DESENVOLVIMENTO DE UM AUTOMATISMO EM FUSION 360 · 2020. 10. 7. · DESENVOLVIMENTO DE UM PROCESSO AUTOMÁTICO EM FUSION 360 i RESUMO O mercado atual revela-se cada vez mais competitivo

M 2019

DESENVOLVIMENTO DE UM AUTOMATISMO EM FUSION 360

RITA CÁSSIA SOUSA COSTA

PARA AUTOMATIZAÇÃO DO

ESCALONAMENTO DE SOLAS DE SAPATO E

RESPETIVOS MOLDES

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO APRESENTADA À FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EM ENGENAHRIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS

ORIENTADOR VITOR MARTINS AUGUSTO PROFESSOR NO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS

ORIENTADOR MIGUEL FALCÃO GRAÇA ORIENTADOR NORCAM

RITA CÁSSIA SOUSA COSTA UP201407816

DESENVOLVIMENTO DE UM AUTOMATISMO EM FUSION 360

VITOR MARTINS AUGUSTO

28 julho 2020

9 00

MANUEL VIEIRA

CARLOS RELVAS

“Não se pode criar experiência. É preciso passar

por ela.”

-Albert Camus

DESENVOLVIMENTO DE UM PROCESSO AUTOMÁTICO EM FUSION 360

i

RESUMO

O mercado atual revela-se cada vez mais competitivo e tecnológico, incentivando as

empresas na procura pela melhoria dos seus processos e inovação dos seus métodos de

trabalho. Neste enquadramento, a presente dissertação tem como objetivo o

desenvolvimento de um processo automático em Fusion 360, para escalonamento de solas

de sapato e respetivos moldes, com o intuito de explorar a possibilidade deste software

ser utilizado como ferramenta universal CAD, CAM e CAE.

Para isso, foi necessário estudar, à priori, o método de escalonamento de solas de

sapatos, as várias funcionalidades do Fusion 360, a linguagem de programação Python e a

API disponibilizada pela Autodesk para o desenvolvimento de Scripts e Add-ins. De forma

a alcançar o objetivo, foram desenvolvidos vários ficheiros de código para construir o

processo automático. Após estar totalmente construído, prosseguiu-se à sua inclusão no

software e realizou-se o respetivo debug. Durante este processo, foi encontrado um erro

na construção do código, o qual não se foi capaz de identificar e corrigir, impossibilitando

a finalização e funcionamento do add-in. Assim, foi possível concluir que a API do Fusion

360 é de difícil compreensão, e o debug e respetiva identificação de erros tem de ser

aperfeiçoada. Enquanto estes aspetos não forem melhorados, este software não parece

ser o mais vantajoso para o desenvolvimento de processos automáticos, devido às

dificuldades que provoca ao utilizador.

Para além disso, foi realizada uma comparação entre o Fusion 360 e o PowerShape

Ultimate, incluindo uma análise do tempo necessário para modelar, de forma a analisar a

viabilidade, das empresas de solas de sapatos, realizarem a troca entre estes dois

programas. Com este estudo, ficou concluído que, apesar do maior número de

funcionalidades do Fusion 360, este demonstra-se mais moroso na modelação CAD. Assim,

esta desvantagem não apoia esta possibilidade de substituição, pois o tempo necessário

para modelar é um fator importante para a produtividade das empresas de solas de

sapatos.

Em suma, para que o Fusion 360 represente uma opção viável para o desenvolvimento

de processos automáticos é fundamental que a Autodesk melhore o seu método de debug

e identificação de erros, e para que a substituição do PowerShape Ultimate pelo Fusion

360 seja viável, as suas funcionalidades CAD têm de ser alargadas e/ou aperfeiçoadas, de

modo a diminuir o tempo necessário para modelar.

PALAVRAS-CHAVE

Fusion 360; Software CAD; Add-in; Indústria de solas de sapatos; PowerShape Ultimate


ii

ABSTRACT

The current market proves to be increasingly competitive and technological,

encouraging companies on the search for improving their processes and innovating their

working methods. Therefore, this dissertation aims to develop an automation in Fusion

360 for scaling shoe soles and respective molds, in order to assess if this software can be

used as a universal tool for CAD, CAM and CAE.

To achieve this outcome, first, it was necessary to study how to scale shoe soles, the

different functions provided by Fusion 360, the programming language used by Python and

the API provided by Autodesk to develop Scripts and Add-ins. Hence, several codes were

developed in order to build the automatism. Once those were built, they were included

in the software and the respective debug was done. During this process, an error was

found in the construction of the code, which we wer unable to identify and correct, thus

impossible to complete and operate the Add-in. Thereby, it can be concluded that the

Fusion 360’ API is difficult to understand and that its debugging and error identification

must be improved. If these aspects remain the same, this software doesn’t seem to be

the most advantageous for the development of automatisms, due to the difficulties that

it brings to the users.

In addition, a comparison was made between the software Fusion 360 and

PowerShape Ultimate, including an analysis of the time required to design, in order to

analyze the viability of the shoe soles companies to change from one program to another.

As the study shows, despite the greater number of features of Fusion 360, the user needs

more time to model the same object, using surface modeling, than with PowerShape

Ultimate. Therefore, this disadvantage does not support the possibility of substitution, as

the time required to model is an important factor for the productivity of shoe sole

companies.

In short, in order to use Fusion 360 as a viable option for the development of

automatisms, it is essential that Autodesk improves its debugging and error identification

method. Furthermore, in order to support the replacement of PowerShape Ultimate by

Fusion 360, the CAD features of Fusion 360 have to be extended and/or improved to reduce

the amount of time that a user needs to model.

KEY-WORDS

Fusion 360; Software CAD; Add-in; Soles Shoe industry; PowerShape Ultimate


iii

AGRADECIMENTOS

A elaboração deste documento não seria possível sem o apoio e incentivo de

determinadas pessoas, às quais me sinto extremamente grata pela ajuda que me

proporcionaram neste percurso.

Ao meu irmão, que sem dúvida foi indispensável nesta fase da minha vida, por toda

a sua disponibilidade, pela paciência e pela atenção.

Aos meus pais, por me possibilitarem uma vida tão confortável, por me

transmitirem bons valores, e pela sua preocupação comigo e com o meu futuro. Em

especial ao meu pai por me colocar sempre em primeiro lugar e me oferecer tanto amor,

sem ele teria sido bem mais difícil.

Aos meus amigos, pelo apoio constante, por me fazerem acreditar nas minhas

capacidades e continuar a trabalhar com convicção, e por serem o meu escape quando

mais precisei.

Ao Professor Vitor Martins Augusto, pela sua orientação e disponibilidade.

Ao Engenheiro Miguel Graça, pela sua preocupação.

Aos restantes Engenheiros da Norcam, por me terem recebido tão bem, apesar da

minha passagem, pela empresa, ter sido breve.


iv

ÍNDICE

1. OBJETIVO ........................................................................................................................................... 1

2. INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 1

2.1. SITUAÇÃO ATUAL ...................................................................................................................... 1

2.2. NORCAM ..................................................................................................................................... 1

2.3. MOTIVAÇÃO PARA TEMA DA DISSERTAÇÃO ........................................................................... 2

2.4. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ................................................................................................ 3

3. REVISÃO DA LITERATURA ................................................................................................................ 4

3.1. FUSION 360 ................................................................................................................................ 4

3.2. SOFTWARE CAD ........................................................................................................................ 5

3.2.1. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MODO CAD DO FUSION 360 ................................ 8

3.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS GERAIS DO FUSION 360 ..................................................... 9

3.4. MODELAÇÃO DE SOLAS DE SAPATOS.....................................................................................10

3.4.1. MOLDAÇÃO POR INJEÇÃO DE BORRACHA E RESPETIVOS MOLDES ............................11

3.4.2. PRODUÇÃO DOS MOLDES DE SOLAS DE SAPATOS ........................................................13

3.5. ESCALONAMENTO DE SOLAS DE SAPATOS ...........................................................................14

3.5.1. ESPECIFICAÇÕES DAS SOLAS DE SAPATOS ....................................................................17

3.6. AUTOMAÇÃO .............................................................................................................................18

3.7. ADD-IN .......................................................................................................................................19

3.8. API (APPLICATION PROGRAMMING INTERFACE) .................................................................19

3.8.1. API DO FUSION 360 ..........................................................................................................20

3.8.2. PYTHON .............................................................................................................................22

4. MÉTODOS EXPERIMENTAIS .............................................................................................................23

4.1. APRENDIZAGEM DO SOFTWARE FUSION 360 .......................................................................23

4.2. APRENDIZAGEM DA LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO PYTHON ..........................................23

4.3. ANÁLISE DE UM SCRIPT PARA O FUSION 360 ......................................................................24

4.4. DESENVOLVIMENTO DE UM ADD-IN PARA O FUSION 360 ...................................................25

4.4.1. TESTE E ANÁLISE DE ADD-INS DISPONÍVEIS NO SITE DA AUTODESK .........................25

4.4.2. DESDOBRAMENTO DO RACIOCÍNIO PARA O ADD-IN .....................................................26

4.5. DESENVOLVIMENTO DOS FICHEIROS DE CÓDIGO NECESSÁRIOS PARA CONSTRUIR O

ADD-IN ...................................................................................................................................................29

4.5.1. CÓDIGO PARA DEFINIR INPUTS NECESSÁRIOS E INTERFACE DO UTILIZADOR .........29

4.5.2. CÓDIGO PARA LEITURA DAS ESCALAS ...........................................................................30

4.5.3. CÓDIGO PARA CONSTRUIR PAINEL E COMANDOS DO ADD-IN .....................................32


v

4.5.4. CÓDIGO PARA DEFINIR OS COMANDOS E FUNÇÕES RESPONSÁVEIS POR REALIZAR

O PROCESSO .....................................................................................................................................33

5. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS .......................................................................................37

5.1. FUNCIONAMENTO DO ADD-IN .................................................................................................37

5.2. FUSION 360 VS POWERSHAPE ................................................................................................39

5.3. ANÁLISE SWOT DO FUSION 360 .............................................................................................45

6. CONCLUSÕES ....................................................................................................................................47

6.1. TRABALHOS FUTUROS ................................................................................................................48

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................................49

ANEXOS .....................................................................................................................................................53


vi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Modos do Fusion 360. .............................................................................................................. 4

Figura 2. Métodos de modelação geométrica em CAD. ....................................................................... 5

Figura 3. Modelo sólido [18]. .................................................................................................................. 6

Figura 4. Modelo por superfícies [18]. ................................................................................................... 6

Figura 5. Modelo de arames [18]. .......................................................................................................... 6

Figura 6. Modelo em CAD 3D no Fusion 360. ......................................................................................... 6

Figura 7. Exemplo de um sólido realizado através da técnica CGS [19]. .......................................... 7

Figura 8. Vários exemplos do método B-Rep [19]. ............................................................................... 7

Figura 9. Alteração da dimensão T num modelo Featured-based [19]. ............................................. 8

Figura 10. Molde para processo de moldação por injeção [30]. ........................................................11

Figura 11. Definição das medidas do comprimento e perímetro de uma forma [34]. ....................15

Figura 12. Comparação entre as numerações (escalas) existentes em alguns países [34]. ............15

Figura 13. Exemplo da definição das medidas da largura (X) e do comprimento (Y), numa

palmilha, e divisão do desenho em duas regiões [34]. ........................................................................16

Figura 14. Exemplo de escalonamento [35]. .......................................................................................17

Figura 15. Exemplos de desenhos (básicos e especiais) encontrados na topografia de solas de

sapatos [34]. .............................................................................................................................................18

Figura 16. Exemplo: Parte do modelo de objeto utilizada para criar extrusões [42]. ....................21

Figura 17. Estrutura de um programa típico em Python [44]. ...........................................................22

Figura 18. Mala de viagem modelada (frente, traseira e com a tampa aberta). ............................23

Figura 19. Interface para manusear os add-ins e os scripts. .............................................................24

Figura 20. Método para o desenvolvimento do Add-in. ......................................................................27

Figura 21. Exemplo de como funciona o processo. .............................................................................28

Figura 22. Ficheiro Data.json. ...............................................................................................................30

Figura 23. Ficheiro Util.py.....................................................................................................................30

Figura 24. Ficheiro read.py. ..................................................................................................................31

Figura 25. Ficheiro config.py. ...............................................................................................................31

Figura 26. Ficheiro scales.py.................................................................................................................31

Figura 27. Funções principais do ficheiro Fusion360Command.py. ...................................................32

Figura 28. Classes do ficheiro Fusion360Command.py. ......................................................................32

Figura 29. Função responsável por definir os inputs necessários. .....................................................29

Figura 30. Função para adquirir valores correspondentes à escala selecionada. ............................33

Figura 31. Funções responsáveis por encontrar as dimensões das superfícies selecionadas. ........33

Figura 32. Funções para realizar as alterações dimensionais............................................................34

Figura 33. Funções para obter a escala responsável pelas alterações dimensionais. .....................34

Figura 34. Funções responsáveis por escalar as superfícies selecionadas. ......................................35

Figura 35. Funções responsáveis por escalar o modelo. .....................................................................35

Figura 36. Funções responsáveis por substituir as superfícies selecionadas pelas novas já

escaladas. .................................................................................................................................................36

Figura 37. Função para utilizar a primeira solução. ...........................................................................36

Figura 38. Função para utilizar a segunda solução. ............................................................................37

Figura 39. Add-in na barra de ferramentas..........................................................................................37

Figura 40. Interface do Utilizador. .......................................................................................................37

Figura 41. Erro encontrado. ..................................................................................................................38

Figura 42. Curva de aprendizagem relativa ao PowerShape Ultimate. ............................................43

https://d.docs.live.net/577dd2510e3b77ca/Documentos/TESE%20FINAL.docx#_Toc45015014
























































































vii

Figura 43. Curva de aprendizagem relativa ao Fusion 360. ...............................................................43

Figura 44. Exemplos de solas de sapatos obtidas através de modelação por superfícies. .............45

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Comparação entre as diferentes versões do PowerShape [47] . ................. 40

Tabela 2. Comparação das funcionalidades CAD do PowerShape Ultimate e do Fusion 360

[45], [46]. ............................................................................................... 41

Tabela 3. Comparação geral entre o PowerShape Ultimate e Fusion 360 [45], [46]...... 42

Tabela 4. Análise do tempo necessário para modelar uma peça, utilizando modelação por

superfícies. ............................................................................................. 44

Tabela 5. Análise do tempo necessário para modelar uma peça, utilizando modelação por

sólidos. .................................................................................................. 44






viii

LISTA DE ABREVIATURAS

CAD – Computer Aided Design

CAM – Computer Aided Manufacturing

CAE – Computer Aided Engineering

API - Application programming interface

CSG - Constructive Solid Geometry

B-Rep - Boundary Representation

CNC - Computer Numeric Control


1

1. OBJETIVO

O objetivo desta dissertação foi avaliar a capacidade do Fusion 360 ser utilizado como

ferramenta universal, para substituir os software CAD, CAM e CAE atualmente utilizados

pelas empresas. Esta questão surgiu devido ao facto da Autodesk alterar o paradigma

CAD/CAM/CAE, incorporando todas estas ferramentas num só programa, e ainda outras

características como a possibilidade de realizar renderizações, animações, acrescentar

add-ins etc. Este software para além de ter todas estas funcionalidades integradas num

só programa, apresenta um preço díspar, visto que as licenças são mais baratas

comparativamente aos outros software usados no mercado. Como o mercado é cada vez

mais competitivo, é de grande interesse avaliar a possibilidade de utilizar apenas um

software, e a um preço mais barato. Desta forma, para ajudar a responder a esta questão

foi proposto desenvolver um add-in no Fusion 360, como resposta a uma necessidade da

indústria de solas de sapatos, o escalonamento das mesmas e respetivos moldes, com o

intuito de explorar e avaliar o programa, e verificar a sua viabilidade para substituir o

software atualmente mais utilizado neste tipo de indústria, o Powershape.

2. INTRODUÇÃO

Este documento foi elaborado no âmbito da dissertação, a qual foi iniciada em

ambiente empresarial e mais tarde terminada remotamente, do Mestrado Integrado em

Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Faculdade de Engenharia da Universidade do

Porto em parceria com a empresa de Engenharia e Design Industrial, Norcam.

2.1. SITUAÇÃO ATUAL

Como foi referido anteriormente, a realização da dissertação começou por ser em

ambiente empresarial, mas mais tarde foi terminada remotamente. Isto aconteceu devido

ao estado de emergência, e em seguida estado de calamidade, declarado pelo governo

português, como resposta à pandemia mundial de Covid-19. Esta situação impediu que o

trabalho fosse realizado nas instalações da empresa Norcam, e fora ponderado alterar o

tema a ser estudado na dissertação. Assim, após consideração, foi decidido mantê-lo, visto

que era plausível realizá-lo remotamente. No entanto, toda a situação envolvente e a

distância imposta, conduziu a uma maior dificuldade na resolução de eventuais problemas,

e à exigência de mais tempo para conseguir dominar os tópicos abordados.

2.2. NORCAM

A Norcam é uma empresa de Engenharia e Design Industrial, criada em 1991, que é

especializada no desenvolvimento e implementação de soluções industriais, com forte

ênfase em sistemas CAD/CAM/CAE, impressão 3D, digitalização tridimensional, células

robóticas e outros meios tecnológicos avançados de uma forma integrada, de modo a


2

elaborar soluções para uma grande complexidade de problemas. A empresa integra uma

equipa coesa e multidisciplinar, formada por um conjunto de especialistas com

experiência comprovada [1].

2.3. MOTIVAÇÃO PARA TEMA DA DISSERTAÇÃO

Devido ao aparecimento de novas exigências dos consumidores, ao aumento da

complexidade das geometrias e à evolução das máquinas ferramenta, as diferentes

indústrias sentiram necessidade de apresentar um ciclo de desenvolvimento do produto

mais rápido e eficaz. Essa necessidade está associada à origem de software CAD

(Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing) e CAE (Computer Aided

Engineering), capazes de desenvolver, processar e testar produtos, independentemente

da sua complexidade [2], [3].

Estas tecnologias possibilitam a criação de uma ligação entre as diferentes fases do

produto, isto é, desde o desenvolvimento do produto até ao desenvolvimento do processo

de fabrico. Desta forma, consegue-se acrescentar valor ao produto, visto que é possível

responder de forma rápida e económica aos requisitos dos clientes [4].

Os software CAD são todos os software de modelação 2D e 3D disponíveis no mercado,

e são essenciais para a fase de desenvolvimento do produto. Esta tecnologia permite

diminuir o tempo necessário para o design do produto e os erros associados ao mesmo, e

uma maior complexidade das geometrias. Os software CAM são importantes na fase dos

processos de fabrico do produto para elaborar estratégias de maquinagem, corte ou

polimento, e estão associados a máquinas CNC. E os software CAE permitem simular,

validar e otimizar produtos, processos e ferramentas de fabrico, sendo fundamentais para

melhorar o design dos produtos e resolver problemas de engenharia [4], [5].

Em 2014, a Autodesk lançou o software Fusion 360, e passados 4 anos, consolidou-o

num único produto que inclui design generativo, simulação avançada e maquinagem de

vários eixos. Para além disso, incorpora uma opção para adicionar Scripts e/ou Add-ins, o

que permite, recorrendo à API (Application programming interface), desenvolver

programas capazes de realizar aquilo que é desejado [6] .

Ao longo dos anos, a sociedade de consumo encontra-se numa permanente e rápida

transformação, e vários tipos de indústria estão a enfrentar grandes desafios para dar

resposta à escassez de recursos, à falta de mão de obra qualificada, ao envelhecimento

social, e à cada vez maior procura por produções locais. De forma a dar resposta à

demanda de certos requisitos dos consumidores, como a exigência de produtos mais

baratos com melhor qualidade, diferentes tipos de indústria sentiram-se na obrigação de

apostar mais na evolução tecnológica, nomeadamente no que diz respeito a equipamentos

e software. Assim, as principais empresas industriais procuram a automação industrial,

visto que fornece possibilidades para competitividade, como redução de perdas, aumento

da repetitividade entre lotes, o que melhora o aproveitamento de recursos humanos,

materiais e financeiros. Desta forma, é possível compreender que conforme o aumento da


3

exigência da parte dos consumidores e pressão dos mesmos por preços mais competitivos,

a automação industrial é uma grande ferramenta para dar suporte à produção [7], [8].

Outro ponto importante, é a profunda transformação digital que tem ocorrido nas

empresas industriais. Esta transformação, propulsionada pelos avanços nas novas

tecnologias digitais, deu origem à 4ª Revolução Industrial, mais conhecida como Indústria

4.0, responsável por mudar a dinâmica da maioria das indústrias. A indústria 4.0

corresponde a uma Era de interação entre o digital e o real, dando ênfase a investimentos

em tecnologia de ponta para conectar tudo e todos. Assim, a intenção é aplicar todos

esses sistemas para o desenvolvimento de fábricas e de processos produtivos inteligentes,

os quais terão capacidade de se autocontrolar e monitorizar [8], [9].

Em suma, com estas mudanças, surgiram novos modelos de negócio, e influenciaram a

forma como as empresas produzem, processam e gerem as atividades da cadeia de valor.

Para além disso, a automatização dos processos de negócio está a impor não só novas

tecnologias, como também requisitos para a força de trabalho em termos de aptidões e

capacidades. Um exemplo relevante de crescimento económico, nos últimos anos, é a

indústria portuguesa de calçado [8], [10].

Tomando em consideração todos estes tópicos, surgiu a motivação para a realização

de um tema para a dissertação que envolvesse a aprendizagem do software Fusion 360,

com maior destaque no modo CAD, e da linguagem de programação Python, com o intuito

de desenvolver um add-in para automatizar o escalonamento de solas de sapato e

respetivos moldes. Esta automatização foi considerada, pois tornaria este processo de

escalar os moldes de solas de sapatos mais rápido, mais eficiente, aumentando a

produtividade. Para além disso, o Fusion 360 é um software recente, que oferece um novo

e vasto conjunto de ferramentas, e como tal, apresentou ser um bom e útil objeto de

estudo. De forma a alcançar este objetivo foi necessário, explorar as variadas

funcionalidades do Fusion 360, para familiarização do programa, aprendizagem da

linguagem de programação Python e análise da API fornecida pela Autodesk.

2.4. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO

Esta dissertação está estruturada nos seguintes sete capítulos:

• O primeiro capítulo refere-se ao objetivo do trabalho, no qual se explica o intuito

de realizar esta dissertação e abordar o respetivo tema.

• O segundo capítulo, de carácter introdutório, corresponde ao enquadramento da

empresa e da situação atual, e à exposição da motivação que apoiou a escolha do

tema.

• O terceiro capítulo tenciona expor o contexto teórico dos conceitos e ferramentas

explorados, no prosseguimento do objetivo proposto.


4

• No quarto capítulo é demonstrado o procedimento experimental adotado, desde a

modelação realizada no Fusion 360, ao código desenvolvido para construir o add-

in.

• No quinto capítulo é feita uma análise e discussão dos resultados obtidos através

da metodologia detalhada no capítulo anterior, e uma comparação entre dois

programas.

• O sexto capítulo mostra as conclusões da concepção desta dissertação e uma

reflexão sobre possíveis trabalhos futuros.

3. REVISÃO DA LITERATURA

3.1. FUSION 360

O Fusion 360 é um programa que alia CAD, CAM e CAE, combina modelação 3D,

simulação, design generativo, documentação, colaboração e fabrico, num só produto [6].

A Figura 1 mostra as várias opções disponíveis neste software.

Inicialmente, foi apresentado como, Autodesk Inventor Fusion, e oferecia ferramentas

de modelação através de superfícies e sólidos, e modelação paramétrica e de forma livre.

No entanto, passados 2 anos este software foi descontinuado e foi lançado o Fusion 360.

Com este último, pode-se obter modelação perfeita, fabrico auxiliado por computador,

gestão de dados, ferramentas de fabrico aditivo e até mesmo mecanismos de

renderização, e assim, desenvolver produtos já preparados para serem lançados no

mercado. Como por exemplo, para fabricar um molde, começa-se por criar o design do

zero, representando todas as suas características geométricas e ergonômicas, depois

executa-se testes no modo de simulação para garantir que esta suporta a carga exigida.

Após o processo de validação, pode-se escolher os percursos das ferramentas através do

modo CAM [11], [12], [13] .

Figura 1. Modos do Fusion 360.


5

Com todas as suas características, este software é uma ferramenta de design robusta

capaz de auxiliar qualquer engenheiro a elaborar as suas ideias, independentemente do

nível de perícia ou experiência na indústria. Para além disso, é uma plataforma ideal para

ensinar, e provar que estas ferramentas podem ser utilizadas para inovar e desenvolver

[11], [12], [13].

Ao contrário do que seria de esperar, visto que este software tem inúmeras

funcionalidades, existe uma versão gratuita e outra versão para empresas a um preço

baixo. A licença gratuita é permitida para uso pessoal (estudantes e professores) ou para

empresas startup com receita anual inferior a 90 mil euros. Para as restantes empresas o

valor é cerca de 415 euros por ano. Esta filosofia adotada pela Autodesk, visa assegurar

que empresas startup e empreendedores, tenham ferramentas necessárias para

administrar seus negócios com sucesso, sem grandes investimentos iniciais. O software

funciona através de uma cloud, o que garante que todos os participantes estejam na

mesma versão de software [11], [12], [13], [14].

3.2. SOFTWARE CAD

O CAD consiste numa tecnologia para design e documentação técnica, que veio

substituir o desenho técnico manual, tornando-o num processo automatizado. Os software

CAD são portanto uma ferramenta importante para vários sectores, para criar modelos

bidimensionais e tridimensionais de componentes físicos. Esta tecnologia é amplamente

utilizada e pode ajudar a elaborar a documentação de construção, explorar ideias de

design, visualizar conceitos através de renderizações fotorrealistas, e a simular o

desempenho de um projeto no mundo real. Para além disso, pode facilitar os processos

de fabrico através de diagramas detalhados dos materiais, processos, tolerâncias e

dimensões, com convenções específicas para determinado produto [15], [16], [17].

As aplicações CAD evoluíram da seguinte forma: 2D, 3D por modelo de arames, 3D por

superfícies e 3D por sólidos. Existem também os modelos híbridos que possuem

características dos modelos sólidos e dos por superfície [18]. Na Figura 2 temos um

esquema que mostra os diferentes métodos de modelação que podemos utilizar em CAD.

Os modelos CAD 2D, que substituíram os desenhos técnicos feitos manualmente,

são planos, bidimensionais e fornecem layouts, dimensões gerais e informações

3D por superfícies

3D por sólidos

CSG B-Rep

Feature-Based

Constraint

-Based

3D por

modelo de

arames

2D

Figura 2. Métodos de modelação geométrica em CAD.


6

necessárias para reproduzir ou criar o objeto. Este tipo de modelo é encontrado em vários

tipos de indústria, tais como, engenharia mecânica, arquitetura, engenharia civil,

cartografia etc. [18], [19].

Apesar de ter sido um avanço, a dificuldade de visualizar um produto em três

dimensões manteve-se, e por isso, surgiu o CAD 3D, de modo a facilitar a visualização e o

desenvolvimento de um produto [18], [19].

Inicialmente, o CAD 3D era constituído por modelos de arame, baseado na união de

linhas entre pontos no espaço 3D, para criar modelos espaciais, como podemos ver

representado na Figura 5. Neste tipo de modelo, existem apenas vértices, linhas, retas e

curvas, e não é possível determinar secções, volume ou massa do objeto, a partir do

mesmo. Este modelo não permite obter informação sobre o que se passa entre as diversas

entidades e está sujeito a ambiguidades, por isso, surgiu o CAD 3D por superfícies. Esta

forma de CAD pode ser definida como um elemento matemático que separa o interior do

exterior de um objeto, e difere da forma anterior pois define um volume ou contorno de

um objeto, tal como podemos verificar na Figura 4 [18], [19].

Mais tarde, ocorreu uma revolução no mundo CAD: foi desenvolvido CAD 3D por

sólidos, um novo conceito de modelação de geometrias, representado na Figura 3 e 6.

Este tipo de modelos constituem uma representação completa, única e livre de

ambiguidades [18], [19], [20].

Figura 5. Modelo de

arames [18]. Figura 4. Modelo por

superfícies [18]. Figura 3. Modelo sólido

[18].

Figura 6. Modelo em CAD 3D no Fusion 360.


7

Na base de dados de computadores, são usadas duas técnicas para representar

sólidos: Constructive Solid Geometry (CSG) e Boundary Representation (B-Rep). Os

métodos CSG constroem o modelo através de primitivas sólidas (exemplo: cubos, esferas,

cones), e operações booleanas entre eles, de união, intersecção e diferença. Esta técnica

oferece uma base de dados compacta, simples e intuitiva de usar, no entanto, é limitada,

devido ao número de primitivas que existem, não sendo possível representar superfícies

esculpidas complexas. Na Figura 7 podemos ver um exemplo de uma construção através

do método CSG, uma subtração de duas primitivas (cubo e cilindro) [18], [19].

Os métodos B-Rep são utilizados para definir as superfícies que delimitam um

objeto sólido, e apresentam várias funcionalidades, tais como: extrusão, rotação,

varredura, e mistura de curvas em 2D. Inicialmente, é criado um perfil 2D da peça, e

depois, usando um método linear, rotacional ou de varredura composta, esse perfil é

estendido ao longo de uma linha, em torno de um eixo ou ao longo de um caminho curvo

arbitrário, de modo a definir uma imagem 3D composta por volume. A Figura 8 ilustra os

métodos de extrusão numa direção linear, de revolução em torno de um eixo central e de

extrusão segundo um caminho curvo [18], [19].

Figura 7. Exemplo de um sólido realizado através da técnica CGS [19].

Figura 8. Vários exemplos do método B-Rep [19].


8

De acordo com aquilo que já foi referido, existe mais uma forma de realizar modelos

geométricos: Feature-based. Estes sistemas de modelação foram desenvolvidos para

simplificar a modelação por sólidos, e permitem construir modelos sólidos a partir de

características geométricas que são objetos de padrão industrial, tal como, furos, slots,

ranhuras e outros tipos de orifícios. Desta forma, não é preciso especificar cada primitiva

ou perfil necessário para criar a geometria sólida complexa. A grande vantagem desta

técnica é a manutenção do design independentemente das alterações realizadas, como

está representado na Figura 9 [18], [19].

Para além disso, tem a capacidade de alterar vários elementos do design,

relacionados com uma alteração em determinada parte, como por exemplo, se a rosca de

um parafuso for modificada, a rosca da porca associada é modificada também. Ademais,

permite que o utilizador defina o seu próprio conjunto de características de forma,

aspecto importante, pois as características para projetar um fundido são diferentes das

características para projetar uma peça maquinada. A modelação Constraint-based implica

especificar restrições geométricas para controlar as posições dos componentes numa

montagem. Assim, qualquer futura alteração nos componentes é controlada por essas

restrições [18], [19], [21].

3.2.1. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MODO CAD DO FUSION 360

Dentro das várias vantagens que o Fusion 360 apresenta, existem algumas que são

específicas do modo CAD. Este software, não permite apenas modelar com as ferramentas

convencionais (modelação por sólidos e modelação por superfícies) como também permite

esculpir completamente entidades 3D (modo Form), através de ações Push/Pull. Para unir

essas entidades existe a ação Bridge. Assim, oferece aos designers uma grande

flexibilidade para criar geometrias de forma livre, as quais seriam difíceis de realizar

através de modelação por superfícies. Para além destas ferramentas, este software

permite criar virtualmente componentes de folha metálica, através do modo Sheet metal.

Outra vantagem do modo CAD, é a rapidez e facilidade com que se alterna o modo de

modelação [22], [23].

Figura 9. Alteração da dimensão T num modelo Featured-based [19].


9

Este programa cobre quase todos os aspectos de design, visto que para além de

apresentar várias ferramentas de modelação, também permite renderizar e criar

animações do modelo [23].

Dentro das opções de assemblagem, o Fusion 360 traz uma novidade: As-Built

Joints. Nesta forma de construir juntas, as peças são desenhadas todas no mesmo ficheiro,

já estão posicionadas na montagem, e existe movimento relativo entre os componentes.

Assim, não é necessário perder tempo a juntar todas as peças armazenadas em ficheiros

separados, como normalmente acontecia [22].

Apesar de todas estas ferramentas CAD, este software ainda é recente, e por isso pode

não apresentar certas funcionalidades que o utilizador esteja habituado a utilizar noutros

programas de modelação. Desta forma, pode surgir mais vezes a necessidade de procurar

soluções alternativas para realizar determinado design [24].

3.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS GERAIS DO FUSION 360

O Fusion 360 para além de todas estas vantagens relativas ao modo CAD, existem

também vantagens relativas aos outros modos, e outras que abrangem todos estes. É

possível considerar que a maior vantagem é o facto deste software conciliar CAD, CAM e

CAE num só programa. Isto acelera todo o processo de conceptualização visto não se

perder tempo, importando e exportando dados de um programa para o outro, e as

alterações podem ser feitas de forma rápida e eficiente. Para além disso, o Fusion 360

também inclui funcionalidades que permitem fácil exportação para uma impressora 3D,

para se realizar prototipagem rápida [23].

O modo CAM deste software suporta fresagem e torneamento 2D, 3D, 4 eixos e 5 eixos,

numa forma fácil e intuitiva de usar. A somar a esta facilidade de utilização, este

programa processa rapidamente cálculos e percursos de ferramentas, permitindo que o

utilizador faça facilmente alterações nas operações de maquinagem. Ademais, este

software oferece a opção de usar as estratégias: 2D e 3D Adaptive Clearing. Esta calcula

os percursos com base num algoritmo sofisticado, que considera de uma forma constante

o material restante e mantém o funcionamento ideal da ferramenta durante o corte. Isto

é, como se mantém a carga de corte constante, a ferramenta pode ser utilizada mais

rapidamente e com maior profundidade no material, e garante que o desgaste é uniforme

em todo o comprimento da ferramenta. A Autodesk alega que esta estratégia reduz o

tempo de desbaste das peças em média 40%, reduz o desgaste da ferramenta pela metade

e praticamente elimina a quebra da ferramenta. Para além disso, o facto de também ser

um software CAD, e todo o projeto ser realizado dentro da mesma plataforma, elimina

problemas de tradução, permite colaboração eficiente, melhora o controle de qualidade

e minimiza o tempo de inatividade [24], [25].

Relativamente ao modo CAE, este software, para além de permitir simular vários tipos

de esforços aos quais os materiais podem estar sujeitos, tem um modo designado Shape


10

optimization, que otimiza os componentes, para torná-los mais leves e estruturalmente

eficientes, com base nas cargas e limites aplicados à geometria. Contudo, a principal

vantagem do programa relativamente às simulações é o facto de usar a cloud. Isto é, em

vez de sobrecarregar o sistema, os cálculos inerentes à simulação podem ser enviados

para a cloud, onde são executados. Assim, o utilizador pode continuar a trabalhar noutras

tarefas enquanto as simulações prosseguem na cloud [24].

Esta possibilidade de funcionar através de uma cloud, torna-o perfeito para projetos

colaborativos, visto que todos os dados ficam guardados na mesma, e quem tiver

autorização pode aceder ao mesmo projeto, em qualquer lugar. Assim, todos os

responsáveis pelo projeto podem visualizar, marcar e comentar modelos e desenhos 3D.

Este software é por isso uma plataforma útil para gerir arquivos e projetos online. Esses

projetos podem ainda ser visualizados na aplicação do Fusion 360 para Android e iOS [23],

[26], [27].

Uma incrível funcionalidade adicionada a este programa é o design generativo. Isto

é, após modelar normalmente, insere-se as metas do projeto, juntamente com parâmetros

como materiais, métodos de fabrico e restrições de custo, e o software, utilizando a

cloud, explora todas as permutações possíveis de uma solução, gerando rapidamente

alternativas de design. Isso resulta em peças incrivelmente eficientes e orgânicas, que

aplicam o material apenas onde é necessário. Esta forma de criação de modelos é bastante

adequada para fabrico aditivo, para gerar formas complexas [23].

Outras qualidades do Fusion 360 são, o facto de ser compatível tanto para PC como

para MAC, e o facto de não existirem versões do software, já que estando ligado à cloud,

atualiza regularmente [26], [27].

Uma desvantagem que tem sido questionada em relação a este programa é a sua

segurança. Isto é, algumas empresas, não adotam o Fusion 360, por este consistir numa

solução em cloud, o que pode não estar de acordo com os seus requisitos de segurança

[24].

3.4. MODELAÇÃO DE SOLAS DE SAPATOS

A sola do sapato corresponde à parte externa que está em contato direto com o solo,

e tem grande influência na qualidade e performance do calçado. Normalmente, as solas

de sapatos são fabricadas com borracha, devido às características específicas deste

material, tais como, resistência ao desgaste, boa aderência ao solo, flexibilidade e baixo

peso [28]. Assim, para produzir componentes de borracha com a forma, aspeto e

dimensões desejados, podemos recorrer a processos, como:

• Moldação por compressão

• Moldação por transferência

• Moldação por injeção

• Moldação por vácuo


11

• Moldação por vazamento

• Moldação por sopro

• Moldação por mergulho

No caso de estudo deste trabalho, foi considerado um processo apropriado para a

produção de solas de sapatos, a moldação por injeção de borracha [29].

3.4.1. MOLDAÇÃO POR INJEÇÃO DE BORRACHA E RESPETIVOS MOLDES

Atualmente, o processo de injeção é um dos principais processos de fabrico de

peças de plástico, e um dos processos de vulcanização mais utilizado na indústria da

borracha. A vulcanização em prensa de injeção consiste na injeção de um composto de

borracha, previamente plastificado e mantido a uma determinada temperatura, nas

cavidades de um molde que está também aquecido. Este processo é descontínuo, é

realizado sob pressão, e durante a vulcanização confere à peça a sua forma definitiva. A

forma da peça será de acordo com a cavidade moldante do molde. Na Figura 10 está

representado um molde para processo de moldação por injeção [30], [31] .

Figura 10. Molde para processo de moldação por injeção [30].


12

Existem muitas variedades e complexidades de moldes. O molde é um componente

adequado para reproduzir a peça desejada, neste caso para produzir solas de sapatos. A

sua forma depende de vários fatores, tais como, a geometria da peça e o número de peças

a ejetar em simultâneo [30], [31], [32].

O molde é um fator determinante para o sucesso do processo de moldação, sendo

ainda de maior importância no caso da injeção de borracha, visto que a sua concepção e

construção influi, de forma decisiva, no sucesso técnico-económico deste tipo de produção

[30], [31], [32].

Existem vários requisitos a serem considerados na produção dos moldes para

moldação por injeção de borracha, tais como:

• Forma, dimensões e tolerâncias – o molde tem de permitir moldar as peças com a

forma e dimensões especificadas, e dentro das tolerâncias definidas. Assim, as

cavidades moldantes devem ser executadas de acordo com os desenhos do cliente,

e as dimensões têm de ser estabelecidas considerando que, após remoção das peças

do molde e posterior arrefecimento, elas apresentem dimensões dentro das

tolerâncias definidas.

• Acabamento superficial – esta característica vai definir o tipo de superfície da

peça vulcanizada. O material do molde, o seu acabamento superficial, o composto

de borracha e os agentes desmoldantes (externos ou internos) usados,

desempenham uma função decisiva no resultado da peça final.

• Rebarbas – o resultado da peça também depende das linhas de rebarbas, da sua

localização e espessura, por isso estes aspetos têm de ser considerados na

construção do molde. Desta forma, deve ser concebido um sistema de corte de

rebarbas eficaz, de modo a removê-las de forma fácil e completa.

• Extratores – deve-se elaborar sistemas automáticos para extração de peças

vulcanizadas. Estes têm de ser localizados criteriosamente e não podem causar

deformações e/ou distorções das peças, no momento da extração.

• Desenvolvimento do molde - é necessário selecionar a seção mais adequada para

os canais de alimentação e o seu dimensionamento. Para além disso, é importante

definir um balanceamento apropriado do sistema de canais de injeção, de modo a

evitar diferenças de pressão nas cavidades moldantes e possivelmente originar

distorções nas peças, e otimizar as dimensões e a localização dos pontos de injeção,

com o intuito de facilitar o enchimento das cavidades e satisfazer requisitos

técnicos e estéticos.

• Etc. [30], [32].

A moldação por processo de injeção apresenta inúmeras vantagens, tais como:

obtenção de melhor qualidade e uniformidade dos produtos fabricados, o grau de

vulcanização é mais uniforme em toda a peça, alimentação automática, processo

apropriado à produção de grandes séries, custo de produção por peça mais reduzido, entre

outros. No entanto, como seria de esperar, este processo também apresenta

características desvantajosas, como por exemplo, requerem compostos de grande


13

qualidade técnica, o custo dos equipamentos e dos moldes é mais elevado e a substituição

de um molde e preparação é mais demorada [30].

3.4.2. PRODUÇÃO DOS MOLDES DE SOLAS DE SAPATOS

Para se produzir um molde de uma sola de sapato, começa-se pelo processo criativo

do cliente, o qual fornece informações, para a empresa, sobre os desenhos técnicos 2D

e/ou 3D, tamanhos pretendidos e especificações acerca dos materiais a utilizar. Assim, é

necessário produzir primeiro uma maquete de apresentação para aprovação do cliente

[32]. Estas maquetes são desenvolvidas a partir de um sistema CAD/CAM e fabricadas em

máquinas CNC, ficando apenas para definir manualmente pequenos detalhes. Desta forma,

este sistema CAD/CAM divide-se em duas etapas:

• Modelação em CAD: criação da maquete digital através de software de desenho

3D;

• Programação CAM e maquinagem: desenvolvimento do programa de

maquinagem, utilizando CAM. Depois, este programa é pós-processado e

encaminhado para o centro de maquinagem, onde a maquete é fabricada [32],

[33].

No caso da maquete ser aprovada, inicia-se o fabrico do molde. A escolha do

método de fabrico depende de vários fatores, tais como, a complexidade da sola, o tempo

de fabrico, a quantidade a ser produzida e o custo. Os moldes podem então ser fabricados

em gesso refratário e fundidos ou maquinados em fresadoras. Para se produzir o molde

por fundição são necessárias várias etapas:

1) Produção da maquete de fundição, que é semelhante à maquete de

apresentação, mas considera a contração dos materiais;

2) A maquete é colada sobre uma caixa, cuja superfície superior tem o perfil do

fecho do molde;

3) Vazamento de um silicone sobre a maquete e a caixa, de modo a construir um

modelo em silicone da base do molde, após sua solidificação;

4) Vazamento de gesso refratário no modelo de silicone, de forma a obter um

modelo negativo da base do molde. Este material tem condições para suportar as elevadas

temperaturas do metal em estado líquido;

5) Coloca-se o modelo em gesso refratário numa caixa em aço, revestida por placas

de fibra cerâmica, a qual é constituída por uma tampa com uma abertura para fazer o

vazamento do metal líquido;

6) Vazamento do metal líquido sobre o gesso refratário;

7) Solidificação do metal e corte do material excedente, obtendo-se a base do

molde;


14

Depois, através de maquinagem CNC é obtida a tampa do molde. Para terminar, o

molde é testado, e são realizados ajustes e acabamentos [32] [33].

No caso de fabrico do molde por maquinagem, através de uma fresadora, utilizando

o modelo CAD em formato digital, define-se o processo de maquinagem, recorrendo a um

software CAM. Nestes programas, é possível escolher diferentes ferramentas e percursos

a realizar pelas mesmas, e assim simular a maquinagem do molde. Após estes parâmetros

estarem definidos, essa informação é transformada em G-Code, para permitir que a

máquina CNC consiga obter a mesma, e realize todos os processos de maquinagem. Desta

forma, é obtido o molde final. Neste processo, o modelo passa direto para a máquina,

eliminando a necessidade de fabricar modelos para cópia em gesso refratário. Assim,

existe uma maior garantia da qualidade do produto, visto que o sistema CAD/CAM e

máquina CNC é extremamente confiável e assegura precisão dimensional, acabamento e

um tempo de produção muito menor [34].

Para escolher o material de fabrico dos moldes para solas de sapatos, é importante

considerar o componente do molde a fabricar, a sua função e os seus requisitos de

trabalho. Assim, os materiais mais adequados às solicitações de projeto dos moldes de

injeção de plásticos são diversos tipos de aço, e algumas ligas de alumínio e cobre. A

tendência, por parte das empresas, era fabricar os moldes em aço, mas atualmente,

ocorreu um aumento da integração do alumínio, no fabrico de moldes industriais, devido

à sua alta resistência mecânica, excelente condutibilidade térmica e à facilidade com que

é maquinado. Esta substituição permite diminuir o peso (um molde de alumínio pode ser

até 70% mais leve que de aço) e aumentar a facilidade na troca e manutenção do molde.

Para além disso, é perceptível uma redução de custos, que pode chegar aos 40%, tendo

em conta que: o tempo de maquinagem é reduzido em 70% e o de acabamento em 80%;

os ciclos de produção são mais rápidos, devido à condutibilidade térmica quatro vezes

superior ao aço; velocidade de corte e maquinabilidade e tempo de vida útil do molde

[33].

3.5. ESCALONAMENTO DE SOLAS DE SAPATOS

A forma do calçado é o elemento fundamental, determinante na geometria de

construção, e tem de garantir o conforto e o calce do calçado. Apesar de existirem várias

medidas capazes de definir as formas, somente duas principais são utilizadas para

especificar a escala de uma série completa. Estas medidas são o comprimento da forma e

o perímetro na região da articulação metatarso-falangiana do pé, falsamente chamada de

largura ou circunferência, como podemos ver representado na Figura 11 [34].


15

Para realizar o escalonamento de formas de um número para o outro, existem duas

principais séries de numeração: a francesa e a inglesa. Contudo, alguns países adaptaram

as suas medidas do calçado em função de uma destas séries e criaram a sua própria

numeração. Portugal utiliza a escala francesa na concepção de calçado. Na Figura 12

podemos ver representado uma comparação entre as numerações (escalas) existentes em

diferentes países [34].

Após estar definida a geometria da forma e a numeração especificada, é possível

estabelecer o escalonamento e a geometria dos diferentes elementos do calçado,

principalmente a sola. A sola, segue regras básicas, em função das medidas do

comprimento e perímetro da forma, e para se passar de um tamanho para outro, altera-

se determinado valor em X e em Y. Na Figura 13 podemos verificar como é considerada a

largura e o comprimento de uma palmilha, correspondente, ao valor de X e de Y,

Figura 11. Definição das medidas do comprimento e perímetro de uma forma [34].

Figura 12. Comparação entre as numerações (escalas) existentes em alguns países [34].


16

respetivamente. No entanto, as indústrias adotam um processo de fabrico de formas que

visa manter constante a região que abrange o calcanhar. Assim, este fator implica que na

elaboração dos moldes, sejam consideradas duas regiões denominadas de contorno

superior e contorno inferior, como mostra a Figura 13 [34], [35].

Outro fator que, na indústria de solas de sapatos por injeção de borracha, é

necessário considerar, é a contração do material a ser injetado [34] [35].

Desta forma, é possível desenvolver equações matemáticas para estabelecer a

relação entre os vários tamanhos de um modelo. Primeiramente, é necessário determinar

dois coeficientes, alfa e beta, de escalonamento bidimensional de uma série completa de

moldes, baseada num modelo padrão:

𝜶 = 𝟏. 𝟎 +(𝑵𝑫 − 𝑵𝑷) × 𝑽𝑳

𝑳𝑷+ 𝑪𝑻𝑴

𝜷 = 𝟏. 𝟎 +(𝑵𝑫 − 𝑵𝑷) × 𝑽𝑪

𝑪𝑷+ 𝑪𝑻𝑴

Nas quais, ND é o número desejado e NP o número padrão, VL a variação da largura

e VC a variação do comprimento, LP a largura padrão (máxima largura da sola) e CP o

comprimento padrão (máximo comprimento da sola), e CTM a contração do material. De

seguida, os coeficientes, alfa e beta, são multiplicados pelas coordenadas X e Y,

Figura 13. Exemplo da definição das medidas da largura (X) e do comprimento (Y), numa palmilha, e divisão do desenho em duas regiões [34].


17

respetivamente, de cada ponto do modelo padrão, de modo a conseguir o número

desejado:

𝒙(𝑵𝑫) = 𝒙 × ∝

𝒚(𝑵𝑫) = 𝒚 × 𝜷

As variáveis VL e VG dependem da escala adotada (francesa, inglesa etc.). Na escala

francesa, as variáveis são as seguintes: VL=1.5 e VC= 6.66; já na escala inglesa são: VL=1.9

e VC=8.48. Estes valores podem ser implementados em qualquer outra escala de

numeração [34] [35]. Na Figura 14 podemos visualizar um exemplo de escalonamento de

um modelo.

3.5.1. ESPECIFICAÇÕES DAS SOLAS DE SAPATOS

No fabrico de solas de sapatos, é importante ter em consideração que a maior parte

das solas apresenta padrões. Esta característica das solas não apresenta muitas

especificações rígidas, é apenas necessário obedecer a regras básicas como, aderência e

estética [34]. Assim, são diversos os tipos de desenhos que podem surgir no design das

solas, que podem ser divididos em desenhos básicos e desenhos especiais, como podemos

ver na Figura 15.

Figura 14. Exemplo de escalonamento [35].


18

Desta forma, é vital ter em consideração a topografia da sola, antes de se realizar

o escalonamento. Isto porque a escala aplicada pode alterar o padrão ou alguma das

formas do padrão da sola. Assim, é importante realizar uma análise da topografia, e

avaliar a necessidade de aplicar diferentes escalas nas formas do padrão, de acordo com

a utilizada para o escalonamento.

3.6. AUTOMAÇÃO

O conceito de automação corresponde à substituição do trabalho humano ou animal

por máquina. O sistema automático funciona com a mínima interferência do operador

humano, e automático significa ter um mecanismo de atuação própria, que realize uma

ação solicitada em tempo determinado ou em resposta a certas condições. Para além

disso, também se pode definir automação como sendo um sistema que tende a aumentar

a eficiência de um determinado processo [36], [37].

As primeiras formas de automação foram introduzidas nas indústrias de processo,

através do desenvolvimento de equipamentos de controle, e de medição elétrica e

pneumática. No entanto, o conceito automação tornou-se mais relevante quando surgiu a

máquina de comando numérico, capaz de realizar determinadas operações, previamente

programadas, sem a intervenção direta de um operador, fator que propulsionou mudanças

profundas na produção industrial. Com a substituição dos transistores e placas de circuitos

integrados por um computador, surgiu o CNC, versátil, sofisticado e revolucionário nas

suas aplicações. A definição de automação inclui a ideia de utilizar a potência elétrica ou

mecânica, de modo a mobilizar algum tipo de máquina. É necessário que acrescente à

máquina algum tipo de inteligência para que esta execute a sua tarefa, de uma forma

mais eficiente, proporcionando vantagens econômicas e de segurança. Apesar de

apresentar várias vantagens relativamente à mão de obra humana, a máquina também

Figura 15. Exemplos de desenhos (básicos e especiais) encontrados na topografia de solas de sapatos [34].


19

apresenta algumas limitações tais como: capacidade limitada para tomar decisões; tem

de ser programada ou ajustada para controlar a sua operação nas condições especificadas;

necessita de calibração periódica, de forma a garantir sua exatidão nominal; e requer

manutenção eventual para garantir que a sua precisão nominal não se degrada [36], [37].

Uma forma de automatizar algum processo é através de plug-ins, que possibilitam a

construção de aplicações extensíveis e personalizáveis às necessidades do utilizador, isto

é, através do desenvolvimento, e consequente adição de um plug-in, para determinado

programa, é possível estender e personalizar as capacidades e funcionalidades do mesmo.

Assim, os plug-ins dão suporte à extensibilidade, personalização e evolução do software.

Um add-in adicionado ao Fusion 360, representa um plug-in [38].

3.7. ADD-IN

A definição add-in pode ser utilizada em diferentes contextos, tais como: para

denominar um componente que se pode adicionar a um computador ou outro dispositivo,

com intuito de amplificar as capacidades dos mesmos (acrescentar memória, adicionar

recursos gráficos, etc.), e um programa de software que amplia as capacidades de outro

programa maior [39]. No caso deste trabalho, o add-in foi um programa desenvolvido para

acrescer uma funcionalidade ao programa Fusion 360, e foi utilizada a API disponibilizada

pela Autodesk.

3.8. API (APPLICATION PROGRAMMING INTERFACE)

Primeiramente, uma API (Application programming interface), em português Interface

de Programação de Aplicações, é um termo utilizado para descrever um conjunto de

funcionalidades, que permitem a construção de aplicações. Normalmente, uma API é

concebida por uma empresa, para que outros desenvolvam produtos associados ao seu

serviço, e funciona como uma espécie de “ponte” que conecta aplicações. Muitas

aplicações e software de diversos tipos, são apenas possíveis de construir por meio dos

padrões e especificações disponíveis pelas APIs [40], [41].

Assim, estas interfaces permitem a integração entre sistemas, que apresentam

linguagens totalmente distintas, de forma ágil e segura. Em suma, as APIs tornam o

desenvolvimento de programas mais eficiente. Para além disso, proporcionam a

possibilidade de conectar tecnologias heterógenas, como por exemplo, diferentes bases

de dados, e é possível utilizar funcionalidades e ferramentas específicas de determinadas

aplicações em outras, sem que isso provoque qualquer dificuldade [40], [41].

Para além destas facilidades proporcionadas pelo o uso de APIs, a sua integração

apresenta várias vantagens para quem opta por usá-la, tais como:


20

• Segurança: criam uma espécie de proteção, pois apenas está disponível um

conjunto específico de informações, definido pela empresa que desenvolveu a

aplicação;

• Redução no volume de dados;

• Possibilidade de auditar acessos: permite obter informação relativamente a quem

acessou, quando, de onde e o que consultou. Assim, dá a possibilidade de ter uma

perspectiva detalhada do fluxo de dados [41].

Atualmente, é impossível enumerar a quantidade de APIs que existe, mas uma delas é

a API disponibilizada pela Autodesk que permite desenvolver Scripts ou Add-ins para o

Fusion 360 [42].

3.8.1. API DO FUSION 360

Os criadores do Fusion 360, desenvolveram uma API para permitir que os seus

utilizadores, não só fossem capazes de gerar programas que executam o mesmo tipo de

operações que se pode executar ao utilizar o programa interativamente, mas também,

produzir e integrar aplicações no software. Ao fornecer uma API, o Fusion 360 possibilita,

que funcionalidades especializadas sejam adicionadas, e operações repetitivas sejam

automatizadas, resultando no aprimoramento da produtividade [42].

A API do programa é apresentada através de um conjunto de objetos. Muitos deles

têm uma correspondência individual com os aspectos já familiarizados para quem utiliza

o Fusion 360, no seu modo interativo, como por exemplo, uma extrusão realizada num

modelo CAD no programa, é representada na API pelo objeto ExtrudeFeature. Assim, é

possível realizar a mesma ação, através da funcionalidade fornecida pelo objeto

ExtrudeFeature. Para além disso, também existem objetos somente para quem usa

diretamente a API, ou seja, que fornecem funcionalidades exclusivas para trabalhar com

esta. Por exemplo, utilizando-a, é possível consultar um modelo e extrair toda a sua

geometria, e criar novos comandos, e adicioná-los à interface do utilizador do software

[42].

Uma das diferenças entre o uso da interface interativa do Fusion 360 e o uso da

API, é como os objetos específicos são acedidos. Isto é, no modo interativo o utilizador

seleciona itens graficamente no programa e novos objetos são gerados usando

determinados comandos. No caso da API, os objetos são acedidos através do que é

chamado, o Modelo de Objeto. O Modelo de Objeto do Fusion 360 é uma estrutura


21

hierárquica de objetos, sendo bastante útil para trabalhar com a API. Na Figura 16 está

reproduzida a parte do Modelo de Objeto utilizada para criar extrusões [42].

Assim, podemos verificar como está definida uma parte da estrutura hierárquica do

modelo, e os diferentes patamares da mesma. Neste exemplo, temos os seguintes objetos:

• Application – representa todo o Fusion 360. Fornece acesso a propriedades

abrangentes do programa.

• Documents – podem conter diferentes tipos de dados, como modelação ou dados

CAM.

• Design – representa todos os dados de modelação no documento.

• Component – conhecido como componente raiz, a partir deste são acedidos todos

os sketches, features, geometria de construção, componentes etc. [42].

Todos os objetos estão organizados desta forma, e na maioria dos casos, deve ser

lógico qual é a sequência para obter um objeto específico. Por exemplo, se o utilizador

desejar aceder a uma determinada linha de sketch, terá de pensar que os vários tipos de

sketchs pertencem ao objeto sketch, e este pertence ao objeto component, e assim

sucessivamente [42].

A API pode ser utilizada recorrendo a duas linguagens de programação: Python e

C++. Neste caso de estudo, optou-se por utilizar Python [42].

Figura 16. Exemplo: Parte do modelo de objeto utilizada para criar extrusões [42].


22

3.8.2. PYTHON

O Python é uma linguagem de alto nível, orientada a objetos, com uma sintaxe clara

e precisa, o que facilita a legibilidade do código-fonte, tornando a linguagem mais

produtiva. Esta linguagem é utilizada como linguagem principal no desenvolvimento de

sistemas, e também como linguagem script em vários software, permitindo automatizar

tarefas e adicionar novas funcionalidades. É ainda possível integrar o Python a outras

linguagens, como linguagem C e Fortran, e esta linguagem, apresenta muitas similaridades

com outras dinâmicas, como Perl e Ruby [43], [44].

Existem várias razões pelas quais o Python se destaca como uma plataforma para

computação científica, entre as quais:

• Existência de uma licença aberta de código-fonte que permite vender, usar ou

distribuir qualquer aplicação baseada em Python, sem necessidade de permissão

extra;

• Como o Python é executado em muitas plataformas, a portabilidade da aplicação

desenvolvida não será limitada, o que ajuda a evitar o aprisionamento do seu

fornecedor;

• Como a sintaxe é limpa, mesmo em construções sofisticadas, é possível escrever de

forma processual ou totalmente orientada a objetos, conforme a situação;

• Possibilidade de desenvolver o código e experimentar em tempo real, eliminando a

etapa de compilação, a qual consome tempo e diminui a produtividade do processo

de desenvolvimento do código, e consecutivo teste.

• Possibilidade de incorporar o Python a uma aplicação já existente;

• Grande número de módulos de biblioteca, o que permite construir rapidamente

programas sofisticados;

• Etc [43], [44].

Na Figura 17 está representada a estrutura de um programa típico em Python, com

vários blocos de código.

Figura 17. Estrutura de um programa típico em Python [44].


23

4. MÉTODOS EXPERIMENTAIS

4.1. APRENDIZAGEM DO SOFTWARE FUSION 360

De forma a aprender a utilizar o software Fusion 360 e a explorar todas as suas

funcionalidades, foi construído um modelo de uma mala de viagem no modo CAD do

programa, a qual podemos visualizar na Figura 18. O tipo de modelação mais utilizado

para desenvolver este modelo foi a modelação por sólidos.

Posteriormente, foi desenvolvido o modelo da cavidade moldante da tampa da mala,

também recorrendo ao modo CAD do programa. Obtendo esse modelo da cavidade

moldante, recorreu-se ao modo CAM para escolher as estratégias que poderiam ser usadas

para a maquinagem, e simulados os percursos das ferramentas escolhidas. Para além disso,

recorreu-se ao modo CAE para realizar simulações em alguns componentes do projeto da

mala, através da aplicação de forças em determinados pontos dos componentes, de modo

a testar a viabilidade dos mesmos. No final, para testar ainda mais funcionalidades do

programa, realizou-se a assemblagem dos componentes e fez-se uma animação de modo

a demonstrá-la, e ainda se renderizou a mala completa.

4.2. APRENDIZAGEM DA LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO PYTHON

Para aprender a programar na linguagem Python, não só a sintaxe relativa à mesma,

mas também as linhas de raciocínio correspondentes, começou-se por adquirir um curso

disponível no site Humble, cujo nome é PYTHON BY PACKT. Assim, foram visualizados os

vídeos da pasta: Beginning Python e realizados os exercícios propostos neles. Ao longo das

visualizações, foi-se adquirindo apontamentos relativamente à sintaxe e à lógica por

detrás dos códigos realizados, para mais tarde ser mais fácil relembrar os conteúdos. O

Figura 18. Mala de viagem modelada (frente, traseira e com a tampa aberta).


24

editor de texto escolhido para programar foi: Visual Studio Code, visto ser bastante

intuitivo e ser o mais adequado para utilizar com o Fusion 360.

4.3. ANÁLISE DE UM SCRIPT PARA O FUSION 360

No Fusion 360, na opção Tools, presente na barra de ferramentas, existe uma

funcionalidade com o nome Add-ins, onde podemos adicionar ao software, Scripts e Add-

ins. Desta forma, para entender melhor o funcionamento destas opções, começou-se por

aprender a adicionar um Script ao software. Na Figura 19 está representada a janela, que

surge no programa, após realizar os passos mencionados anteriormente.

O próximo passo foi escolher a opção Create (1) e criar um Script, selecionando a

linguagem Python e a localização para guardar o ficheiro. Para evitar eventuais problemas

na leitura dos ficheiros, é aconselhado localizá-lo na pasta correspondente aos Scripts do

programa, que se encontra na pasta: Autodesk Fusion 360. Posteriormente, selecionou-se

a opção Edit (2) para começar a editar o código para o Script. Neste passo, surgiu um

problema: ao selecionar Edit o ficheiro não abria. Assim, após análise, as soluções

encontradas foram: procurar o ficheiro na pasta onde estava guardado, selecionar a opção

abrir com, e escolher a aplicação Visual Studio Code, ou então, carregar no botão direito

do rato e selecionar a opção Open file location. Após uma pesquisa na informação disponível na documentação sobre o Fusion 360

em Product Documentation, no Learn & Support do site da Autodesk, seguindo a

sequência: Programming Interface, Sample Programs, Modeling e Sketches, encontrou-se

vários códigos que podem ser utilizados para associar ao Fusion 360, dos quais se escolheu

um, em Python, para criar um círculo através do centro e raio (Create circle by center

and radius API Sample). Este código foi introduzido no ficheiro do Script criado. Por fim,

basta selecionar o comando Run (3) para colocar o mesmo a funcionar no Fusion 360.

Terminados todos estes passos, foi realizada uma análise do código utilizado, de forma a

entender a função de cada linha, o raciocínio presente e a forma como é conectado ao

1 2 3

Figura 19. Interface para manusear os add-ins e os scripts.


25

software. Através da análise do código e dos conteúdos presentes na secção Product

Documentation, foi constatado que a mesma disponibiliza uma API (Application

programming interface) com vários objetos, os quais podem ser usados pelo utilizador, de

forma a simplificar o código e a economizar tempo.

4.4. DESENVOLVIMENTO DE UM ADD-IN PARA O FUSION 360

De forma a automatizar o escalonamento de solas de sapatos e respetivos moldes, foi

desenvolvido um add-in, para o Fusion 360. Para o seu desenvolvimento, foram necessárias

várias etapas. Primeiramente, foram testados e analisados add-ins disponíveis no site da

Autodesk, de forma a entender como funciona a API e a aprender como se constrói um

add-in para o Fusion 360. Em segundo lugar, foi definido o raciocínio necessário para

elaborar o add-in a desenvolver, nomeadamente a seleção e análise dos inputs necessários

e a sequência do processo. E por fim, foram então construídos os ficheiros de código que

formaram o add-in.

4.4.1. TESTE E ANÁLISE DE ADD-INS DISPONÍVEIS NO SITE DA AUTODESK

Após compreender o conceito de Script e a sua aplicação no Fusion 360, foi essencial

estudar o funcionamento de um Add-in no mesmo, tendo em conta que era a alternativa

adequada para o desenvolvimento do add-in para escalonamento de solas e respectivos

moldes. Assim, analisando os códigos disponíveis na secção Sample Programs da Autodesk,

foram escolhidos, para ser testados, os seguintes códigos: Extend Feature API Sample,

cujo cria e aumenta uma superfície, e o Scale Feature API Sample, cujo cria e escala um

modelo. Foram escolhidos estes Add-ins, visto que no Add-in a desenvolver, será

necessário realizar alterações dimensionais à superfície correspondente ao formato da

sola. Desta forma, depois de realizada a análise de ambos, concluiu-se que o mais

adequado a considerar para o desenvolvimento do Add-in, seria o programa que escala o

modelo, visto que o outro apenas serve para aumentar a superfície, e no nosso caso será

também necessário diminui-la quando se altera de um tamanho de sola superior para um

inferior.

Para além disso, foi feita uma análise da variada documentação disponível na

secção Programming Interface, e de um código disponível no site GitHub, chamado Nester.

Assim, foi possível entender melhor como se utiliza os objetos da API, no código de um

Add-in, as classes e os objetos que são necessários para criar a interface com a qual o

utilizador irá interagir, que tipos de comandos poderiam ser utilizados no add-in a

desenvolver, e o raciocínio fundamental para interligar o nosso código com o software

Fusion 360. Concluiu-se que seria útil dividir o código em duas partes: uma responsável

por criar todo o contexto visual da interface, ou seja, a janela com os diferentes

comandos, onde o utilizador irá colocar os inputs necessários, e por desenvolver a forma

como esses comandos funcionam com o software; a segunda parte responsável por


26

especificar as diferentes funções de cada comando e processar os diferentes inputs de

forma a obter os outputs desejados.

4.4.2. DESDOBRAMENTO DO RACIOCÍNIO PARA O ADD-IN

Antes de iniciar o desenvolvimento do add-in, e construir os ficheiros de código, foi

preciso selecionar e analisar os inputs necessários e averiguar a sequência do processo

adequada.

4.4.2.1. SELEÇÃO E ANÁLISE DOS INPUTS NECESSÁRIOS

Primeiramente, foi preciso analisar que inputs eram necessários, isto é, que

informação o utilizador tem de fornecer ao programa para este realizar a sua função.

Assim, era fundamental começar por indicar as superfícies nas quais queremos realizar

alterações dimensionais, tendo em atenção que no caso da sola ter padrões com formas,

cujo comprimento é igual à largura (quadrados, círculos, etc.), é necessário separa-las

das restantes. É importante realizar esta distinção porque, de acordo com a lógica de

escalonamento de solas, a alteração dimensional aplicada ao comprimento é diferente da

aplicada à largura, ou seja, essas formas perderiam as suas características, pois o seu

comprimento passaria a ser diferente da largura. Desta forma, decidiu-se criar dois

comandos de seleção, para obter diferentes inputs, isto é, um comando para selecionar

as superfícies com dimensões diferentes, e outro para selecionar as superfícies com

dimensões iguais.

De seguida, era crucial indicar o tamanho da sola representado, ou seja, aquele

que seria alterado, e o tamanho da sola desejado, aquele que iriamos obter após as

alterações dimensionais. Esta parte é fundamental, pois a diferença entre os dois

tamanhos, indica quantas vezes se escala as dimensões das superfícies selecionadas. Para

obter esses inputs, era necessário criar dois comandos onde o utilizador poderia escrever

os tamanhos correspondentes.

Por fim, era preciso indicar qual escala se queria usar, visto que existem várias

utilizadas no mercado. No desenvolvimento deste add-in foram consideradas duas escalas:

a inglesa e a francesa. Para colocar a hipótese de escolher qual a escala a utilizar, foi

criado um comando que disponibiliza uma lista, na qual podemos escolher.

Em suma, foi necessário desenvolver uma interface com 5 comandos, onde o

utilizador coloca os seguintes inputs: superfícies com dimensões diferentes, superfícies

com dimensões iguais, tamanho atual, tamanho desejado, e escala a considerar, como

podemos confirmar pela Figura 20.


27

4.4.2.2. ANÁLISE E EXPLANAÇÃO DO PROCESSO

De modo a facilitar todo o desenvolvimento dos ficheiros de código do add-in, e

compreender melhor as funções fundamentais, foi realizada uma análise da lógica

necessária. Assim, em primeiro lugar, o programa tinha de encontrar as dimensões

(comprimento e largura) de cada superfície selecionada. Em segundo lugar, de acordo com

a escala selecionada, eram realizadas as alterações dimensionais correspondentes, tanto

no comprimento como na largura, tendo em consideração se a superfície tem estas

dimensões iguais ou diferentes. Para realizar estas alterações, é preciso considerar a

diferença entre o tamanho atual e o tamanho desejado. Essa diferença irá determinar

quantas vezes é aplicada a alteração dimensional, visto que as escalas guardadas apenas

indicam o valor para alterar tamanhos sucessivos.

Depois de obter as novas dimensões, era necessário encontrar a escala capaz de

transformar um tamanho no outro (tanto para o comprimento como para a largura, ou

seja, em Y e em X), pois concluiu-se, anteriormente, que seria a melhor forma de realizar

esta transformação diretamente no modelo, no Fusion 360, considerando a API

disponibilizada. Para encontrar esta escala, era necessário encontrar a razão entre as

dimensões finais e as dimensões iniciais. No caso das superfícies com dimensões iguais, as

alterações são realizadas utilizando o menor valor disponível na escala selecionada (no

caso seria o valor correspondente à alteração aplicada à largura) para ambas as

dimensões, pois deve manter as suas características de forma. Não seria possível utilizar

o maior valor pois poderia ultrapassar os limites da sola. Para encontrar a escala, o

raciocínio foi o mesmo utilizado anteriormente. Depois de encontrar as escalas, as mesmas

seriam aplicadas às superfícies selecionadas, considerando que no caso das dimensões

serem diferentes, a escala aplicada é diferente para as duas dimensões. Desta forma, já

seria possível transformar o modelo no Fusion 360, utilizando o objeto disponível na API,

para escalar.

•Faces a alterar cujas dimensões são diferentes

•Faces a alterar cujas dimensões são iguais

•Tamanho da sola atual e tamanho desejado

•Escala a utilizar

Inputs

Diferentes funções do

add-in a desenvolver

Processo

Figura 20. Método para o desenvolvimento do Add-in.


28

Na Figura 21 estão representados dois exemplos, para melhor compreensão do

processo.

Y da superfície * 0.9488

X da superfície * 0.94

Y da superfície * 0.9

X da superfície * 0.9

Comp. = 260 + ( -2 * 6.66) = 246,68 mm

Largura = 50 + ( -2 * 1.5)

= 47 mm

Comp. = 30 + ( -2 * 1.5) = 27 mm

Larg.= 30 + ( -2 * 1.5) =

27 mm

Escala em Y: 246.68/260 = 0.9488

Escala em X: 47/50 = 0.94

Escala em Y e X:

27/30 = 0.9

Escala Francesa

Comprimento: +/- 6.66 mm

Largura: +/- 1.5 mm

Alterar do 38 para o 36:

Número de repetições = 36 - 38 = -2

Obtenção das dimensões das

superfícies selecionadas

Comprimento = 260 mm

Largura = 50 mm Comprimento = 20 mm

Largura = 20 mm

Figura 21. Exemplo de como funciona o processo.


29

4.5. DESENVOLVIMENTO DOS FICHEIROS DE CÓDIGO NECESSÁRIOS

PARA CONSTRUIR O ADD-IN

Foram construídos vários ficheiros de código que conectados formaram o programa

desejado. Optou-se por dividir em vários ficheiros, com o intuito de organizar o código da

melhor forma, e facilitar a compreensão do mesmo.

4.5.1. CÓDIGO PARA DEFINIR INPUTS NECESSÁRIOS E INTERFACE DO UTILIZADOR

Para desenvolver todo o processo, começou-se por especificar os inputs necessários, ou

seja, especificar a informação que o utilizador tem de fornecer ao programa, para este

poder desempenhar as suas funções, no ficheiro de código ESapateira.py. Na Figura 29 é

possível visualizar os diferentes inputs construídos.

Assim, o primeiro e segundo input, identificados como “_selection” e “_equal”,

correspondem a comandos de seleção, e permitem que o utilizador selecione superfícies

planares. Foram criados dois comandos de seleção separadamente, visto que um serve

para selecionar superfícies com comprimento igual à largura, e o outro, superfícies com

dimensões distintas, pelo motivo já referido. Depois, foi necessário criar dois inputs para

receber strings, isto é, para o utilizador escrever informação no painel. Desta forma, o

utilizador fornece ao programa a informação relativa ao tamanho desejado e ao tamanho

atual. Por fim, para realizar as alterações dimensionais foi preciso informar o programa

de qual a escala a utilizar, e por isso, foi criado um menu drop down onde é possível

escolher entre a escala inglesa e a escala francesa.

Figura 22. Função responsável por definir os inputs necessários.


30

4.5.2. CÓDIGO PARA LEITURA DAS ESCALAS

De forma a facilitar a alteração das escalas ou a adição de outras, essa informação

foi colocada numa biblioteca, ou seja, num ficheiro .json, que seria apenas de leitura.

Escolheu-se construir um ficheiro neste formato para facilitar a alteração da informação

das escalas, a utilizadores que não tenham conhecimento da linguagem de programação.

Na Figura 22 podemos visualizar este ficheiro, chamado Data.json, que contém a

informação da escala francesa e da escala inglesa.

Para ser possível ler essa biblioteca, e mais tarde conectá-la ao código principal,

foi necessário construir outros ficheiros de código. O primeiro ficheiro a ser importado

está representado na Figura 23, na qual é explicado a função das linhas de código.

O util.py é importado diretamente no código principal, ou seja, no código

responsável por executar todo o processo mencionado anteriormente. Assim, sempre que

for necessário utilizar a informação de cada uma das escalas, este ficheiro e a classe Util

são importados. Esta classe, para além de representar uma conexão para obter o valor de

X e Y, também calcula quantas vezes é aplicada a escala. Isto é, obtém a diferença entre

o tamanho desejado e o tamanho atual, e multiplica esse valor pelo valor da escala, tanto

para X como para Y. Este ficheiro de código importa outro, denominado de config.py.

Figura 23. Ficheiro Data.json.

Figura 24. Ficheiro Util.py.


31

Já o ficheiro config.py importa os ficheiros read.py e scales.py, os quais têm classes

que permitem ler o ficheiro Data.json e obter informação pré-determinada do mesmo.

Nas Figuras 24, 25 e 26 estão representados estes ficheiros de código, e explicadas suas

classes e funções.

Figura 25. Ficheiro read.py.

Figura 26. Ficheiro config.py.

Figura 27. Ficheiro scales.py.


32

4.5.3. CÓDIGO PARA CONSTRUIR PAINEL E COMANDOS DO ADD-IN

Antes de especificar os inputs, e desenvolver todas as funções e classes necessárias

para gerar o processo desejado, foi criado um ficheiro de código denominado

Fusion360Command.py, representado na Figura 27 e 28. No Anexo A é possível visualizar

o código completo.

Figura 29. Funções principais do ficheiro Fusion360Command.py.

Figura 28. Classes do ficheiro Fusion360Command.py.


33

Neste ficheiro desenvolveu-se as linhas de código responsáveis por colocar o add-in

na barra de navegação, por gerar o painel com as ferramentas necessárias, ou seja, a

interface com a qual o utilizador vai interagir, e os comandos gerais, como por exemplo,

a função OnExecute que é acionada quando o utilizador seleciona “OK” no painel da

interface.

4.5.4. CÓDIGO PARA DEFINIR OS COMANDOS E FUNÇÕES RESPONSÁVEIS POR

REALIZAR O PROCESSO

Por último, foi completado o ficheiro de código responsável por especificar os

comandos do add-in, sequenciar todo o processo e definir as diferentes funções a ser

realizadas para obter o resultado final, o ficheiro ESapateira.py. Este está integralmente

representado no Anexo B.

Depois de obter os inputs necessários, foi possível iniciar o processo do programa.

Primeiramente, foi preciso definir uma função na qual se solicite à classe Util do ficheiro

util.py, os valores correspondentes a X e Y, da escala selecionada, como representado na

Figura 30.

Sabendo os valores para alterar em X e em Y, foram então desenvolvidas as funções

para descobrir as dimensões das superfícies selecionadas, tanto para as superfícies com

dimensões (comprimento e largura) iguais, como para as com dimensões diferentes, as

quais podemos visualizar na Figura 31.

Assim, a função getFaceDimensions é responsável por encontrar as dimensões das

superfícies selecionadas, com comprimento diferente da largura. Depois de descobrir as

Figura 30. Função para adquirir valores correspondentes à escala selecionada.

Figura 31. Funções responsáveis por encontrar as dimensões das superfícies selecionadas.


34

dimensões, através da diferença entre o X máximo e o X mínimo da superfície, caso esse

valor seja negativo, é necessário multiplicar por -1, para que se torne positivo. A função

getFaceDimensions2 é responsável por obter as dimensões das superfícies selecionadas,

que à partida têm comprimento e largura iguais, mas no caso disso não se verificar, o

programa emite uma mensagem a avisar do sucedido. Os restantes passos são iguais à

função anteriormente explanada.

Obtendo estas dimensões, foi possível transformá-las, utilizando os valores a alterar

em X e Y, de acordo com a escala previamente selecionada. Na Figura 32 estão retratadas

as funções criadas com o intuito de obter as novas dimensões, para ambos os tipos de

superfícies. Sendo que, a função newDimensions2, corresponde às superfícies com

dimensões iguais, e como tal, só tem de realizar a alteração dimensional uma vez, e

utilizando o valor da escala em X, pelo motivo mencionado anteriormente.

Depois de realizar as alterações dimensionais, foi necessário encontrar a escala

existente entre as novas dimensões e as dimensões anteriores. Para isso, foram

construídas as funções reproduzidas na Figura 33. Foi essencial encontrar uma escala entre

as duas dimensões, visto que o método escolhido para desenvolver o programa é escalar

as superfícies selecionadas.

Após se encontrar o valor da escala, foi necessário descobrir a melhor forma para

escalar as superfícies desejadas, tendo em consideração as suas características. Para isso

foram desenvolvidas várias e distintas funções, de modo a testar diferentes soluções.

A primeira abordagem consiste em duas funções criadas para escalar diretamente

as superfícies selecionadas. Para tal, foi necessário indicar o valor da escala e o ponto de

construção, para que a superfície se mantenha nas coordenadas. Como o valor da escala

Figura 32. Funções para realizar as alterações dimensionais.

Figura 33. Funções para obter a escala responsável pelas alterações dimensionais.


35

é diferente em X e em Y, e se mantem em Z, é preciso especificar essas particularidades

na função, e por isso, definir o fator escala como não uniforme. Na Figura 34 estão

representadas as duas funções criadas, e no Anexo B todo o código das mesmas explicado.

Como podemos verificar, ambas as funções têm diferentes parâmetros a definir,

dos quais:

• Objects – superfícies selecionadas com dimensões diferentes;

• Equal - superfícies selecionadas com dimensões iguais;

• XScale – escala para aplicar em X;

• YScale - escala para aplicar em Y;

• totalScale - escala para aplicar nas superfícies com dimensões iguais.

Para além desta possível solução, foi desenvolvida outra com um raciocínio

diferente. Assim, foram construídas quatro funções, duas das quais eram responsáveis por

escalar o modelo, e as outras duas por substituir as superfícies selecionadas pelas novas,

já escaladas. Na Figura 35 estão retratadas as funções responsáveis por escalar o corpo,

diferenciando-se no facto de uma aplicar escalas diferentes em X e em Y, correspondente

às superfícies selecionadas com dimensões distintas, e outra aplicar a mesma escala em

ambas as coordenadas, que por sua vez corresponde às superfícies com dimensões iguais.

Os parâmetros das funções são os mesmos mencionados anteriormente. Após obter

as superfícies escaladas, foi necessário substituir as originais pelas novas, utilizando as

funções representadas na Figura 36.

Figura 34. Funções responsáveis por escalar as superfícies selecionadas.

Figura 35. Funções responsáveis por escalar o modelo.


36

Nestas funções é necessário definir os seguintes parâmetros:

• Face – superfície selecionada com dimensões diferentes;

• ScaleFace – superfície escalada com dimensões diferentes;

• Face2 – superfície selecionada com dimensões iguais;

• ScaleFace2 – superfície escalada com dimensões iguais.

No Anexo B é possível visualizar todas as linhas de código presentes nestas funções.

Para terminar, foi necessário invocar todas as funções necessárias, na função

onExecute, que representa o comando acionado quando o utilizador seleciona “OK” na

interface. O conteúdo inserido nesta função depende da solução escolhida, podendo ser

das duas formas retratadas na Figura 37 e 38. A Figura 37 diz respeito à primeira solução

mencionada, onde as superfícies seriam escaladas diretamente, e a Figura 38, à segunda

solução, onde todo o corpo era escalado e as superfícies selecionadas eram substituídas

pelas novas, já escaladas. No Anexo B estão também explicadas as linhas de código

referentes a estas funções.

Figura 36. Funções responsáveis por substituir as superfícies selecionadas pelas novas já escaladas.

Figura 37. Função para utilizar a primeira solução.


37

5. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

5.1. FUNCIONAMENTO DO ADD-IN

Depois de todos os ficheiros de código estarem terminados, foi possível introduzir o

add-in no Fusion 360, como explicado anteriormente. Este ficou inserido na barra de

ferramentas, da forma retratada na Figura 39. Após estar introduzido no programa, foi

possível abri-lo, e obter a interface do utilizador, representada na Figura 40.

Nesta interface, é necessário colocar os inputs solicitados, cujas solicitações

ficaram de acordo com o estipulado no ficheiro de código. É importante referir que não é

obrigatório selecionar os dois tipos de superfícies mencionados, pois podem não existir

superfícies com dimensões iguais. Depois de fornecer toda a informação necessária, foi

possível testar se o processo do código do add-in estava a funcionar, e recorrer à opção

Figura 38. Função para utilizar a segunda solução.

Figura 40. Add-in na barra de ferramentas. Figura 39. Interface do Utilizador.


38

Debug do Fusion 360 para detectar eventuais erros. Foram utilizados modelos de solas de

sapatos, fornecidos pela empresa Norcam, para testar o add-in.

Assim, confirmou-se que os ficheiros de código util.py, config.py, scales.py,

read.py, cassiopeia.py e Fusion360Command.py estavam a funcionar sem problemas. As

funções presentes no ficheiro de código ESapateira.py foram capazes de: obter os valores

a alterar em X e Y, correspondentes à escala escolhida, medir o comprimento e largura

das superfícies selecionadas, realizar as alterações nessas mesmas dimensões e obter a

escala que relaciona as dimensões iniciais e finais das superfícies selecionadas. No

entanto, não foi capaz de realizar a etapa final do processo, ou seja, não foi possível

transformar o modelo da forma desejada. Contudo, o ficheiro ESapateira.py revelou

alguns problemas no decorrer do debug, que normalmente remetiam ao uso inadequado

da sintaxe ou da API disponível, em consequência da falta de experiência do programador,

tanto a utilizar a linguagem de programação Python, como a desenvolver add-ins com a

API. Apesar de se corrigir estes erros no decorrer do debug, não foi possível solucionar um

último problema encontrado, mesmo depois de várias tentativas com soluções distintas.

Na Figura 41, pode-se visualizar a mensagem transmitida pelo programa para fazer

referência a esse erro.

Como podemos confirmar, o erro é apontado como “Erro Interno de Validação:

falso”, o que dificulta a identificação e correção deste. Foi então decidido realizar uma

pesquisa para procurar uma possível solução para o problema, porém, tudo aquilo que foi

encontrado relativamente a este tema, não proporcionou a resolução desejada. Desta

forma, apesar da grande maioria das funções desenvolvidas no ficheiro de código estarem

a decorrer como o desejado, não se conseguiu alcançar o objetivo final, devido à

incapacidade de solucionar este último erro encontrado, por falta de informação e tempo

disponível. É importante referir que seria de interesse para a Autodesk, melhorar as

Figura 41. Erro encontrado.


39

mensagens que descrevem os erros de código, para facilitar o trabalho dos utilizadores, e

ajudá-los a alcançar o seu objetivo. Ademais, este fator é conveniente para a Autodesk,

não só para vender licenças do software, mas também pelo facto desses add-ins

desenvolvidos poderem ser do seu interesse. Assim, para que o Fusion 360 seja encarado

como uma solução vantajosa para o desenvolvimento de processos automáticos, é

necessário que esta empresa aperfeiçoe estas funcionalidades do software e procure

simplificar a aprendizagem da API.

Por fim, depois de analisar o trabalho realizado, foram constatadas determinadas

características a ser melhoradas:

• construir mensagens descritivas dos eventuais erros provenientes do uso

inapropriado do programa, para o utilizador conseguir identificá-los e solucioná-los

mais facilmente;

• construir mais validações ao longo do código, para analisar possíveis excepções;

• eliminar a necessidade do utilizador diferenciar os dois tipos de superfícies, isto é,

desenvolver o código de modo a que este faça a distinção sem intervenção do

utilizador;

• o programa desenvolvido não está adequado para a seleção de mais que uma

superfície de cada tipo, o que seria importante na maioria das solas de sapato;

• o limite colocado na seleção das superfícies, identificado como “Superfícies

Planares”, impede a seleção de algum tipo de superfícies presentes nas solas de

sapatos. Assim, seria importante corrigir esta questão, e procurar uma solução que

respondesse totalmente às necessidades do utilizador.

• Criar um ficheiro de configurações mais fácil de usar por um utilizador sem

conhecimento de programação, invés da biblioteca criada, Data.json.

5.2. FUSION 360 VS POWERSHAPE

Atualmente, o software de modelação mais utilizado na indústria de solas de sapatos,

em Portugal é o PowerShape, que tal como o Fusion 360 pertence à Autodesk. Desta forma,

foi interessante fazer diferentes comparações entre estes software, para avaliar a

viabilidade de substituir o PowerShape pelo Fusion 360, no caso especifico da indústria de

solas de sapato.

O PowerShape é um software CAD de modelação para moldes, ferramentas e peças

complexas. Este programa é normalmente utilizado para importar e preparar modelos

complexos, destinados para maquinagem CNC, ou seja, é vulgarmente usado em parceria

com um software CAM, como por exemplo, o software PowerMill, também da Autodesk

[45]. Assim, uma característica que poderia apoiar esta substituição é o facto do Fusion

360 poder ser utilizado como uma ferramenta universal, visto que funciona como software

CAD, CAM e CAE. Isso é vantajoso em vários aspectos, tal como, eliminar a necessidade

de adquirir dois software diferentes (um software CAD e outro software CAM), permitindo

diminuir o investimento necessário.


40

Para além de ser possível economizar com o facto de se utilizar apenas um software

para as diferentes fases do processo, o Fusion 360 apresenta também um preço díspar do

usual no mercado, sendo que uma licença anual custa apenas 415 euros (sem IVA). No caso

do PowerShape, existem três opções de licença anual: standard por 2245 euros (sem IVA),

Premium por 3005 euros (sem IVA) e Ultimate por 4690 euros (sem IVA). A Tabela 1

representa uma comparação geral entre as três versões existentes [45], [46].

Tabela 1. Comparação entre as diferentes versões do PowerShape [47] .

Desta forma, a versão Ultimate foi considerada a mais adequada para a indústria

de solas de sapatos, devido ao facto de permitir a utilização de malhas triangulares

(modelação Mesh), fator importante para as texturas das solas.

Software PowerShape Standard

PowerShape Premium

PowerShape Ultimate

Modelação por superfícies

● ● ●

Modelação por sólidos ● ● ●

Assemblagem ● ● ●

Design de eletrodos x ● ●

Engenharia Inversa x ● ●

Distorção do modelo 3D para corresponder à forma de uma nuvem de pontos ou malha STL

x ● ●

Alterações sem histórico no modelo sólido (Direct Modeling)

● ● ●

Construção de bases de moldes completas usando placas e componentes

padrão

x x ●

Criação de superfícies especializadas para ferramentas de prensagem

x x ●

Utilização de malhas triangulares (mesh)

x x ●


41

O Fusion 360 não só apresenta praticamente todas as funcionalidades presentes na

versão Ultimate do PowerShape, como também pode ser utilizado, como software CAM e

CAE. Relativamente às funcionalidades de modelação, que são as mais importantes de

considerar neste caso de estudo, o Fusion 360 e o PowerShape Ultimate apresentam

algumas diferenças, como podemos verificar pela Tabela 2.

Tabela 2. Comparação das funcionalidades CAD do PowerShape Ultimate e do Fusion 360 [45], [46].

Software PowerShape Ultimate Fusion 360

Modelação por modelo de arames (sketching)

● ●

Modelação por superfícies ● ●

Modelação por sólidos ● ●

Modelação direta (Direct modeling)

● ●

Modelação Paramétrica x ●

Sheet metal x ●

Modelação Mesh ● ●

Modelação Freeform x ●

Através da análise da Tabela 2, podemos conferir que a o Fusion 360 apresenta três

características em falta no PowerShape Ultimate: Modelação Paramétrica, Sheet metal e

Modelação Freefrom.

No entanto, apesar da substituição ser justificada por estes fatores mencionados e

pela diferença significativa de preço, a falta de algumas funcionalidades poderia ainda

causar algumas dúvidas. Desta forma, o facto do Fusion 360 permitir a inclusão de add-ins

no seu programa, através da API criada pela Autodesk, possibilita a compensação dessas

falhas. Isto é, o utilizador pode desenvolver aplicações que realizem as funções das

características que faltam no programa original. Tanto o Fusion 360 como o PowerShape

Ultimate, permitem a adição de add-ins [45], [46].

Outras características vantajosas do Fusion 360 são: a possibilidade de gerar

rapidamente alternativas de design de alto desempenho, a partir de uma única ideia, o

facto de ser suportado tanto por Windows como por MacOS, e a possibilidade de ser

utilizado em cloud. Esta última característica pode ser de grande interesse,

principalmente na situação atual, pois os funcionários podem trabalhar nos projetos da

empresa, mesmo estando separados e fora do espaço físico da empresa. Para além disso,

esta característica torna-o perfeito para projetos colaborativos, já que todos os dados

ficam guardados na mesma plataforma, e quem tiver autorização, pode aceder ao mesmo

projeto, em qualquer lugar. Esses projetos podem ainda ser visualizados na aplicação do


42

Fusion 360 para Android e iOS. A Tabela 3 demonstra uma comparação geral entre os dois

software [45], [46].

Tabela 3. Comparação geral entre o PowerShape e Fusion 360 [45], [46].

Software Powershape Fusion 360

CAD ● ●

CAM x ●

CAE x ●

Windows ● ●

MacOS x ●

Adição de Add-ins ● ●

Funcionamento em Cloud

x ●

Preço (sem IVA) 2245€, 3005€ ou 4690€ 415€

Após esta comparação entre os dois software, foi possível concluir que o Fusion

360, além de apresentar de uma forma geral mais funcionalidades, que o PowerShape,

permite também economizar bastante no investimento necessário, visto que a diferença

entre os preços é no mínimo de 1830 euros, dependendo da versão do PowerShape

escolhida. No caso da indústria de solas de sapato, a versão mais adequada é a Ultimate,

e por isso, esta substituição, economizaria 4275 euros.

Assim, foi importante avaliar outras questões impostas nesta substituição, tais

como: a curva de aprendizagem e respetiva necessidade de formação envolvida, e uma

análise do tempo necessário para modelar, e consequente produtividade.

Para obter as curvas de aprendizagem foi considerado o tempo requerido para

conseguir dominar minimamente bem as funcionalidades CAD dos programas PowerShape

Ultimate e Fusion 360, ou seja, o tempo necessário para se compreender e aprender a

utilizar essas utilidades dos software. Atendeu-se a práticas que demoraram 4 horas por

dia, satisfazendo um total de 32 horas, após 8 dias. Para representar o eixo relativo à

aprendizagem, foi considerada a percentagem de conhecimento obtido, em relação ao

total de funcionalidades CAD, presentes no programa. É importante realçar que houve

maior ênfase na modelação por sólidos.

A curva de aprendizagem está relacionada com o grau de conhecimento adquirido

pelo utilizador em função do tempo dispendido. Na Figura 42 e 43, estão representadas

as possíveis curvas de aprendizagem relativas aos software PowerShape Ultimate e Fusion

360, obtidas através da utilização de ambos os programas.


43

Como podemos verificar pelas curvas, o processo de aprendizagem inicial do

PowerShape requer mais tempo que o do Fusion 360, provavelmente por este último ser

mais intuitivo. Para além disso, para se conseguir trabalhar minimamente bem com as

funcionalidades CAD do programa, o PowerShape requer cerca de 24h de formação,

enquanto o Fusion 360 requer 20h. Assim, foi possível concluir que o Fusion 360 permite

economizar no tempo necessário para formação (cerca de 4h) e consequentemente

economizar investimento.

Outro ponto a considerar é o facto do Fusion 360 poder ser mais facilmente

autodidático, visto que existe um maior número de vídeos de apoio e informação

documentada em relação a este programa, do que para o PowerShape, no site da

Autodesk.

Posteriormente, foi realizada uma análise do tempo necessário para modelar os

mesmos modelos, no PowerShape Ultimate e no Fusion 360, utilizando diferentes tipos de

modelação, de modo a analisar a produtividade permitida por cada um destes programas.

Para obter o valor do tempo necessário foram efetuadas as respetivas modelações em

ambos os programas. É importante referir que este tempo depende da experiência do

utilizador. Escolheu-se a versão Ultimate do software, por ser a versão mais apropriada à

4h 8h 12h 16h 20h 24h 28h 32h

AP

REN

DIZ

AG

EM

TEMPO

POWERSHAPE ULTIMATE

Figura 42. Curva de aprendizagem relativa ao PowerShape Ultimate.

4h 8h 12h 16h 20h 24h 28h 32h

AP

REN

DIZ

AG

EM

TEMPO

FUSION 360

Figura 43. Curva de aprendizagem relativa ao Fusion 360.


44

indústria de solas de sapatos. A Tabela 4 representa uma análise do tempo necessário para

modelar uma peça utilizando modelação por superfícies.

Tabela 4. Análise do tempo necessário para modelar uma peça, utilizando modelação por superfícies.

Software PowerShape

Ultimate Fusion

360

Tempo para modelar a peça

0,23h (14 min.) 0,3h (18 min.)

Estimativa do número de peças realizadas em 1 dia de trabalho (8h)

8h/0,23h ≈ 34 8h/0,3h ≈ 26

Segundo a Tabela 4, um utilizador que utilize modelação por superfícies, no Fusion

360, necessita de aproximadamente mais 23% do tempo que necessitaria para modelar a

mesma peça, caso utilizasse o PowerShape Ultimate.

De seguida, foi realizada a modelação de outra peça, em ambos os programas, desta

vez recorrendo à modelação por sólidos, de forma a avaliar também a produtividade

permitida, por cada um deles, neste tipo de modelação. Os resultados obtidos podem ser

visualizados na Tabela 5.

Tabela 5. Análise do tempo necessário para modelar uma peça, utilizando modelação por sólidos.

Software PowerShape

Ultimate Fusion

360

Tempo para modelar a peça

0,17h (10 min.) 0,12h (7 min.)

Estimativa do número de peças realizadas em 1 dia de trabalho (8h)

8h/0,17h ≈ 47 8h/0,12h ≈ 66

De acordo com a Tabela 5, um utilizador que utilize modelação por sólidos no

PowerShape Ultimate, necessita de mais 29% do tempo que necessitaria para modelar a

mesma peça, caso utilizasse o Fusion 360.

Desta forma, é possível concluir que a escolha do software mais vantajoso, em

termos de produtividade, depende do tipo de modelação a utilizar, sendo que a modelação

por superfícies é mais morosa no Fusion 360, e a modelação por sólidos é mais morosa no

PowerShape Ultimate.


45

Como podemos confirmar pela Figura 44, as solas de sapatos têm de ser

maioritariamente produzidas através de modelação por superfícies, devido às suas formas

mais orgânicas. Assim, tendo em conta este fator, o software mais benéfico para a

indústria de solas de sapatos é o PowerShape Ultimate, já que, para modelar através de

superfícies, necessita de menos 23% do tempo que o Fusion 360, permitindo uma maior

produtividade à empresa.

Em suma, a escolha do software mais conveniente, está dependente das variáveis a

considerar. Se o mais importante for uma maior variedade de funcionalidades, ou o uso

de apenas um software como ferramenta universal CAD, CAM e CAE, o Fusion 360 é o mais

adequado. Se o essencial for a produtividade permitida pela modelação CAD, depende do

tipo de modelação a utilizar, isto é, para modelação por superfícies o mais vantajoso é o

PowerShape Ultimate, enquanto para modelação por sólidos, é o Fusion 360. Assim, esta

decisão também diverge de acordo com o tipo de empresa, pois é necessário avaliar as

características e competências necessárias para decidir qual dos programas é mais

adequado, sendo que para uma empresa de solas de sapatos, o programa mais apropriado

é o PowerShape Ultimate. Por consequência, este fator não apoia a possibilidade de

substituição deste software pelo Fusion 360.

5.3. ANÁLISE SWOT DO FUSION 360

A análise SWOT é uma ferramenta que permite analisar os pontos fortes (S -strengths),

os pontos fracos (W - weaknesses), as oportunidades (O - opportunities) e as ameaças (T

- threats), permitindo analisar a verdadeira situação do sistema a ser avaliado, e onde

precisa se concentrar para melhorar [48]. Assim, foi considerada esta avaliação para o

software Fusion 360.

Figura 44. Exemplos de solas de sapatos obtidas através de modelação por superfícies.


46

• CAD/CAM/CAE incorporados no mesmo software.

• Baixo preço da licença anual.

• Software intuitivo.

• Possibilidade de renderizar e animar o modelo.

• Novas funcionalidades (freeform, sheet metal, design

generativo etc.).

• Possibilidade de incluir Add-ins.

• Funcionamento em cloud.

• Necessidade de procurar soluções alternativas por falta de

determinadas funcionalidades.

• Dificuldade em compreender e utilizar a API.

• Falha em transmitir alguns erros no debug dos scripts e add-

ins.

• Desenvolvimento de processos automáticos moroso.

• O programa trava demasiadas vezes, principalmente em modo

offline.

• Segurança do sistema cloud.

• Necessidade de investir em novas formações.

• Falta de especialistas no programa.

• Mercado competitivo leva a uma maior necessidade de

economizar.

• Diminuição da quantidade de software adquiridos.

• Funcionamento em cloud.

• Possibilidade de desenvolver add-ins.

• API de fácil acesso.

• Novas indústrias e aplicações a utilizar.

• Impressão 3D.

• Publicidade online.

S

W

O

T


47

6. CONCLUSÕES

Esta dissertação teve como principal objetivo avaliar a capacidade do Fusion 360 ser

utilizado como ferramenta universal, para substituir os software CAD, CAM e CAE,

atualmente utilizados pelas empresas.

Para responder a esta questão foi desenvolvido um add-in no Fusion 360, como tentativa

de dar resposta à necessidade da indústria de solas de sapatos, para escalonamento das

mesmas e respetivos moldes, com o intuito de explorar e avaliar o programa e verificar a

sua viabilidade para substituir o software atualmente mais utilizado neste tipo de

indústria, o PowerShape.

Assim, de modo a alcançar este objetivo, foram desenvolvidos vários ficheiros de código,

utilizando a linguagem de programação Python e a API disponibilizada pela Autodesk. Esta

linguagem revelou-se bastante acessível, no entanto, a API revelou-se de difícil

compreensão.

Relativamente ao add-in desenvolvido, não foi possível testar a sua exequibilidade, devido

à incapacidade de resolver o último problema encontrado no debug realizado. Apesar de

terem sido analisadas várias possibilidades de solucionar este problema, a identificação

do mesmo, pela parte do próprio software, não foi suficiente para possibilitar a sua

resolução. Desta forma, conclui-se ser relevante para a Autodesk e para os seus

utilizadores, melhorar as mensagens que descrevem os erros de código e o método debug,

de modo a facilitar a progressão no desenvolvimento dos add-ins, e a tornar o

desenvolvimento de processos automáticos menos moroso. Este fator prejudica a

viabilidade deste programa ser utilizado, pelas empresas, para desenvolver processos

automáticos, já que existem no mercado software com melhores APIs e sistemas de debug.

No entanto, seria interessante voltar a explorar este tema, procurando solucionar o

problema encontrado no desenvolvimento deste add-in, ou procurando alternativas para

desenvolver um add-in com a mesma finalidade, visto que este poderia ser aplicado para

aumentar a produtividade na indústria de solas de sapatos.

A comparação realizada entre os programas, permitiu concluir que o Fusion 360 apresenta

mais funcionalidades, é uma ferramenta mais completa, visto que é CAD, CAM e CAE, é

mais intuitivo, logo de aprendizagem mais fácil, e a licença anual é mais barata. Em

termos da produtividade permitida pela modelação CAD, o Fusion 360 necessita de,

aproximadamente, mais 23% do tempo para modelar através de superfícies, enquanto,

para modelar através de sólidos, o PowerShape Ultimate precisa de mais 29% do tempo.

Considerando que, para desenvolver uma sola de sapato, o tipo de modelação mais

apropriado é por superfícies, devido às suas formas mais orgânicas, para uma empresa

produtora de solas, o PowerShape Ultimate é o programa mais vantajoso, logo, a

substituição deste programa pelo Fusion 360, no caso deste tipo de indústria, não é viável.

Assim, a escolha do software mais benéfico depende das características e competências

necessárias, e do tipo de empresa.


48

Em suma, o Fusion 360 é um programa bastante versátil, que merece ser mais explorado,

e considerado pelas empresas que necessitam de adquirir um software CAD, CAM e/ou

CAE, e até mesmo para substituir os programas que atualmente as empresas utilizam. No

entanto, apresenta características que devem ser aperfeiçoadas, para evitar que o

utilizador necessite de procurar soluções alternativas por falta de determinadas

funcionalidades, e deve melhorar a sua API e sistema de debug, principalmente a

identificação precisa dos erros encontrados, de forma a facilitar o desenvolvimento de

add-ins, de modo a amplificar a sua capacidade de competir com os software presentes

no mercado. No caso da indústria de solas de sapatos, o Fusion 360 ainda não representa

a solução mais benéfica para as empresas, e como tal, a substituição do PowerShape

Ultimate por este programa não é viável.

6.1. TRABALHOS FUTUROS

De forma a estudar o máximo potencial deste software, Fusion 360, seria interessante

continuar a explorar as suas funcionalidades, dando ênfase às mais inovadoras, tais como,

design generativo, modelação freeform e sheet metal. Para além disso, seria também

relevante continuar a investigar a possibilidade de introduzir add-ins no programa,

inclusive para compensar as funcionalidades em falta neste software.

Relativamente à aplicabilidade do Fusion 360, na indústria de solas de sapatos, seria

proveitoso para as empresas, investir numa procura de alternativas para desenvolver este

processo automático, para o escalonamento de solas de sapato, ou até mesmo solucionar

o problema encontrado no add-in desenvolvido nesta dissertação, e verificar a sua

utilidade. Ademais, seria interessante desenvolver o mesmo tipo de add-in para o Fusion

360 e para o PowerShape, e analisar qual foi desenvolvido mais facilmente.


49

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Norcam, “Sobre,” . Available: https://www.norcam.pt/sobre/. [Acesso em Março 2020].

[2] B.Couto, “Aplicação e desenvolvimento em células de fabrico por maquinagem robotizada.,”

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2012.

[3] N.Rodrigues, “Célula Robótica Industrial para aplicação de ferramentas CAD CAM na programação de

robôs,” Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2011.

[4] R. Costa, ““Desenvolvimento de célula robótica para polimento automático de moldes",” Faculdade

de Engenharia da Universidade do Porto, 2017.

[5] Siemens, “Computer-Aided Engineering (CAE),” 2020. Available:

https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/our-story/glossary/computer-aided-

engineering-cae/13112. [Acesso em Março 2020].

[6] D. Cohn, “"Autodesk Fusion 360: Getting Better All The Time",” 2020. Available:

https://www.digitalengineering247.com/article/autodesk-fusion-360-getting-better-all-the-time. .

[Acesso em Março 2020].

[7] IFR, “"Executive Summary World Robotics 2018 Industrial Robots",” 2018.

[8] R. SCHRÖDER, F. d. L. NUNES, C. F. VIERO e F. M. MENEZES, “Análise da Implantação de um Processo

Automatizado em uma Empresa Calçadista: Um Estudo de Caso a Luz do Sistema Hyundai de

Produção e a Indústria 4.0,” 2015. Available:

https://www.revistaespacios.com/a15v36n18/15361819.html. [Acesso em Março 2020].

[9] Infraspeak, “Indústria 4.0: Conceito, Impacto e Desafios,” 2020. Available:

https://blog.infraspeak.com/pt-pt/industria-4-0/. [Acesso em Março 2020].

[10] J. Julião, “Estará o calçado português adaptado à corrida da Indústria 4.0?,” 2019. Available:

https://jornaleconomico.sapo.pt/noticias/estara-o-calcado-portugues-adaptado-a-corrida-da-

industria-4-0-443514. [Acesso em Março 2020].

[11] M. E. Moreira, “Autodesk completa 30 anos com muita história para contar,” 2012. Available:

http://www.bdxpert.com/2012/02/03/autodesk-completa-30-anos-com-muita-historia-para-contar/.

[Acesso em Março 2020].

[12] B. Mongkolpoonsuk, “What is Fusion 360?,” 2017. Available: https://ketiv.com/blog/what-is-fusion-

360/. [Acesso em Março 2020].

[13] K. Maxey, “Fusion 360 Isn’t Just a CAD Tool, It’s Also an Education Platform,” 2018. Available:

https://www.engineering.com/DesignSoftware/DesignSoftwareArticles/ArticleID/17827/Fusion-360-

Isnt-Just-a-CAD-Tool-Its-Also-an-Education-Platform.aspx. [Acesso em Março 2020].


50

[14] FABBALOO, “Autodesk Changes Fusion 360 Free License Terms,” 2019. Available:

https://www.solidsmack.com/cad/autodesk-changes-fusion-360-free-license-terms/. [Acesso em

Março 2020].

[15] Autodesk, “CAD SOFTWARE,” 2020. Available: https://www.autodesk.com/solutions/cad-software..

[Acesso em Abril 2020].

[16] K. Musselwhite, “What is CAD Software? - Definition & Uses,” 2020. Available:

https://study.com/academy/lesson/what-is-cad-software-definition-uses.html. [Acesso em Abril

2020].

[17] Techopedia, “Computer-Aided Design (CAD),” 2020. Available:

https://www.techopedia.com/definition/2063/computer-aided-design-cad. [Acesso em Abril 2020].

[18] H. K. Ault, “3-D Geometric Modeling for the 21 st Century,” Engineering Design Graphics Journal, pp.

32 - 42, 1999.

[19] C. A. Marangos, S. Sundararajan, and T. Staff, ““PART 1 DESIGN COMPUTER-AIDED DESIGN””.

[20] J. Hobbs, “3D Modeling Software or CAD Programs: What Should My Designer Use?,” 2018. Available:

https://www.cadcrowd.com/blog/3d-modeling-software-or-cad-programs/. [Acesso em Abril 2020].

[21] Y. B. K. Nassar, “Building assembly detailing using constraint-based modeling,” em Autom. Construt.,

2003, pp. 365 - 379.

[22] J. MINGS, “The 5 Things That Made Me Take Another Look At Fusion 360,” 2016. Available:

https://www.solidsmack.com/cad/the-5-things-that-made-me-take-another-look-at-fusion-360/.

[Acesso em Abril 2020].

[23] C. ASPINALL, “Autodesk Fusion 360 - is it worth the hype?,” 2018. Available:

https://www.cadspec.co.uk/autodesk_fusion_360_is_it_worth_the_hype. [Acesso em Abril 2020].

[24] J. Landeros, “Should CAD Users Switch to Fusion 360? Why and Why Not?,” 2018. Available:

https://www.engineering.com/DesignSoftware/DesignSoftwareArticles/ArticleID/17308/Should-CAD-

Us%20%20%20%20ers-Switch-to-Fusion-360-Why-and-Why-Not.aspx. [Acesso em Abril 2020].

[25] A. Butcher, “Discover the power of the Fusion 360 CAM capabilities,” 2017. Available:

https://graitec.co.uk/blog/entry/discover-the-power-of-cam-in-fusion-360. [Acesso em Abril 2020].

[26] A2K, “CAD REVIEW: AUTODESK INVENTOR VS SOLIDWORKS,” 2020. Available:

https://www.a2kstore.com/cad-review-autodesk-inventor-vs-solidworks. [Acesso em Abril 2020].

[27] L. Gaget, “Battle of software 2020: Fusion 360 vs SolidWorks,” 2018. Available:

https://www.sculpteo.com/blog/2018/10/24/battle-of-software-fusion-360-vs-solidworks/. [Acesso

em Abril 2020].

[28] M. D. CALÇADO, “Materiais usados na fabricação do calçado,”. Available:

https://museudocalcado.wordpress.com/fabrico-e-componentes-para-calcado/materiais-usados-na-

fabricacao-do-calcado/. [Acesso em Abril 2020].


51

[29] CTB, “Moldação,” 2019. Available: https://www.ctborracha.com/processos/moldação/. [Acesso em

Abril 2020].

[30] CTB, “Vulcanização em Prensa de Injeção,” 2019. Available:

https://www.ctborracha.com/processos/vulcanizacao/prensa-de-injeccao/. [Acesso em Abril 2020].

[31] G. d. S. Coêlho, “DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE PRENSAGEM PNEUMÁTICO PARA

AUTOMAÇÃO DO PROCESSO DE INJEÇÃO DE MOLDES DE CALÇADOS,” Universidade São Francisco,

2008.

[32] S. Editora, Fabricação de matrizes para solado: SENAI-SP Editora, 2015.

[33] G. Freitas, “Metodologia e aplicabilidade da digitalização 3D a laser no desenvolvimento de moldes

para calçados e componentes,” Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2006.

[34] C. H. Ahrens, “Fabricação Assistida Por Computador Aplicada À Produção De Matrizes De Injeção Para

Solados De Calçados,” Universidade Federal De Santa Catarina, 1986.

[35] J. E. J. Espinosa, “Um sistema gráfico interativo para matrizes de solado injetado,” Universidade

Federal de Santa Catarina, 1989.

[36] J. M. Rosário, Automação Industrial, Editora Barauna, 2009.

[37] M. A. Ribeiro, Automação Industrial, Tek Treinamento & Consultoria Ltda, 1999.

[38] L. D. Viccari, “AUTOMAÇÃO DE TESTE DE SOFTWARE ATRAVÉS DE LINHAS DE PRODUTOS E TESTES

BASEADOS EM MODELOS,” PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL, 2009.

[39] Webopedia, “add-in,” 2020. Available: https://www.webopedia.com/TERM/A/add_in.html. [Acesso

em Maio 2020].

[40] Redação, “O que é API?,”. Available: https://canaltech.com.br/software/o-que-e-api/. [Acesso em

Maio 2020].

[41] A. Fernandes, “O que é API? Entenda de uma maneira simples,” 2018. Available:

https://vertigo.com.br/o-que-e-api-entenda-de-uma-maneira-simples/. [Acesso em Maio 2020].

[42] Autodesk, “Welcome to the Fusion 360 API (Application Programming Interface),” 2020. Available:

http://help.autodesk.com/view/fusion360/ENU/?guid=GUID-A92A4B10-3781-4925-94C6-

47DA85A4F65A. [Acesso em Maio 2020].

[43] T. E. Oliphant, “Python for Scientific Computing,” em Computing in Science & Engineering, 2007, pp.

10-20.

[44] L. E. Borges, Python para desenvolvedores, Novatec Editora Ltda, 2014.

[45] Autodesk, “PowerShape,” 2020. Available:

https://www.autodesk.com/products/powershape/overview. [Acesso em Junho 2020].

[46] Autodesk, “Fusion 360,” 2020. Available: https://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview.

[Acesso em Junho 2020].


52

[47] Autodesk, “Compare the features in PowerShape,” 2020. Available:

https://www.autodesk.com/compare/compare-features/powershape. [Acesso em Junho 2020].

[48] B. Isac Gabriel Martins Fernandes, “PLANEJAMENTO ESTRATÉGICO: ANÁLISE SWOT”.


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ANEXOS

ANEXO A: FICHEIRO DE CÓDIGO FUSION360COMMAND.PY (COMPLETO)


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ANEXO B: FICHEIRO DE CÓDIGO ESAPATEIRA.PY (COMPLETO)


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