Ensino do design de produto e análise de elementos finitos

Ensino do design de produto e análise de elementos finitos

do Prado, Vanderlei Marcos; Sogabe, Milton Terumistu

Artigo:

O presente estudo é parte de uma pesquisa de design e traz resultados preliminares de uma sondagem que busca observar como é explorada a Modelagem 3D, bem como, quais softwares são adotados nas respectivas disciplinas de faculdades de Design de Produto e sua correlação com a Engenharia Mecânica. Como contextualização, observa-se que a intensa competição comercial e a crescente complexidade dos produtos têm demandado mudanças significativas no processo de design de produto das empresas. As principais necessidades que estimulam estas mudanças é a redução do tempo de desenvolvimento, aumento da qualidade e a competitividade dos produtos. Desta forma, as empresas estão adotando novas técnicas e ferramentas de design e engenharia com foco em projeto, análise, simulação e otimização de componentes e sistemas no Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP). De acordo como Filho, Júnior e Walber (2022), o mercado tornou-se mais rigoroso quanto à formação do perfil dos profissionais, demandando uma força de trabalho que seja altamente qualificada e que se mantenha constantemente atualizada. Os autores ainda acrescentam a respeito da necessidade dos profissionais em acompanhar os avanços tecnológicos: O avanço dos recursos da informática por intermédio de hardwares e softwares cada vez mais poderosos, rápidos e acessíveis contribuiu para o aprendizado e a expansão do uso das novas ferramentas e tecnologias nas companhias. Seguindo esse processo competitivo, a redução de prazos e custos no desenvolvimento de novos produtos e na alteração de produtos existentes tornou-se uma realidade e um diferencial para quem faz uso de novas tecnologias. (Alves Filho; Meira Junior; Walber, 2022, p. 16). Neste sentido, segundo Volpato (2017), a evolução das novas tecnologias tem sido fundamental para direcionar e agilizar o PDP, provocando mudanças significativas na forma de trabalho. Exemplos dessas tecnologias incluem a evolução dos sistemas CAD/CAE/CAM. Com isso, a Prototipagem Virtual tornou-se essencial para melhorar a comunicação entre as equipes envolvidas, o que reduz a probabilidade de erros, otimizando o PDP, buscando aumentar a qualidade e atendendo às necessidades dos usuários. Sobre os Protótipos Virtuais, também chamados de Protótipos Digitais, Anderl e Binde (2018), descrevem que são recursos que incluem propriedades materiais e físicas, além das geometrias das partes e estruturas do produto. Portanto, esses protótipos podem ser usados para simular o comportamento funcional e físico de um produto, visualizando seu desempenho. Os autores ainda complementam que: a modelagem 3D, funcional e física, para se obter uma Prototipagem Virtual, possibilita algumas aplicações típicas que possibilitam testes como a Análise de Elementos Finitos, que de forma sucinta, pode ser descrita como uma técnica computacional crucial no desenvolvimento de produtos para prever como um item reage a diferentes forças do mundo real, como vibração, calor, tensão mecânica e outros efeitos físicos. Essa análise poderá determinar se um produto irá quebrar ou desgastar-se ainda na tela do computador por meio de um software de sistema CAE. Com isso, o objetivo desta pesquisa é investigar se há abordagens de aspectos provenientes da engenharia mecânica (CAD/CAE) no ensino do design de produtos. Para isso, a pesquisa foi conduzida por meio de entrevistas realizadas com a utilização de um formulário online, divulgado entre os docentes de design, visando coletar dados sobre práticas pedagógicas, os softwares utilizados nas disciplinas, e a integração de tecnologias como a Análise de Elementos Finitos (FEA) no processo de ensino-aprendizagem. O formulário foi distribuído eletronicamente por meio de plataformas de comunicação e redes sociais nos meses de janeiro e fevereiros de 2025, alcançando participantes docentes em relevantes universidades, tais como: Instituto Mauá de Tecnologia, Belas Artes, Mackenzie, Senac, Unicesumar, FATEC SP, Uninove, FAAP e PUC-Rio.

O presente estudo é parte de uma pesquisa de design e traz resultados preliminares de uma sondagem que busca observar como é explorada a Modelagem 3D, bem como, quais softwares são adotados nas respectivas disciplinas de faculdades de Design de Produto e sua correlação com a Engenharia Mecânica. Como contextualização, observa-se que a intensa competição comercial e a crescente complexidade dos produtos têm demandado mudanças significativas no processo de design de produto das empresas. As principais necessidades que estimulam estas mudanças é a redução do tempo de desenvolvimento, aumento da qualidade e a competitividade dos produtos. Desta forma, as empresas estão adotando novas técnicas e ferramentas de design e engenharia com foco em projeto, análise, simulação e otimização de componentes e sistemas no Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP). De acordo como Filho, Júnior e Walber (2022), o mercado tornou-se mais rigoroso quanto à formação do perfil dos profissionais, demandando uma força de trabalho que seja altamente qualificada e que se mantenha constantemente atualizada. Os autores ainda acrescentam a respeito da necessidade dos profissionais em acompanhar os avanços tecnológicos: O avanço dos recursos da informática por intermédio de hardwares e softwares cada vez mais poderosos, rápidos e acessíveis contribuiu para o aprendizado e a expansão do uso das novas ferramentas e tecnologias nas companhias. Seguindo esse processo competitivo, a redução de prazos e custos no desenvolvimento de novos produtos e na alteração de produtos existentes tornou-se uma realidade e um diferencial para quem faz uso de novas tecnologias. (Alves Filho; Meira Junior; Walber, 2022, p. 16). Neste sentido, segundo Volpato (2017), a evolução das novas tecnologias tem sido fundamental para direcionar e agilizar o PDP, provocando mudanças significativas na forma de trabalho. Exemplos dessas tecnologias incluem a evolução dos sistemas CAD/CAE/CAM. Com isso, a Prototipagem Virtual tornou-se essencial para melhorar a comunicação entre as equipes envolvidas, o que reduz a probabilidade de erros, otimizando o PDP, buscando aumentar a qualidade e atendendo às necessidades dos usuários. Sobre os Protótipos Virtuais, também chamados de Protótipos Digitais, Anderl e Binde (2018), descrevem que são recursos que incluem propriedades materiais e físicas, além das geometrias das partes e estruturas do produto. Portanto, esses protótipos podem ser usados para simular o comportamento funcional e físico de um produto, visualizando seu desempenho. Os autores ainda complementam que: a modelagem 3D, funcional e física, para se obter uma Prototipagem Virtual, possibilita algumas aplicações típicas que possibilitam testes como a Análise de Elementos Finitos, que de forma sucinta, pode ser descrita como uma técnica computacional crucial no desenvolvimento de produtos para prever como um item reage a diferentes forças do mundo real, como vibração, calor, tensão mecânica e outros efeitos físicos. Essa análise poderá determinar se um produto irá quebrar ou desgastar-se ainda na tela do computador por meio de um software de sistema CAE. Com isso, o objetivo desta pesquisa é investigar se há abordagens de aspectos provenientes da engenharia mecânica (CAD/CAE) no ensino do design de produtos. Para isso, a pesquisa foi conduzida por meio de entrevistas realizadas com a utilização de um formulário online, divulgado entre os docentes de design, visando coletar dados sobre práticas pedagógicas, os softwares utilizados nas disciplinas, e a integração de tecnologias como a Análise de Elementos Finitos (FEA) no processo de ensino-aprendizagem. O formulário foi distribuído eletronicamente por meio de plataformas de comunicação e redes sociais nos meses de janeiro e fevereiros de 2025, alcançando participantes docentes em relevantes universidades, tais como: Instituto Mauá de Tecnologia, Belas Artes, Mackenzie, Senac, Unicesumar, FATEC SP, Uninove, FAAP e PUC-Rio.

Palavras-chave: Ensino do Design, Design de Produto, Modelagem 3D, Análise de Elementos Finitos. Ensino do Design, Design de Produto, Modelagem 3D, Análise de Elementos Finitos.

DOI: 10.5151/1JPPD-0030

Referências bibliográficas

• [1] ANDERL, Reiner; BINDE, Peter. Kinematics, FEA, CFD, EM and Data Management. 2. ed. Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2018.
• [2] ALVES FILHO, Avelino; MEIRA JUNIOR, Agenor Dias de; WALBER, Márcio. Desenvolvimento de produtos utilizando simulação virtual: como desenvolver projetos com um poderoso recurso que simula o comportamento dos produtos antes de fabricá-los. Rio de Janeiro: Editora Alta Books, 2022. E-book. p. 6. ISBN 9786555206388. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9786555206388/. Acesso em: 4 jan. 2025.
• [3] VOLPATO, N. Manufatura aditiva: tecnologias e aplicações da impressão 3D. São Paulo: Blücher, 2017.

Como citar:

do Prado, Vanderlei Marcos; Sogabe, Milton Terumistu; "Ensino do design de produto e análise de elementos finitos", p-80-81. In: 1º JPPD. São Paulo: Blucher, 2026.
ISSN 23186968, DOI 10.5151/1JPPD-0030