDADES E LIMITAÇOES.....................................................................................................................................91
CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................................................108 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................................112
1 2
in 1. INTRODUÇÃO tro dução
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2 1
1.1 ENQUADRAMENTO
Segundo Eric Schmidt (2010), executivo do Google, atualmente, a cada dois dias, é gerada tanta informação no mundo quanto toda informação produzida no início da humanidade até 2003, mas o sistema educacional utilizado ainda é baseado em formas de ensino usadas em meados do século passado, quando ainda não era possível sonhar com
ferramentas
tão
simples
quanto
uma
simples
calculadora eletrônica pessoal (DADALD, 2015). No ensino de arquitetura e urbanismo, o processo de desenvolvimento de projeto acabou por encontrar no mundo
virtual
representação geradora
de
um mas
aliado, também
formas,
que
não
só
como se
apoia
como uma
meio
de
ferramenta
numa
enorme
capacidade de transformação, que Branko Kolarevic
5
2 1
(2001),
designou
como
“digital
morphogenesis”
(Morfogênese digital). Projeto é a interação entre fazer e ver, fazer e descobrir.
Assim,
as
representações
e
simulações
assumem um papel ativo no processo de projeto, pois colaboram para tornar explicito aquilo que está implícito na mente de quem está projetando, diminuindo a carga cognitiva e, ao mesmo tempo, facilitando a geração de propostas inovadoras (FLORRIO, TAGLIARI, 2011). As
mudanças de paradigma da arquitetura
contemporânea (KOLAREVIC,
são 2001).
fundamentais A
inserção
e das
inevitáveis técnicas
de
computação na grade curricular dos cursos de arquitetura e urbanismo no Brasil foi amplamente discutida no início da década 90, e o resultado foi a implementação de programas de desenho e modelagem como o CAD (Desenho Assistido por Computador) e o CAM (Manufatura
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Assistida por Computador). Hoje, o desenvolvimento de novas tecnologias e materiais, unidos às novas demandas da sociedade contemporânea, desafiam a forma como aprendemos a projetar. Portanto, torna-se necessário que haja uma nova discussão acerca da inserção de novas ferramentas e técnicas na grade curricular dos cursos de arquitetura e urbanismo. Durante
a
formação
em
uma
faculdade
de
arquitetura e urbanismo, é de suma importância não só o entendimento volumétrico dos edifícios mas também a compreensão das variáveis bioclimáticas, impacto de intervenções urbanas, relações de escala, itens estruturais e seu comportamento, entre outras questões que podem impactar diretamente o projeto. Apesar dos esforços dos professores no intuito de transmitir conhecimento aos alunos, é comum observar que diversos estudantes chegam ao fim do curso de arquitetura e urbanismo sem
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2 1
entender conceitos arquitetônicos básicos. Imagens, textos e monólogos nem sempre são suficientes para que os alunos assimilem o conteúdo. Essa situação poderia ser evitada com o emprego de novas tecnologias no ensino. Tecnologias essas que poderiam revolucionar a forma com que o conteúdo é ensinado pelos professores e assimilado pelos alunos. As
chamadas
técnicas
de
fabricação
digital,
realidade virtual e realidade aumentada, têm, hoje, um papel importante na qualidade de ensino e abrem um leque de
possibilidades
projetuais
jamais
alcançadas
anteriormente (PUPO; CELANI, 2008). São instrumentos que permitem aos alunos compreenderem e analisarem de forma mais prática questões espaciais volumétricas. Nessa perspectiva, a observação e análise de projetos e estruturas, facilitada pelo uso de tecnologias, faz emergir novas ideias a partir da manipulação e "re-interpretação"
8
2 1
daquilo que foi produzido. Essa interação entre o aluno, o meio ambiente e os registros gráficos determina fortemente o curso do projeto e a evolução deste (FLORRIO, TAGLIARI, 2011).
9
2 1
1.2 JUSTIFICATIVA
A arquitetura digital tem mudado profundamente a forma de projetar, solucionar problemas, realizar cálculos estruturais e representar ideias. Pode-se supor que trabalhando
diretamente
no
espaço
tridimensional,
problemas possam ser antecipados e relações espaciais possam ser compreendidas de uma forma mais eficiente do que com os métodos tradicionais bidimensionais. Apesar de a formação acadêmica da arquitetura e urbanismo ser suficiente para que o estudante esteja apto para atuar na profissão, muitos jovens estudantes buscam outras formações complementares além da oferecida pela faculdade, como longos períodos de estágios, pesquisas, e demais atividades que o ajudem a ampliar o seu conhecimento arquitetônico. Com o intuito de aprimorar o ensino de arquitetura e urbanismo e torná-lo mais didático
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2 1
e completo, estão sendo desenvolvidas no mundo todo, novas tecnologias voltadas para o aprendizado, capazes de revolucionar pedagogicamente os cursos de arquitetura e urbanismo. Este tema foi escolhido em função do desejo de sincronizar o ensino de arquitetura e urbanismo com novas tecnologias. Caso contrário, as instituições acadêmicas correm
o risco de ficar estagnadas no tempo. A
consequência urbanismo defasados
de
uma
obsoleta e
é
faculdade a
formação
consequentemente
de
arquitetura
e
de
profissionais
uma
arquitetura
ultrapassada. Portanto, faz-se necessário modernizar a forma com que a arquitetura e o urbanismo são ensinados e capacitar cada vez mais os estudantes em prol do progresso.
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2 1
1.3 OBJETIVOS GERAIS
O presente trabalho tem os seguintes objetivos principais: 1.
Analisar as potencialidades do uso de tecnologias Digital,
tridimensionais
Realidade
Virtual
(Fabricação e
Realidade
Aumentada) no ensino de arquitetura e urbanismo. 2.
Identificar
propostas
que
possam
ser
inclusas na prática educacional da FAU/UnB com o intuito de auxiliar os estudantes na percepção de projeto, compreensão de conceitos
espaciais
e
soluções
arquitetônicas e estruturais.
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2 1
1.4 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
Este estudo será desenvolvido em três etapas: (1) embasamento teórico a partir das referências bibliográficas e documentais, (2) investigação de estudos de caso voltados para o ensino e, por fim, (3) análise do potencial e limitações dessas tecnologias no ensino da FAU/UnB. 1. Na primeira etapa, será feita uma pesquisa com o auxílio de trabalhos acadêmicos e artigos
científicos
potencialidades
focando
das
novas
nas
tecnologias
(Fabricação Digital, Realidade Aumentada e Realidade Virtual) e impacto destas no ensino de arquitetura e urbanismo. 2. Na segunda etapa, será feita uma seleção de
casos
em
tridimensionais
que
as
foram
tecnologias utilizadas 13
2 1
pedagogicamente em cursos de Arquitetura e Urbanismo. O objetivo é exemplificar as tecnologias disponíveis atualmente e expor benefícios acadêmicos. 3. Na terceira etapa, será feita uma análise das potencialidades
e
limitações
dessas
tecnologias do ponto de vista pedagógico com foco na FAU/UnB a partir da avaliação curricular. Pretende-se averiguar o possível impacto dessas tecnologias na compreensão de
conceitos,
visualização
de
possibilidades tecnológico.
concepção
criativa,
projetos
e
detalhes,
projetuais
e
avanço
Para
isso,
serão
feitas
entrevistas com professores dos diferentes departamentos:
14
2 1
•
Departamento de Projetos, Expressão e Representação (PRO)
•
Departamento de Teoria e História em Arquitetura e Urbanismo (THAU)
•
Departamento de Tecnologia em Arquitetura e Urbanismo (TEC)
A intenção é averiguar o estado da arte das tecnologias tridimensionais e verificar se os professores as conhecem e já as utilizaram em suas disciplinas.
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2 1
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
Para atingir tais objetivos, o presente trabalho foi dividido em cinco capítulos que, por meio de uma abordagem didática e prática. Procurou-se apresentar considerações a fim de auxiliar a Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília a investigar as potencialidades de tecnologias tridimensionais reais e virtuais (Fabricação Digital, Realidade Virtual e Realidade Aumentada).
Capítulo 1. INTRODUÇÃO Refere-se a descrição geral do trabalho, motivação, objetivos a serem atingidos, procedimentos metodológicos para que o objetivo possa ser cumprido e por fim, a presente estrutura do trabalho.
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2 1
Capítulo 2. TECNOLOGIAS DE TRIDIMENSIONALIDADE Introduz Digital,
as
Realidade
seguintes
tecnologias:
Fabricação
Virtual
Realidade
Aumentada.
e
Apresenta um breve histórico, explica conceitos básicos, aborda questões técnicas e mostra algumas aplicações ilustrativas. Capítulo 3. CONTRIBUIÇÕES PEDAGÓGICAS Apresenta
projetos
de
cunho
educacional,
desenvolvidos ao redor do mundo, que utilizaram as tecnologias abordadas no capitulo anterior. Capítulo 4. O ENSINO NA FAU/UNB Ressalta as possibilidades de uso pedagógico de cada uma das tecnologias tridimensionais estudadas no contexto
da
FAU/UnB
com
base
nos
diferentes
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2 1
departamentos de disciplinas do curso e observações de professores. Aponta o potencial e as limitações da introdução de tecnologias tridimensionais reais e virtuais no ensino da FAU/UnB com base em depoimentos de professores. Capítulo 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Aqui serão apresentadas as considerações finais do trabalho e possibilidades de prospecções futuras.
18
1 2
tecnologias de 1. 2. INTRODUÇÃO TECNOLOGIAS DE tridimensionalidade TRIDIMENSIONALIDADE
19 4
2 1
Representações da realidade ou da imaginação sempre fizeram parte da vida do ser humano permitindo-o expressar-se ao longo do tempo (KIMER, 2006). Desde o surgimento do homem a comunicação está em constante evolução - desenhos primitivos, figuras, pinturas, idiomas, música, teatro, símbolos, escrita, etc. A computação significou um grande avanço da comunicação, convergindo as formas de expressão e, mais recentemente, a tecnologia computacional rompeu a barreira entre a tela e o monitor, possibilitando interações tridimensionais fictícias no mundo real. A utilização de ferramentas tridimensionais para fins pedagógicos na área de arquitetura e urbanismo possui uma série de vantagens, dentre elas: •
Grande poderio de ilustrar características e processos (CARDOSO, 2007).
20
2 1
•
Compreensão sobre determinada obra ou experimento,
por
meio
de
uma
maior
aproximação e de uma visualização sob diferentes ângulos (ERICKSON, 1993). •
Estimulo
da
criatividade,
catalisando
a
experimentação (CARDOSO, 2007). Ou seja, essas tecnologias tem potencial de colaborar
no
processo
cognitivo
do
aprendiz,
proporcionando não apenas a teoria, mas também a experimentação
prática
do
conteúdo
em
questão
(CARDOSO, 2007). Espera-se que, num futuro não tão distante, essas tecnologias sejam ferramentas de fácil acesso e larga escala.
21
2 1
2.1 FABRICAÇÃO DIGITAL
Em 1981 o primeiro modelo funcional de uma máquina de impressão 3D foi publicado por Hideo Kodama do Instituto de Pesquisas Industriais Municipal de Nagoya, no
Japão
(SAMPAIO,
2017).
Após
este
primeiro
empreendimento, os anos 90 e início dos 2000 tiveram uma explosão de novas técnicas (SAMPAIO, 2017). Fabricação digital diz respeito a produção de objetos físicos a partir de modelos digitais. As técnicas de fabricação variam conforme sua finalidade e a maneira de produzir os objetos (CELANI, 2008). Essa tecnologia foi constantemente desenvolvida ao longo das décadas auxiliando as mais diversas áreas como medicina, aeronáutica, arquitetura, design, odontologia, moda, entretenimento, educação, entre outras áreas.
22
2 1
Figuras 1. Impressão 3D aplicada à moda. Crédito: Danit Peleg.
Figuras 2. Impressão 3D aplicada à arquitetura. Fonte: 3dgadgets.my
Figuras 3. Impressão 3D de ponte na Espanha. Fonte: ArchDaily.com
23
2 1
Figuras 4. Impressão 3D aplicada para uso medicinal. Crédito: Will Root. Figuras 5. Impressão 3D da Sagrada Família do arquiteto Antoni Gaudí. Fonte: catelpais.com
A fabricação digital pode ser feita através de quatro processos:
Fabricação
2D,
Fabricação
Formativa,
Fabricação Aditiva e Fabricação Subtrativa (KOLAREVIC, 2001). Dentre essas técnicas, as mais utilizadas no meio educacional são: •
Fabricação Aditiva: Consiste em sobrepor camadas de material sucessivamente até que o objeto tridimensional seja formado. Para
24
2 1
isso,
o
software
precisa
criar
fatias
horizontais do molde digital (KOLAREVIC, 2001). Dentro desse processo de produção, há a prototipagem rápida, termo que faz referência ao fato desses sistemas não requererem
nenhum
tipo
de
assistência
humana. •
Fabricação Subtrativa: Envolve a remoção de um volume específico de material de um sólido. Ou seja, um bloco de material maciço é esculpido seletivamente por fresas que se movem em diversas direções (KOLAREVIC, 2001)]. Na fabricação subtrativa, os sistemas mais utilizados são as fresas CNC e os sistemas de corte.
25
2 1
Figura 6. Fabricação aditiva com sobreposição de material. Fonte: wangsamas.com Figura 7. Fabricação aditiva com sobreposição de material. Fonte: blogwishbox.net.br
Figura
8.
Fabricação
subtrativa
com
remoção
de
material.
Fonte:
sketchuptips.blogspot.com
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2 1
Esses métodos de produção não são mecânicos, mas sim controlados por computadores. Daí o nome Computer Numeric Control, ou CNC (controle numérico computadorizado). Até 2009, a impressão 3D era limitada a usos industriais, mas a patente de uma das tecnologias mais comuns (Filament Deposit Modeling – FMD) expirou e várias
empresas
oportunidade
e
iniciativas
nascendo.
Logo
privadas essas
viram
tecnologias
uma se
tornaram mais acessíveis e disponíveis no mercado (AMUI, 2017). Na arquitetura, a fabricação digital permite a confecção
de
maquetes
e
moldes
com
geometrias
complexas e curvilíneas, de difícil confecção manual. Esses moldes podem contribuir na fase de concepção e análise projetual, além de permitirem o estudo de volumetrias inovadoras.
27
2 1
Com a evolução das técnicas de fabricação digital, é possível aproximar cada vez mais o projeto da sua materialização, visto que todas as informações necessárias para a execução do objeto estão incluídas no projeto. Dessa forma, basta ter o equipamento para imprimir um determinado modelo, em qualquer lugar do globo. O usufruto dessa tecnologia pode trazer mecanização, automação, produtividade e eficiência na construção de modelos em escala reduzida visto que usa somente a quantidade de material estipulada em projeto. Tornará possível a exploração de novos materiais, incluindo materiais
100%
naturais
e
recicláveis,
além
do
consequente menor impacto ambiental (TEIXEIRA, 2016). Se trata de uma tecnologia emergente que facilita a obtenção de modelos físicos e o entendimento do espaço e dos volumes inseridos nele.
28
2 1
2.2 REALIDADE VIRTUAL (RV)
Em 1960 Ivan Sutherland criou um protótipo do primeiro capacete capaz de proporcionar ao usuário uma realidade diferente da que ele realmente se encontrava. Utilizando óculos adaptados e duas câmeras posicionadas na laje de um edifício, cujos movimentos eram diretamente controlados pelos da cabeça do observador que estava usando o capacete no interior do edifício, Sutherland possibilitou que o usuário visualizasse o contexto externo e experimentasse sensações, incluindo pânico ao olhar para baixo através das câmeras (KIMER, 2006). A partir dos experimentos
de
Sutherland
foram
desenvolvidos
mecanismos e tecnologias que deram base para o que hoje é conhecido como realidade virtual e realidade aumentada.
29
2 1
Figura 9. Head-mounted display desenvolvido por Ivan Sutherland. Fonte: Kimer (2006).
O termo Realidade Virtual (RV) foi cunhado no final da década de 1980 por Jason Lanier, artista e cientista da computação que conseguiu convergir dois conceitos antagônicos em um novo, capaz de captar a essência dessa tecnologia: a busca pela fusão do real com o virtual (KIMER, 2006). De forma resumida, realidade virtual (RV) é uma técnica avançada de interface, onde o usuário pode realizar imersão, navegação e interação em um ambiente sintético tridimensional gerado por computador, utilizando canais 30
2 1
multi-sensoriais.
Assim,
um
usuário
imerso
em
um
ambiente de realidade virtual pode experimentar sensações nunca antes vividas em interfaces tridimensionais. Por exemplo: alguém navegando em um ambiente virtual de uma sala, pode em um dado momento, naturalmente bater com uma mão em um vaso virtual que cairá e quebrará bem aos seus pés como se isso estivesse ocorrendo de verdade (CARDOSO, 2007). Na arquitetura, a Realidade Virtual permite que o usuário imerja em uma realidade alternativa da existente, de
forma
que
completamente revisadas
ele novo
possa e
visualizar
pontuar
um
questões
ambiente a
antes que o projeto seja construído.
serem Para o
estudante de arquitetura, a Realidade Virtual cria um meio de aprendizagem dinâmico e interativo possibilitando ao aluno
a
visualização
de
elementos
arquitetônicos
complexos e compreensão de conceitos novos.
31
2 1
Figura 10. Visualização de ambiente virtual através de RV. Fonte: medium.com
A realidade virtual permite a materialização do imaginário de forma interativa e imersiva. Essa tecnologia propõe a possibilidade de ver, ouvir, sentir, tocar e até manipular o tempo. Por permitir ao usuário total imersão em outra realidade, diferente da original, é importante que seja mantida a ilusão de estar atuando dentro do ambiente virtual, ou seja, caso haja um atraso de renderização do computador, o usuário perde a sensação de imersão e a realidade proposta perde credibilidade. Normalmente os atrasos admissíveis para que o ser humano tenha a
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2 1
sensação de interação em tempo real estão em torno de 100
milissegundos
(KIMER,
2006).
Isso
impõe
um
compromisso do sistema em funcionar com taxas mínimas de 10 quadros por segundo na renderização para suportar melhor as cenas animadas e de 100 milissegundos de atraso nas reações aos comandos do usuário.
Figura 11. Óculos de realidade virtual. Fonte: hyam.de
Netto (2006), explica que a RV permite que o usuário navegue e observe um mundo tridimensional, em tempo real e com seis graus de liberdade (6DOF). Segundo o mesmo autor, isso exige a capacidade do software de
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2 1
definir e a capacidade do hardware de reconhecer seis tipos de movimento: para frente/para trás, acima/abaixo, esquerda/direita,
inclinação
para
cima/para
baixo,
angulação à esquerda/à direita e rotação à esquerda/à direita. A
RV
também
pode
ser
caracterizada
pela
coexistência integrada de três idéias básicas (MORIE, 1994): •
Imersão: Está ligada ao sentimento de fazer parte do ambiente. Normalmente, um sistema imersivo é obtido com o uso de capacete de visualização ou cavernas (sistemas imersivos baseados em salas com projeções das visões nas paredes, teto e piso).
•
Interação: está ligada à capacidade do computador de detectar as entradas do usuário
e
modificar
instantaneamente
o
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2 1
mundo
virtual
em
função
das
ações
efetuadas sobre ele (capacidade reativa). Outros artifícios para aumentar o realismo são empregados, como a texturização dos objetos do ambiente e a inserção de sons tanto ambientais quanto sons associados a objetos específicos. •
Envolvimento:
está
ligado
ao
grau
de
motivação para o engajamento de uma pessoa
em
determinada
atividade.
O
envolvimento pode ser passivo, como ler um livro ou assistir televisão, ou ativo, ao participar de um jogo com algum parceiro. Um aplicativo de RV pode proporcionar uma sessão sob três formas diferentes (ADAMS, 1994): •
Passiva:
proporciona
ao
usuário
uma
exploração do ambiente automática e sem
35
2 1
interferência.
A
rota
e
os
pontos
de
observação são explícitos e controlados exclusivamente pelo software. O usuário não tem controle algum, exceto, talvez, para sair da sessão. •
Exploratória: proporciona uma exploração do ambiente dirigida pelo usuário. O participante pode escolher a rota e os pontos de observação, mas não pode interagir de outra forma com entidades contidas na cena.
•
Interativa: proporciona uma exploração do ambiente dirigida pelo usuário e, além disso, as entidades virtuais do ambiente respondem e reagem às ações do participante. Por exemplo, se o usuário move o ponto de observação em direção à porta, esta pode aparentar
estar
aberta,
permitindo
ao
participante passar por ela. 36
2 1
A realidade virtual pode ser classificada em duas categorias em relação à maneira como o usuário interage com o ambiente virtual, considerando os dispositivos multissensoriais usados ou não por ele (CARDOSO, 2007): •
Realidade Virtual Imersiva: isola o usuário por completo do mundo real. Para tanto, dispositivos
especiais
são
usados
para
bloquear os sentidos do usuário (visão, audição, tato, e olfato) do mundo real e transferí-los para o ambiente virtual. •
Semi-imersiva: o usuário tem acesso ao ambiente virtual sem se isolar do mundo real, isto é, através de dispositivos convencionais de computador (tela e mouse).
37
2 1
A realidade virtual utiliza diversos dispositivos multissensoriais
como
capacetes
de
visualização
e
controle, luvas de dados, rastreadores de movimento, processadores específicos, entre outros, que até os anos 90 tinham um elevado custo e configuração (CARDOSO, 2007). A redução de custo de hardware, o avanço das pesquisas e o aumento da demanda, têm ampliado o acesso à essas tecnologias e gerado expectativas de softwares e soluções que se apliquem às mais diferentes áreas, tornando, assim, a realidade virtual mais acessível. No
entanto,
mesmo
com
o
barateamento
destes
equipamentos, a realidade dos custos está longe do ideal mínimo de trabalho (CARDOSO, 2007).
Figura 12. Dispositivo de Realidade Virtual. Fonte: medium.com
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2 1
Apesar da significativa evolução ao longo dos últimos anos, ainda existem alguns desafios a serem superados para que essa tecnologia alcance de fato o que se propõe a ser. De acordo com Cardoso (2007), o primeiro desafio está relacionado à simulação de ambientes mais realísticos. Por exemplo, existem cidades simuladas em RV onde se tem a sensação de que todas as casas acabaram de ser pintadas e as ruas estão todas bem limpas. Sabe-se que isso não é real. Segundo esse mesmo autor, o segundo maior desafio diz respeito à simulação de todos os
sentidos
humanos
em
um
ambiente
virtual.
Essencialmente, os sentidos de visão e audição estão bem avançados nos projetos de realidade virtual. Entretanto, outros sentidos como olfato e tato (e até paladar) precisam ainda de profunda pesquisa para que possam colaborar para o desenvolvimento de ambientes mais realísticos.
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2 1
2.3 REALIDADE AUMENTADA (RA)
Um sistema de realidade aumentada – RA gera uma imagem resultante da combinação de uma cena real com uma cena virtual gerada por computador. O objetivo é suplementar um cenário real com informações elaboradas virtualmente (NETTO, 2002). Na realidade aumentada, elementos virtuais são inseridos no ambiente real, de tal forma que o usuário crê que os mesmos são partes do meio no qual está inserido (CARDOSO, 2007). Diferentemente da RV, que transporta o usuário para o ambiente virtual totalmente gerado por computador, a RA mantém o usuário no seu ambiente físico e transporta o ambiente virtual para ele de maneira que o cenário real e os objetos virtuais permaneçam ajustados, mesmo com a movimentação do usuário no ambiente real (KIMER, 2006). Portanto, na realidade aumentada, há predominância do
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2 1
real com inserção, em tempo real de elementos virtuais, sejam eles textos, objetos, imagens, sons, vídeos, modelos eletrônicos tridimensionais, etc.
Figura
13.
Mobiliário
visualizado
com
Realidade
Aumentada.
Fonte:
socialmediala.com
São características básicas de sistemas de RA (CARDOSO, 2007): •
Processamento em tempo real.
•
Uso de elementos virtuais concebidos em 3D.
•
Combinação
de
elementos
virtuais
e
elementos do ambiente real.
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2 1
A
realidade
aumentada
demanda
três
equipamentos: um hardware para captura da informação do meio onde está o usuário, um software para geração em tempo real de elementos virtuais e um segundo hardware para mapear tais elementos no mundo real. Os sistemas de realidade aumentada, relacionados à
percepção
de
imagens,
podem
ser
classificados
conforme o tipo de display utilizado (CARDOSO, 2007): •
Sistema de visão ótica direta: utiliza óculos ou capacetes com lentes que permitem o a visão direta da realidade, ao mesmo tempo em que possibilitam a projeção de imagens virtuais ajustadas à cena real.
•
Sistema de visão direta por vídeo: utiliza dispositivos com microcâmeras de vídeo acopladas. A cena real, capturada pelas microcâmeras, é misturada com elementos
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2 1
virtuais.
Por
exemplo,
pode-se
citar
a
decoração (virtual), em tempo real, de um apartamento vazio (real). •
Sistema de visão por vídeo baseado em monitor: utiliza uma webcam para capturar a cena real transmitindo-a para o computador onde serão acrescentados objetos virtuais. A câmera posições
pode como
ser na
colocada cabeça
em da
várias pessoa,
gerando uma visão em primeira pessoa; atrás da pessoa, gerando uma visão em terceira pessoa; ou na frente da pessoa, direcionada para ela, gerando uma visão de espelho. A cena final é apresentada em um monitor convencional.
43
2 1
•
Sistema de visão ótica por projeção: utiliza superfícies do ambiente real, onde são projetadas imagens dos objetos virtuais.
Figura 14. Sistema de RA de visão direta por vídeo. Fonte: stock.adobe.com
Figura 15. Sistema de RA de visão ótica por projeção. Fonte: medium.com
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2 1
Quando o usuário vê o mundo misturado apontando os olhos diretamente para as posições reais com cena óptica ou por vídeo, a realidade aumentada é de visão direta (imersiva). Quando o usuário vê o mundo misturado em algum dispositivo, como monitor, não alinhado com as posições reais, a realidade aumentada é de visão indireta (não imersiva) (KIMER, 2006). De
acordo
com
Kimer
(2006),
o
ciclo
de
processamento de um sistema de RA, pode ser resumido em: captura de vídeo e execução do rastreamento de objetos; processamento do sistema de realidade virtual, incluindo leitura de dispositivos e simulação/animação; calibração, misturando o real com o virtual; e renderização sensorial, envolvendo os aspectos visuais, auditivos e hápticos. Como o sistema funciona em tempo real, deve apresentar tempo de latência igual ou menor que 100 milissegundos.
45
2 1
A realidade aumentada tem sido cada vez mais utilizada na arquitetura e tem diversas aplicações que podem mudar a maneira como os projetos e construções são vistos. Pode, por exemplo, ser utilizada para a visualização de elementos construtivos e objetos ocultos em forma de raio-x, contextualizando-os dentro do projeto ou para a visualização de informações complementares em ambientes reais.
Figura 16. Instalações hidráulicas mostradas com auxílio de RA. Fonte: blog.prodatamarket.eu
46
2 1
Figura 17. Informações textuais inseridas no meio urbano através de RA . Fonte: augmented.bg
Hoje, as tecnologias de RA são significantemente mais acessíveis quando comparadas com a ideia inicial desenvolvida pelos seus primeiros visionários na década de 60. No entanto, existem uma série de desafios a serem vencidos. O mais significativo diz respeito ao “delay” da cena final, produto das cenas reais e das cenas fictícias. O tempo de resposta precisa ser melhorado. No momento em que um objeto que não existe no campo de visão do usuário, passa a existir de forma abrupta, a sensação de realidade é comprometida. Outro desafio está ligado à
47
2 1
captura e rastreamento do usuário, de seu ponto de vista e de interesse. Quanto mais precisa for a localização em tempo real do usuário, melhor será o resultado final. De forma geral, são utilizados contemporaneamente três tipos de realidade aumentada (DADALD, 2015): •
Realidade
Aumenta
com
utilização
de
marcadores: podem ser figuras, fotografias, textos ou qualquer ilustração reconhecível pelo
software.
Os
marcadores
são
importantes para localizar o objeto a ser sobreposto. Esse é o tipo de RA mais encontrada
atualmente
em
objetos
de
aprendizagem, já que pode utilizar livros ou outros materiais didáticos como marcadores. No Brasil, há um uso recente de RA no setor de construção civil, no qual a Construtora e Incorporadora Rossi entrou para o Guinness
48
2 1
Book com a maior RA do mundo, usando-a para mostrar um empreendimento aos seus clientes. Foi utilizada uma lona de vinil de aproximadamente 900m2 como marcador de RA no local da construção do edifício, e os clientes foram levados de helicóptero para visualizar o futuro edifício em sua localização real. •
Realidade
Aumenta
sem
utilização
de
marcadores (ou de ambiente): conta com o reconhecimento direto dos locais onde a projeção será feita. •
Realidade de localização: utiliza GPS e giroscópios para localizar o usuário nos ambientes. É o tipo mais adequado à aplicações em turismo e mobilidade urbana em geral. Normalmente utiliza dispositivos como smartphones para localizar o usuário e 49
2 1
então adicionar às imagens captadas pelas câmeras dos aparelhos as informações e indicações.
Figura 18, 19. RA com marcadores - Edifício projetado pela Construtora e Incorporadora ROSSI. Fonte: exame.com
50
2 1
Figura 19. RA sem marcadores – design de interiores. Fonte: magzter.com
Figura 20. RA de localização - Informações georreferenciadas adicionadas através de RA com auxílio de GPS. Fonte: techeconomy.it
51
1 2
contribuições 1. 3. INTRODUÇÃO CONTRIBUIÇÕES PEDAGÓGICAS pedagógicas
52 4
2 1
Modelos
físicos
e
visualização
de
realidades
alternativas ajudam estudantes a experimentar visual e tatilmente o espaço proposto, além de, reconhecer elementos,
inter-relações
e
sequências
espaciais
(FLORRIO, TAGLIARI, 2011). Com intuito de auxiliar o ensino da Arquitetura e Urbanismo já foram desenvolvidos ao redor do mundo diversos projetos e programas educacionais que utilizam técnicas de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada, como serão apresentados em seguida. Este capítulo visa mostrar o quanto estas ferramentas podem e ainda poderão contribuir para a renovação pedagógica dos cursos de Arquitetura e Urbanismo. A seguir serão apresentados alguns casos que ilustram diversas aplicações das tecnologias em questão, voltadas para os cursos de Arquitetura e Urbanismo.
53
2 1
3.1 MARS •
Título / nome do projeto: MARS (Sistema Móvel
de
Realidade
Aumentada
para
Exploração do Ambiente Urbano) •
Área de aplicação: Urbanismo, História, Projeto Arquitetônico
•
Local : Columbia University (EUA)
•
Fonte: http://www1.cs.columbia.edu/graphics/projects/mars/
•
Dispositivo de interface: Videocapacete
•
Ano: 2003
Descrição
resumida
do
projeto:
Sistema
de
informações do campus que auxilia os usuários na busca de lugares, permitindo a aquisição de informações sobre itens de uma edificação qualquer de seu interesse, além de contar a história do campus. O usuário carrega um computador-mochila, com Internet móvel e veste um
54
2 1
videocapacete. A posição do usuário é traçada por GPS enquanto
os
dados
são
projetados
no
próprio
videocapacete. À medida que o usuário olha ao redor do campus, no visor vê links com informações textuais e interage de acordo com seu interesse.
Figura 21 e 22. MARS. Fonte: http://www1.cs.columbia.edu/graphics /projects/mars/
55
2 1
3.2 ARTHUR •
Título / nome do projeto: ARTHUR (Mesa Redonda de Realidade Aumentada Para Arquitetura e Planejamento Urbano)
•
Área
de
aplicação:
Urbanismo,
Projeto
Arquitetônico •
Local: Aalborg University (Dinamarca)
•
Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc /download?doi=10.1.1.488.7795&rep=rep1&type=pdf
•
Dispositivo de interface: Videocapacete
•
Ano: 2004
Descrição resumida do projeto: Interface que permite que um grupo de pessoas projete coletivamente ao redor de uma mesa interativa. Com o auxílio de videocapacetes,
câmeras
e
técnicas
de
visão
computacional, o programa traça o movimento dos usuários permitindo que eles interajam com o projeto em
56
2 1
tempo real. É um projeto colaborativo, onde os usuários tomam decisões em conjunto.
Figura 23 e 24. ARTHUR. Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc /download?doi=10.1.1.488.7795&rep=rep1&type=pdf
57
2 1
3.3 DIGITAL SANDBOX •
Título / nome do projeto: AR SANDBOX (Realidade Aumentada com Modelagem de Areia)
•
Área de aplicação: Urbanismo, Paisagismo
•
Local: University of California (EUA)
•
Fonte: https://arsandbox.ucdavis.edu
•
Dispositivo de interface: Projetor multimídia
•
Ano: 2012
Descrição
resumida
do
projeto:
Sistema
que
combina aplicativos de visualização 3D com uma caixa de areia para ensinar conceitos de ciências da terra. A caixa de areia permite que os usuários criem formas topográficas moldando a areia real. O AR Sandbox usa uma câmera 3D para escanear a forma tridimensional da superfície da areia em tempo real e um computador para coletar os dados da câmera. A partir disso, cria um mapa topográfico dinâmico
58
2 1
de cores de elevação, linhas de contorno topográficas e água simulada. Um projetor, montado acima da caixa de areia, projeta a topografia calibrada de tal forma que os recursos reais e virtuais se alinham. O sistema ensina conceitos geográficos, geológicos e hidrológicos, como a leitura de um mapa topográfico, o significado de linhas de contorno, bacias hidrográficas, áreas de captação e diques.
Figura 25. Digital Sandbox. Fonte: https://arsandbox.ucdavis.edu
59
2 1
3.4
MOBILE
AUGMENTED
REALITY
FOR
SPATIAL INFORMATION •
Título
/
nome
AUGMENTED
do
REALITY
projeto:
MOBILE
FOR
SPATIAL
INFORMATION (RA Móvel para Exploração de Informação Espacial) •
Área de aplicação: Urbanismo, Bioclimatismo, Instalações de equipamentos
•
Local:
National
Cheng
Kung
University
(Japão) •
Fonte: https://pdfs.semanticscholar.org/db38/b2 4a2fa6957adf4843f08c32cd09326cb070.pdf
•
Dispositivo de interface: Móvel (tablet ou smartphone )
•
Ano: 2003
Descrição
resumida
do
projeto:
Sistema
desenvolvido para o ensino de arquitetura sustentável em
60
2 1
campo. A aplicação foi feita em um jardim ecológico na faculdade. Os alunos-usuários podiam ver, virtualmente, através de modelos 2D e 3D, todo o sistema implantado no jardim para a circulação da água, que é reaproveitada ecologicamente. Além dos gráficos ilustrativos, outras informações textuais ficavam sobrepostas ao cenário real. Através de um monitor como tablete ou smartphone, os alunos podiam ver o que estava “invisível” no jardim, ou seja, podiam observar as instalações hidráulicas através das paredes e piso.
Figura 26. Mobile RA For Spatial Information. Fonte:
https://pdfs.semanticscholar.org/db38/b24a2fa6957adf4843f08c32cd09326c b070.pdf
61
2 1
3.5 TINMITH2 •
Título
/
nome
do
projeto:
TINMITH2
(Modelagem 3D interativa ao ar livre) •
Área de aplicação: Projeto Arquitetônico
•
Local: Universityof South Australia
•
Fonte:
http://www.tinmith.net/wayne/thesis/piekarski-
ch0-start.pdf
•
Dispositivo de interface: Videocapacete
•
Ano: 2006
Descrição resumida do projeto: Baseado em um software flexível, no uso de videocapacetes leves e sistemas
GPS,
esse
projeto
permite
o
rápido
desenvolvimento de aplicações ao ar livre. A primeira experiência foi com a visualização de uma edificação anexa a um prédio no Campus da Universidade. Os alunos puderam ter a sensação de espaço, ajustar medidas, definir alturas, inserir componentes, entre outras atividades.
62
2 1
Figura 27 e 28. TINMITH2. Fonte: www.tinmith.net
63
2 1
3.6 SMART VIDENTE •
Título / nome do projeto: Smart Vidente (Realidade Aumentada para infraestrutura ao ar livre)
•
Área de aplicação: Sistemas Estruturais e Instalações
•
Local:
GRAZ
University
of
Technology
(Áustria) •
Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1. 1.307.8758&rep=rep1&type=pdf
•
Dispositivo de interface: Móvel (tablet ou smartphone)
•
Ano: 2009
Descrição resumida do projeto: Sistema portátil para uso ao ar livre projetado para apoiar equipes de campo de infraestrutura por meio de Realidade Aumentada. A
64
2 1
visualização é obtida pela sobreposição de um fluxo contínuo de vídeo do entorno existente com modelos georreferenciados com computação gráfica 3D e ajustada em tempo real de acordo com a posição e orientação do dispositivo móvel. Quando utilizado no meio acadêmico, auxilia
na
instalações
compreensão elétricas,
de
hidráulicas
técnicas e
construtivas,
demais
sistemas
pertinentes relacionados à área.
Figura 29. Smart Vidente. Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu /viewdoc/download?doi=10.1.1.307.8758&rep=rep1&type=pdf
65
2 1
3.7 CONSTRUCT 3D •
Título / nome do projeto: Construct 3D (Sistema de Realidade aumentada voltada para matemática e educação geométrica)
•
Área de aplicação: Projeto Arquitetônico
•
Local:
Viena
University
of
Technology
(Áustria) •
Fonte: https://www.ims.tuwien.ac.at/projects/construct3d
•
Dispositivo de interface: Videocapacete
•
Ano: 2000
Descrição resumida do projeto: O programa não é novo, ele já circula nos meios acadêmicos desde o início da década de 2000. Foi um precursor importante no uso da realidade aumentada na educação. Trata-se de uma ferramenta de construção de geometrias tridimensionais para educação que utiliza uma espécie de caneta interativa
66
2 1
para fazer uso dos recursos do programa, que permite inscrever formas geométricas no espaço a partir de gestos, adicionando e subtraindo volumes e vendo os resultados em tempo real. Uma das vantagens do sistema utilizado é que mais de um usuário pode interagir ao mesmo tempo com os objetos tridimensionais.
Figura 30. Construct 3D. Fonte: https://www.ims.tuwien.ac.at/projects/construct3d
67
2 1
3.8 LAPAC FEC - UNICAMP •
Título / nome do projeto: LAPAC (Laboratório de
Automação
e
Prototipagem
para
Arquitetura e Construção) •
Área de aplicação: Projeto Arquitetônico
•
Local:
Faculdade
de
Engenharia
Civil,
Arquitetura e Urbanismo (FEC) da UNICAMP •
Fonte: http://lapac.fec.unicamp.brhttp://ceris.pt/?action=laborat ory_detail_modal&CodLaboratory=1
•
Ano: 2006
Descrição resumida do projeto: Seu objetivo é estudar sistemas generativos de projeto, fabricação digital, programação de computadores, técnicas de automação e suas aplicações na arquitetura, desde o processo de projeto até a construção de edifícios.
68
2 1
Figura 31. Workshop do LAPAC. CrĂŠdito: Regiane Pupo
Figura 32. Trabalhos produzidos durante o workshop. CrĂŠdito: Regiane Pupo
69
2 1
3.9 LFDC •
Título / nome do projeto: LFDC (Laboratório de Fabricação Digital e Customização em Massa)
•
Área de aplicação: Projeto Arquitetônico
•
Local: Universidade de Brasília (UnB)
•
Fonte: http://www.fau.unb.br/pesquisa/81-lfdc
•
Ano: 2008
Descrição resumida do projeto: Laboratório cujo objetivo é oferecer infraestrutura física ao grupo de pesquisa que investiga as aplicações da fabricação digital. A primeira máquina de impressão 3D do laboratório, adquirida em 2008,
utiliza pó de gesso e custou
aproximadamente R$73.000, hoje, com os estudos e pesquisas desenvolvidos pelos membros do LFDC, são fabricadas, no próprio laboratório, máquinas com um custo muito mais acessível, de aproximadamente R$2.500. Os
70
2 1
alunos da universidade tem acesso às máquinas do laboratório, no entanto, este é limitado devido à quantidade de máquinas e é preciso colaborar com uma ajuda de custo para a compra do material para impressão.
Figura 33, 34 e 35. Impressões feitas no LFDC. Crédito: Isabella Goulart
71
1 2
o ensino na 1. 4. INTRODUÇÃO O ENSINO NA FAU/UNB fau/unb
72 4
2 1
Um currículo considerado ideal seria aquele que traz a tecnologia do computador para dentro de cursos já existentes gradativamente, ao mesmo tempo em que examina os métodos de ensino de projeto, exercendo a função de catalisador na mudança de perspectivas nas áreas relevantes da metodologia e teoria de projeto (MARK, MARTINS, OXMAN, 2000). Nesse contexto, os ambientes acadêmicos devem estar preparados para responder ao desafio de dar os primeiros passos com iniciativas que sejam benéficas e estimulem experiências de aprendizado. Ao mesmo tempo, é necessária a instalação de laboratórios com nível de inovação técnica satisfatório, além de formação de grupos de estudo que possam oferecer oportunidades de conectar a pesquisa às disciplinas metódicas (PUPO, 2009). Na FAU/UnB há interesse no uso das tecnologias de
fabricação
digital,
realidade
virtual
e
realidade
73
2 1
aumentada mas, como pontuado pelo professor Rosetti, a existência de interesse não implica que haja domínio e conhecimento da operação dessas tecnologias. Apesar de reconhecido o potencial benéfico dessas tecnologias na qualidade do ensino, ainda há dificuldades para a utilização desses recursos visto que muitas pessoas conhecem sua existência, mas sabem pouco ou quase nada sobre elas. Além disso, o uso dessas tecnologias voltadas para a arquitetura e urbanismo é relativamente recente posto que a maioria dos pesquisadores responsáveis pelo desenvolvimento dessas técnicas são de outras áreas. Com o intuito de analisar o real estado de arte dessas tecnologias na FAU/UnB e entender qual seria o impacto das mesmas no ensino, foram entrevistados 11 professores responsáveis por diferentes disciplinas, como relatado a seguir neste capítulo. 74
2 1
4.1
IMPACTO
NO
DEPARTAMENTO
DE
TECNOLOGIAS EM ARQUITETURA E URBANISMO (TEC) A
cadeia
de
tecnologia
exige
compreenda os diferentes sistemas de
que
o
aluno
edificações e
cidades, como princípios estruturais, sistemas e processos construtivos, instalações prediais e urbanas, bem como conceitos nunca vistos antes por ele, como os relacionados ao conforto térmico, lumínico e sonoro, o que torna todo o processo de aprendizagem desafiador. Nas disciplinas de tecnologia, como Sistemas estruturais em concreto, aço e madeira, as tecnologias de realidade aumentada podem ser utilizadas para demonstrar esforços estruturais e conceitos como tração, compressão e flexão através de animações virtuais projetadas em objetos reais que por sua vez podem ser fabricados digitalmente por meio de prototipagem rápida.
75
2 1
É possível também utilizar a fabricação digital para a confecção de modelos físicos com a intenção de verificar a resistência de estruturas variadas.
Figura 36. Teste de carga em modelo 3D com objetivo de avaliar a resistência da estrutura. Crédito: Sameer Ingavale
Figura 37. Modelo fabricado digitalmente com processo aditivo . Fonte: shapeways.com
76
2 1
De acordo com o professor Gustavo Luna, as disciplinas de conforto trabalham com parâmetros invisíveis (irradiação, luz, som e vento). Pensando nisso, as ferramentas de realidade virtual e aumentada permitiriam a criação de simulações que ajudariam os alunos a visualizar e compreender tais parâmetros e interagir com eles. Com realidade virtual, seria possível imergir em um ambiente, observar através de simulações a direção de onde o vento está vindo, ouvir sons conforme a propagação sonora e observar a incidência de luz variar conforme a orientação solar. Em disciplinas como Instalações e Equipamentos é possível utilizar a realidade aumentada para visualizar o caminho percorrido por tubulações e dutos por dentro das paredes e piso como em um raio-x, possibilitando aos alunos, compreender tridimensionalmente o funcionamento de estruturas hidráulicas e elétricas.
77
2 1
Figura 38. Tubulações visualizadas com RA. Fonte: esri.com
Com o auxílio da realidade aumentada, é possível observar tridimensionalmente a estrutura de pilares e vigas, com armadura, estribos etc. Esse recurso facilitaria, por exemplo, o cálculo da seção de uma viga, a armadura, a distância entre os estribos, e outros elementos de difícil compreensão visual para o estudante.
Figura 39. Calculo estrutural feito com o auxílio de RA. Fonte: http://asec.eng.br/wpcontent/uploads/2018/08/Artigo_Propex_CAIO_MENDES_LIMA.pdf
78
2 1
De acordo com o professor Márcio Buson, na disciplina
de
Técnicas
de
Construção,
a
realidade
aumentada e realidade virtual poderiam simular as diferentes técnicas de construção, processos e sistemas construtivos. Com o auxílio da realidade virtual, seria possível aos alunos imergir nas construções. Já com a realidade aumentada, seria possível ver detalhes através da sobreposição de informações no contexto real. Além disso, todos esses sistemas construtivos
poderiam ser
executados em modelos reduzidos por meio da fabricação digital, permitindo aos alunos compreender diferentes sistemas,
encaixes
e
comportamento
estrutural,
por
exemplo.
79
2 1
4.2
IMPACTO
NO
DEPARTAMENTO
DE
PROJETOS, EXPRESSÃO E REPRESENTAÇÃO (PRO)
As
disciplinas
de
projeto
exigem
do
aluno
criatividade e entendimento espacial para que projetos de qualidade sejam desenvolvidos de acordo com a proposta de cada disciplina. As tecnologias de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada auxiliam os estudantes a analisar volumes, tomar decisões de partido e propor uma estética inovadora. Segundo a professora Carolina Pescatori, as tecnologias de realidade aumentada, são um instrumento capaz de auxiliar a visualização e experimentação de coisas que não existem, tais como um projeto arquitetônico. A realidade aumentada pode ser útil na visualização tridimensional
e
interativa
do
projeto
ao
longo
do
desenvolvimento dele, possibilitando que alterações sejam
80
2 1
feitas em tempo real, otimizando as orientações com os professores. Ademais, a RA possibilita que os projetos sejam apresentados de forma clara e prática, dando ao observador a chance de verificar todos os detalhes e soluções adotadas pelos autores. Em 2016, um grupo de estudantes, da turma de PA4 (Projeto de Arquitetura de Grandes
Vãos)
ministrada
pelos
professores
Caio
Frederico e Silva e Ana Zerbini, por iniciativa própria, apresentou o projeto desenvolvido ao longo do semestre, que no caso era um pavilhão cujo tema era tecnologia, em realidade virtual. Em 2015, o professor Márcio Buson introduziu a realidade aumentada na disciplina de PA5 em um experimento
inicial
que
deu
bons
resultados.
Primeiramente, desenvolveu com os alunos um modelo físico feito de isopor, contendo somente o terreno e o entorno, chamado de “maquete híbrida”. Em seguida, cada
81
2 1
aluno desenvolveu uma maquete eletrônica de sua proposta de projeto para aquele terreno e atrelou ela a um QR CODE (código de barras bidimensional que pode ser facilmente escaneado usando a maioria dos telefones celulares equipados com câmera). Por fim, o QR CODE de cada aluno era posicionado na maquete híbrida de isopor e com o auxílio de celulares e tablets, toda a turma pôde ver as
propostas
dos
colegas
implantadas
no
terreno
tridimensionalmente.
Figura 40. Trabalho acadêmico apresentado com RA. Fonte: proceedings.esri.com
82
2 1
Nas disciplinas de urbanismo e paisagismo, é possível utilizar a realidade aumentada para visualizar o projeto no meio urbano, assim, é possível caminhar pela área de intervenção e visualizar a proposta em tempo real.
Figura 41. Observação de intervenção urbana com RA. Fonte: internal.schreder.com
Com a Realidade virtual, tanto os alunos quanto os professores das disciplinas de PA (Projeto Arquitetônico) poderão imergir nos projetos e analisar os aspectos estudados de forma detalhada e mais clara a implantação
83
2 1
no terreno, o comportamento das curvas de nível, detalhes de layout, materiais propostos e soluções projetuais.
Figura 42. Imersão em ambiente proposto com RV. Crédito: Fonte: ArchDaily
A fabricação digital de modelos físicos no inicio do processo de concepção projetual, pode trazer grandes benefícios ao estudante visto que possibilita a ele prever possíveis dificuldades e problemas nas primeiras fases de projeto. É
possível
também,
imprimir
maquetes
de
seguimentos do projeto (cortes), facilitando a compreensão
84
2 1
tridimensional dos elementos que constituem o projeto interna e externamente.
Figura
43
e
44.
Modelo
em
corte
fabricado
digitalmente.
Fonte:
cimentoitambe.com.br
85
2 1
Figura 43. Modelo em corte fabricado digitalmente. Fonte: Archihebdo
Figura 45. Modelo fabricado digitalmente. Fonte: https://www.northumbria.ac.uk/
De acordo com a professora Carolina Pescatori, nas disciplinas de urbanismo, a representação projetual é majoritariamente bidimensional, o que leva os alunos a desconsiderar, muitas vezes, questões topográficas e tridimensionais. As tecnologias citadas podem ajudar os 86
2 1
alunos a entender problemas de grandes escalas, como topografias acentuadas e elaborar soluções melhores.
Figura 46. Discussão de projeto com auxílio de RA. Fonte: unqueat.com
Segundo a professora Elane Ribeiro, seria possível usar a fabricação digital para estudo da morfologia arquitetônica, como por exemplo, auxiliar o estudo de cheios e vazios a partir da confecção de maquetes só do “vazio”. Nesse sentido, as tecnologias estudadas dariam à academia novas possibilidade de estudo e poderiam até mesmo revolucionar as formas de representação.
87
2 1
4.3 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE TEORIA E HISTÓRIA EM ARQUITETURA E URBANISMO (THAU)
Nas disciplinas de história e teoria, plantas, cortes, vistas, imagens e vídeos são importantes aliados para os alunos na visualização de obras e compreensão de conceitos novos. Segundo a professora Elane Ribeiro, as técnicas de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada permitem novas experiências, complementando as técnicas de representação já existentes. Portanto, como dito pelo professor Rossetti, as tecnologias propostas entram como um acréscimo às formas de representação já existentes. As aulas poderão acontecer nas versões virtuais dos edifícios estudados. De acordo com a professora Elane, a realidade virtual possibilitaria uma experiência muito mais próxima da real em edifícios, situados na China,
88
2 1
na Europa, nos EUA entre outros países. O entendimento dos alunos é amplificado se houver um recurso que permita uma experiência espacial de edifícios historicamente importantes, como a Casa da Cascata do arquiteto Frank Lloyd Wright. Há livros de história integrados com realidade aumentada que permitem a visualização tridimensional de edifícios, complementando a visualização bidimensional das imagens e desenhos esquemáticos.
Figura 47. Livro integrado com RA. Fonte: sparrow3d.com
89
2 1
A partir de modelagens disponíveis gratuitamente na internet, é possível imprimir modelos físicos em escala reduzida de edifícios históricos. Como apontado pelo professor Pedro Paulo Palazzo, essa prática possibilita ao estudante visualizar e compreender tatilmente detalhes, espessuras,
elementos
específicos
e
escalas.
No
Laboratório de Fabricação Digital e Customização em Massa (LFDC) da FAU/UnB existem modelos impressos de diversos edifícios de grande importância histórica. Os professores da faculdade podem, inclusive, pegá-los emprestado para auxiliar as aulas de suas disciplinas e depois devolver para o laboratório, sem custos.
Figura 48. Modelo de edifício histórico fabricado digitalmente. Fonte: zi.media
90
2 1
4.4 POTENCIALIDADES E LIMITAÇÕES
Dos professores entrevistados: 100% conhece ou pelo menos já ouviu falar de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada e 45% deles tem ou já teve contato direto com essas tecnologias em suas disciplinas, seja por iniciativa própria ou por iniciativa dos alunos. Apesar de 100% dos professores entrevistados acreditarem
que
as
tecnologias
mencionadas
neste
trabalho têm muito a oferecer à universidade, a maioria deles fez observações acerca de sua implementação no meio
acadêmico
além
de
demonstrar,
por
vezes,
preocupações em relação ao impacto delas nas habilidade manuais dos alunos. Seguem abaixo algumas considerações pertinentes apontadas
pelos
professores
em
relação
às
potencialidades e limitações dessas tecnologias no âmbito 91
2 1
pedagógico além de analises das possíveis contribuições das mesmas para a FAU/UnB. De acordo com o professor Márcio Buson as tecnologias de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada podem enriquecer todas as áreas de estudo voltadas para arquitetura e urbanismo e todas as atividades de ensino e aprendizagem como extensão e pesquisa. Segundo ele, o uso das tecnologias citadas neste trabalho são essenciais para o aprimoramento do ensino de forma geral. O professor atenta para o fato de que o uso de qualquer uma dessas técnicas requer que todas as questões projetuais estejam resolvidas, portanto, é preciso conhecer bem o que está sendo proposto. Nesse sentido, para trabalhar com essas tecnologias é necessário avançar muito além da simples representação e expressão gráfica
e
realmente
entender
o
que
está
sendo
92
2 1
apresentado. Ou seja, estimular o uso dessas tecnologias é estimular um aprofundamento na arquitetura e urbanismo. Por outro lado, o professor Eduardo Rossetti chamou
atenção
para
o
quanto
essas
tecnologias
realmente contribuem para pensar, refletir e especular em termos de pesquisa e o quanto elas representam artifícios de utilidade ordinária. Atentou para o fato que a tecnologia não melhora nem piora, apenas potencializa o que de fato somos e fazemos. Ressaltou que a inserção de tecnologias como
essas
na
FAU/UnB
compõe
um
processo
dispendioso que implicaria na aquisição de equipamentos, portanto, é preciso prestar atenção em que medida essas tecnologias entram como uma novidade que chama atenção e em que medida entram como uma ferramenta para instrumentalizar a construção. Em contraposição ao relato do professor Rossetti, como relatado anteriormente, na disciplina de PA5,
93
2 1
ministrada pelo professor Buson, os modelos eletrônicos utilizados
na
realidade
aumentada
foram
feitos
no
Sketchup – programa que os alunos já dominavam. E como dito
pelo
professor
Buson,
todo
o
processo
foi
extremamente simples; não houve qualquer restrição ou dificuldade. Os alunos não precisaram adquirir nada além do que já tinham. Quanto ao programa de realidade aumentada, este foi adquirido pelo professor Buson e com esse único software, toda turma pôde ter acesso à este recurso. Portanto, fica claro que apesar de essas tecnologias serem de fato caras e demandarem que os alunos e os professores aprendam novos conceitos e técnicas, é fato que é possível inseri-las no meio acadêmico de forma simples e com custos acessíveis. A breve experiência do uso dessas tecnologias na FAU/UnB, comprova o quanto elas podem contribuir para o aprendizado de forma geral.
94
2 1
Segundo o professor Neander Furtado, cada forma de representação permite um tipo de análise, ou seja, diferentes ferramentas possibilitam diferentes percepções. Ele ressalta que existem diferentes modos de visualizar e analisar a arquitetura como, por exemplo, desenhos a mão, ilustrações, renders esquemáticos, renders realísticos, plantas, cortes, entre outras formas de representação. Cada
um
desses
métodos
oferece
uma
análise
diferenciada do objeto em questão. Ou seja, a utilização de tecnologias como fabricação digital, realidade aumentada e realidade virtual são apenas ferramentas que permitem análises diferenciadas, portanto não tiram a importância de métodos de representação tradicionais como desenho a mão e maquete de papel. O professor Neander acredita que o arquiteto não vai sobreviver por muito tempo fazendo apenas projetos. Crê que é necessário expandir as áreas de conhecimento e
95
2 1
integrá-las. Segundo ele, as técnicas de fabricação digital, realidade aumentada e realidade virtual poderiam contribuir para integrar os planos de curso das diferentes disciplinas, o que iria favorecer a quebra de paradigmas e possibilitaria a produção de uma nova arquitetura rompendo as barreiras da ortogonalidade. Com o auxílio das tecnologias apontadas no presente
trabalho,
seria
possível
criar
acervos
de
modelagens que poderiam facilmente ser impressas ou transformadas em realidade virtual / aumentada. Esses acervos poderiam conter projetos icônicos históricos, projetos produzidos na faculdade, sistemas estruturais, simulações, árvores e espécies variadas de vegetações,
dentre
outros
elementos
pertinentes
à
arquitetura e ao urbanismo. Tais recursos representam um grande aliado educacional além de dar à universidade uma maneira eficiente e simples de compor uma biblioteca
96
2 1
intelectual de arquitetura e urbanismo que pode ser acessada por toda a comunidade acadêmica. Dessa forma, as pessoas poderiam ter contato com um determinado modelo presente na biblioteca a partir da impressão dele por meio da fabricação digital, visualização tridimensional do mesmo através da RA ou até mesmo imersão nele com a RV. Levando em consideração que as tecnologias de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada permitem a visualização global do espaço, é possível observar o mesmo modelo sob diferentes aspectos. Portanto, essas técnicas podem favorecer a integração entre as disciplinas de um mesmo semestre. Um exemplo do uso das tecnologias de fabricação digital, RV e RA voltadas para o ensino na FAU/UnB, seria usá-las para a visualização de um mesmo projeto sob diferentes óticas. Nesse sentido, o projeto elaborado na
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2 1
disciplina de projeto arquitetônico (PA), por exemplo, poderia servir de base para as outras disciplinas e por fim, poderia ser acrescentado ao acervo da faculdade e disponibilizado para consulta nos semestres seguintes. Dessa forma, seria possível integrar as disciplinas de um mesmo semestre. Como exemplo, as disciplinas do 7º semestre do turno noturno da FAU/UnB poderiam se aproximar da seguinte forma:
Figura 49. Fluxo de disciplinas 7º semestre do turno noturno do curso de Arquitetura e Urbanismo da FAU/UnB. Fonte: https://matriculaweb.unb.br/graduacao/fluxo.aspx?cod=5126
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2 1
•
Projeto Arquitetônico de Edifício em Altura: Nessa disciplina poderia ser desenvolvido o projeto de um edifício com soluções verticais já estruturado para se adaptar às demais disciplinas do semestre. A fabricação digital poderia ser utilizada para imprimir maquetes em escala reduzida dos modelos propostos pelos alunos com o intuito de auxiliar a visualização do partido arquitetônico proposto e
identificar
antecipadamente
possíveis
desafios. •
Instalações e Equipamentos 1: O projeto desenvolvido em PA poderia servir de base para
o
projeto
hidrossanitário
a
ser
desenvolvido nesta disciplina. Dessa forma, os estudantes teriam a oportunidade de compatibilizar o projeto hidrossanitário com a arquitetura existente do edifico projetado em 99
2 1
PA,
levando
em
consideração
as
necessidades do programa e possibilidades econômicas. Ao decorrer do semestre, a realidade aumentada poderia ser utilizada como em uma visão raio-x para auxiliar os alunos a compreender o funcionamento das estruturas hidrossanitárias por dentro de paredes. •
Arquitetura
e
Contemporâneo:
Urbanismo A
partir
no
Brasil
conhecimentos
adquiridos referentes à produção e ao pensamento arquitetônico vigentes no Brasil de meados da década de 1920 até 1980, os alunos poderiam elaborar propostas estéticas para o edifício proposto em PA. Poderiam, por exemplo, pensar em soluções para as fachadas do edifício baseadas na arquitetura racionalista
carioca
ou
na
arquitetura 100
2 1
brutalista paulista. No final do semestre, o resultado auxilio
da
poderia
ser
realidade
apresentado aumentada.
com Dessa
maneira, seria possível visualizar o edifício implantado
em
seu
contexto
urbano,
facilitando a analise de todos os aspectos estéticos e soluções volumétricas baseadas na corrente histórica escolhida. •
Conforto Sonoro: O edifício projetado em PA poderia servir como base para o projeto de isolamento realidade
acústico. virtual,
Com
o
poderiam
auxilio ser
da
feitas
simulações dentro do edifico com o intuito de analisar os aspectos psico-fisiológicos da percepção sonora. Dessa maneira, os alunos poderiam acompanhar a propagação do ruído podendo de fato ouvi-lo e aperfeiçoar a arquitetura em prol do isolamento deste. 101
2 1
•
Sistemas Estruturais em Aço: Com o auxilio dos conceitos e cálculos de estruturas aprendidos estariam
nessa aptos
disciplina, para
os
fazer
alunos o
pré
dimensionamento estrutural do edifício em altura proposto em PA. Com a realidade aumentada,
seria
possível
visualizar
estruturas como vigas metálicas, pilares, lajes
e
conexões
além
de
adequar
a
arquitetura à estrutura conforme necessário.
Para o professor Caio Frederico e Silva, a tecnologia sem dúvidas vai complementar a questão imagética e preencher a lacuna que existe nas explicações e
descrições
projetuiais.
Ele
pressupõe
que
essas
tecnologias poderiam ajudar os alunos a entender a
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2 1
espacialidade dos objetos, formas e estruturas e a partir disso criar coisas novas.
Figura 50. Resumo das possibilidades que o uso das tecnologias oferece ao projeto arquitetônico e urbanístico. Crédito: Isabella Goulart
De acordo com o professor Gustavo Luna, as tecnologias propostas auxiliam os alunos a terem noção de escala, espaço e arquitetura. Quanto mais ferramentas nesse sentido, mais facilitada é a compreensão do projeto e seu impacto na sociedade. Nesse sentido, as tecnologias de
fabricação
digital,
realidade
virtual
e
realidade
aumentada possibilitam uma leitura do projeto muito mais
103
2 1
fiel além do fato do aluno ter a chance de ir ajustando o projeto à medida que vai observando os elementos em 3D. Segundo a Professora Elane Ribeiro Peixoto, as disciplinas de história só têm a ganhar com a inserção dessas tecnologias mas elas não substituem a explicação verbal e literária da historia. Atenta para o fato de que não se pode confundir o meio com o fim, ou seja, não se pode reduzir todo o aspecto cultural, sociólogo e histórico à leitura
visual
da
forma.
Portanto,
as
ferramentas
tecnológicas são apenas um recurso. De acordo com a professora, não basta inserir as tecnologias no meio acadêmico, é preciso que haja livre iniciativa para aprender a usá-las visto que a capacitação de alunos e professores através da criação de mais uma disciplina na grade curricular é inviável atualmente. Sobre esse mesmo ponto, a professora Carolina Pescatori apontou que não há tempo durante o semestre
104
2 1
letivo para capacitar os alunos em prol da utilização dessas tecnologias assim como não há recursos para comprar equipamentos. Seria portanto, necessário que o próprio aluno aprendesse a utilizar esses recursos por iniciativa própria. Por outro lado, o professor Renan Balzani ressalta que a produção de maquetes através da fabricação digital permite a otimização do tempo de projeto uma vez em que o processo de produção do modelo passa a ser mecânico, permitindo assim que o aluno utilize o tempo que seria gasto fazendo a maquete em outras atividades. Outro ponto levantado pela professora Carolina Pescatori, foi a maneira como os alunos podem se apropriar dessas tecnologias sem abrir mão da sua capacidade de expressão em termos de desenho. Ainda sobre esse aspecto, o professor Renan Balzani ressalta o fato de que as técnicas de fabricação digital não retiram a
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2 1
necessidade dos alunos de aprenderem a fazer modelos físicos da forma tradicional com papel e cola, visto que o processo manual contribui para o entendimento das técnicas construtivas e envolvimento com o projeto. Portanto é preciso haver um equilíbrio entre o uso de novas tecnologias e os métodos tradicionais no ensino de Arquitetura e Urbanismo. Dessa forma, o ensino pode ser aprimorado com o uso de novas técnicas e recursos de aprendizagem sem se desvincular do conteúdo essencial para a formação em arquitetura e urbanismo. Resumindo, estudadas
neste
as
tecnologias trabalho
reais
possuem
e
virtuais diversas
potencialidades quando analisadas sob a ótica pedagógica da arquitetura e urbanismo. Ao mesmo tempo, há diversas limitações que mais representam preocupações em relação à implementação das mesmas nas universidades e o impacto delas na formação dos estudantes.
106
2 1
No esquema a seguir, é possível observar de forma resumida
as
principais
potencialidades
e
limitações
percebidas ao longo deste trabalho em relação ao uso dessas tecnologias voltadas para a educação.
LIMITAÇÕES
POTENCIALIDADES
aprimoramento de métodos
tempo limitado
aprofundamento nos estudos
processo dispendioso
diferentes percepções de projeto integração entre diciplinas
USO DE TECNOLOGIAS REAIS E VIRTUAIS NO ENSINO DA FAU / UnB
integração entre diciplinas
vantagem incerta perda da capacidade de expressão capacitação de alunos e professores
Figura 51. Resumo das potencialidades e limitações do uso de tecnologias reais e virtuais no ensino da FAU/UnB. Crédito: Isabella Goulart
107
1 2
considerações 1. INTRODUÇÃO finais 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
108 4
2 1
Segundo o filósofo Gaston Bachelard, a imaginação é a faculdade de invenção e de renovação. Nesse sentido, a visualização do imaginário é fundamental para que novos conceitos e ideias sejam desenvolvidos e experimentados. Com as tecnologias de tridimensionalidade real e virtual, a lacuna entre a imaginação e a visualização tem a chance de ser preenchida. Portanto, cabem aos cursos de arquitetura e urbanismo evidenciarem essa tecnologia e seus benefícios, bem como a disponibilização de meios para que os alunos possam usufruir dela e ingressar no mercado
de
trabalho
preparados
para
influenciar
positivamente o país a se desenvolver e progredir. A tecnologias apresentadas de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada, tem potencial de complementar a bidimensionalidade de textos, imagens, plantas, cortes e esquemas, proporcionando uma maior compreensão dos projetos de arquitetura e urbanismo. No
109
2 1
entanto,
esses
recursos
apenas
complementam
as
representações formais e ilustrativas da arquitetura e urbanismo, ao passo que, jamais poderão substituí-las. Seria irresponsável afirmar que essas tecnologias podem ser implementadas no meio acadêmico sem custos. No entanto, ao contrário do que muitos pensam, a maioria das
tecnologias
citadas
neste
trabalho
podem
ser
encontradas por um preço acessível. Portanto, o custo para implementá-las na faculdade seria simbólico, tendo em vista o impacto acadêmico que elas podem proporcionar. É
papel
da
universidade
tomar
as
medidas
necessárias para que os cursos ofertados por ela se mantenham atuais, de maneira que os estudantes sejam preparados para lidar com a realidade profissional, na qual a tecnologia está cada vez mais presente. Com
auxílio
deste
trabalho,
estudantes,
professores, pesquisadores, acadêmicos, programadores 110
2 1
computacionais e demais pessoas interessadas,
podem
analisar o potencial de aplicação das tecnologias de tridimensionalidade real e virtual no ensino de arquitetura e urbanismo. Pretende-se assim, gerar mais interesse, pesquisa e desenvolvimento das tecnologias em questão, além de fazer parte do embasamento para a inovação pedagógica das faculdades de arquitetura e urbanismo, sobretudo da FAU/UnB.
111
1 2
referências referencias 1. 6. INTRODUÇÃO REFERÊNCIAS bibliográficas
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