O CRAVO BEM MODELADO: A Prototipagem Rápida Aplicada Em Instrumentos De
Teclado Antigos
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. ANDRADE, Ana Beatriz Pereira " Professora Assistente Doutora, FAAC/
UNESP;
[email protected]
. BAU, João Silvestre Medeiros " Graduando em Design De Produto, FAAC/
UNESP;
[email protected]
1 RODRIGUES, Osmar Vicente " Professor Assistente Doutor, FAAC/ UNESP;
[email protected]
Resumo:
Trata-se de um Trabalho De Conclusão De Curso (TCC) em fase inicial,
cujo objeto de estudo é a Prototipagem Rápida (PR) aplicada a
instrumentos musicais. O título faz alusão à coleção "O Cravo Bem
Temperado" (alemão: Das Wohltemperierte Klavier), obra de 1722 do
compositor Johann Sebastian Bach (1685 – 1750). Considera-se que a PR,
aliada com a usinagem computadorizada de madeiras (CNC), constitui-se em
tecnologia que reduz o tempo de produção e a economia do material. Um
dos objetivos é a possibilidade de produzir o cravo, instrumento de
teclado antigo e ancestral do piano moderno, com o uso desta nova
ferramenta. Há a intenção de manter os conceitos da tradição artesanal
que marcam este instrumento. Acredita-se na difusão do produto final
para os entusiastas de música antiga.
Palavras-chave: prototipagem rápida, instrumentos musicais, tecnologia,
cravo.
I. Introdução
A motivação inicial do projeto deu-se a partir da verificação das
inúmeras possibilidades que a Prototipagem Rápida (PR) oferece quanto à
estabelecer interfaces e propor resultados práticos. Daí, surge a hipótese
quanto à proposição de relações específicas para a produção de instrumentos
musicais, especificamente o cravo.
Os primeiros instrumentos musicais à corda e com teclado embutido
datam do século XIV, na Europa, tendo origem no clavicórdio. No século XV,
surge a espineta, o virginal e o cravo, este último uma evolução dos dois
primeiros instrumentos; os três apresentavam um novo mecanismo de pinçar as
cordas. Popularizado então do final da Renascença até a criação do
gravicembalo col piano e forte (piano) por volta de 1700, o cravo chegou ao
Brasil em 1552 quando Pero Sardinha aportou na Bahia para organizar a
primeira igreja da colônia.
Sendo um processo aditivo a PR produz modelos e protótipos em camadas
sobrepostas através de desenhos vetoriais. Os resultados dispensam moldes e
o uso de ferramentas manuais, além de operar em conjunto com a usinagem
(subtrativo). Dentre as principais vantagens destacam-se a rapidez e a
precisão de detalhes, a redução de custos relativos de materiais e a
liberdade formal. Assim, considera-se a aplicação desta tecnologia para uma
revisão da produção, ora artesanal, do cravo.
Cabe registrar que algumas das patentes das máquinas de PR tornaram-se
públicas recentemente, o que propiciou não só o barateamento do processo,
mas a ampliação de possibilidades quanto aos resultados. Atualmente, a
união das tecnologias de PR e usinagem é denominada de "Manufatura Rápida"
quando estas fabricam um produto final e não simplesmente seus modelos e
protótipos.
Em Design considera-se a aptidão para buscar soluções para as questões
propostas, sobretudo em termos de projeto e adequação de novas tecnologias,
bem como no caso específico da pesquisa: a multidisciplinaridade.
II. Questões E Hipóteses
Historicamente, quanto à construção, haviam diversas escolas de
manufatura de instrumentos musicais na Europa, portanto, o cravo construído
na Itália é diferente do construído na França, por exemplo. Essa diferença
reside principalmente nas unidades de medidas e proporções definidas.
Assim, levando-se em conta que o Design busca melhorar o desempenho e
a resolução de questões em produtos com o desenvolvimento de projetos,
acredita-se na possibilidade de alinhar medidas e proporções conforme o
Sistema Internacional (SI).
A hipótese principal é a de que seja possível fomentar investimentos
em PR voltada para o campo do Design De Instrumentos Musicais.
Ressalta-se o aspecto da sustentbilidade, visto que há pouco
desperdício no processamento de materiais e na produção com esta
tecnologia, além dos benefícios em termos de custo para o consumidor final.
III. Fundamentação Teórica
Foram selecionados alguns autores para a composição do referencial
teórico inicial, seguindo o caminho da interdisciplinaridade e
classificados em áreas que constituem a base da pesquisa, a saber:
– acerca da história, conceitos, construção e manutenção de
instrumentos de teclado, alguns voltadas especificamente para o cravo;
– em Design e que tratam da Proporção Áurea, da sequência Fibonacci e
suas aplicaçõs na Ciência, a fim do planejamento do projeto;
– agrega-se a Marcenaria, processos de CNC e a PR.
Frank Hubbard (1974) contribui formulando tabelas de medidas, modos de
afinação e compreensão em história da construção do cravo e seus "primos".
Além da introdução histórica, apresenta um rico apêndice de transcrições de
cartas e ofícios originais que agregam valor em aspectos referentes à
Música ao longo de diversos séculos. Pode-se considerar esta obra como
referência fundamental para possíveis desdobramentos. Acrescenta-se os
estudos de Edward Kottick (1992), que apresenta ilustrações e "dicas"
acerca da manutenção do instrumento cravo.
As pesquisas de Peter Bavington (2010) tratam do clavicórdio,
considerando o histórico, repertório e a particularidade de sua construção.
Apresenta partituras para ajudar na compreensão da afinação das cordas.
Contribui para a formulação de hipóteses com intenção de que o produto
final do projeto seja inovador. Já Edwin Ripin e colegas (1989) apresenta
desenhos e esquemas detalhados, incluindo verbetes diretamente relacionados
com todos os tipos de instrumentos de teclado. Para focar na presença do
cravo no Brasil, serão utilizados os autores Luiz Heitor Corrêa Azevedo
(1956), Joseph Scherpereel (1985) e Flausino Rodrigues Vale (1978). Ainda,
György Doczi (2012) e Charles Madden (2005) serão fundamentais para tecer
relações entre a Música e o Design quanto à métodos de fabricação. Esta
última obra deixa claro essas relações, na medida em que o arranjo do
teclado tem base também na Matemática com a Proporção Áurea e a sequência
Fibonacci, como dito anteriormente.
Para tratar de PR e métodos computadorizados de manipulação de
materiais, inclui-se Neri Volpato (2013), além do artigo de Francisco
Alencar, Tomás Barata e Osmar Rodrigues (2012). Volpato apresenta uma
introdução a essas novas tecnologias e enfatiza princípios e benefícios dos
principais processos, detalhando diversas aplicações. Esta análise
bibliográfica será relacionada com a prática em campo a ser realizada no
Centro Avançado de Desenvolvimento De Produtos (CADEP), localizado nas
dependências da Faculdade De Arquitetura, Artes E Comunicação (FAAC) do
campus de Bauru, São Paulo da UNESP.
Considera-se fundamental para compreender os aspectos da indústria
madeireira as pesquisas de Ingo Nennewitz (2012). Trata dos conceitos da
Marcenaria, do funcionamento de equipamentos computadorizados de usinagem
CNC, além de conterem tabelas, fórmulas e padrões que demonstram
possibilidades de interface com outros materiais.
IV. Objetivos
O objetivo principal da pesquisa é desenvolver um projeto de cravo com
uso da PR, mantendo as mesmas características e a qualidade do instrumento
tal como produzido artesanalmente no passado. Especificamente, pretende-se:
a. Desenvolver métodos práticos para a construção do cravo com o uso
de tecnologias computadorizadas;
b. Ampliar o campo de trabalho do Design tecendo relações com a
Música;
c. Demonstrar que a PR pode ser útil em múltiplas áreas do Design De
Produto;
d. Reduzir o custo de produção do instrumento, considerando também que
a PR traz maior precisão, redução no tempo de produção e liberdade formal;
e. Possibilitar que instituições musicais, músicos profissionais ou
leigos amantes de música antiga possam adquirir o instrumento devido a
redução de custo final.
V. Materiais E Métodos
Em princípio, serão utilizados os seguintes materiais:
– SolidWorks 2012 (software);
– Computador notebook com processador Intel Core i3, memória RAM de 4
GB e sistema operacional Microsoft Windows 7, 64-bit;
– Fresadora CNC Roland MDX 540 com 4º eixo rotacional ZCL 540;
– SRP Player (software);
– Fresadora Router CNC 3D Transform 2000/ 2, com mesa de 2550 mm ×
1850 mm;
– Máquina de PR por resina Z Builder Ultra Envision;
– MagicsEnvisiontec Ultra 1.0 (software);
– Perfactory Start Center 2.7 (software).
O plano de atividades inclui leituras e análises bibliográficas, além
de pesquisas e práticas em laboratório.
Inicialmente, pretende-se analisar e avaliar as técnicas artesanais
para a produção do cravo. Serão considerados valores, padrões e proporções
para iniciar o novo projeto com o uso dos softwares. Faz-se necessário
verificar as técnicas de PR adequadas para a manufatura do mecanismo e do
corte da madeira que irá compor o corpo do instrumento.
Os arquivos do modelo virtual serão convertidos para a extensão *.STL
para serem reconhecidos pelos softwares para a prototipagem. Em seguida, o
arquivo será transferido para a edição final do sólido, bem como a correção
de pequenas falhas e o posicionamento da peça usando o SRP Player. Ao
final, pelo menos uma nota será montada e verificados o funcionamento, a
sonoridade e a construção.
Figura 1. CADEP, onde as atividades estão sendo desenvolvidas.
A prática será desenvolvida no CADEP/ UNESP; trata-se de um
laboratório multidisciplinar pioneiro na combinação de tecnologias
convencionais com novas tecnologias digitais de confecção de modelos e
protótipos.
VI. Resultados Iniciais
Os primeiros passos para a produção de um novo projeto de produto
foram:
– uma pesquisa de campo de materiais;
– diversas consultas à bibliografia especializada do instrumento;
– o entendimento dos princípios da Música através de pesquisa na
Internet ou em vídeos alocados no YouTube;
– o início da modelagem virtual de peças ou partes do corpo do
instrumento para posterior prototipagem.
Alguns resultados surgiram durante essas tarefas.
1. Materiais Tradicionais Versus O Mercado Brasileiro
De acordo com Ripin e colegas (1989; p. 4, 5, 243 e 244) e Hubbard
(1974; p. 11, 205 – 209, 235, 236 e 246), o cravo, independente de qual
escola de construção usar como modelo, tinha suas cordas fabricadas em
latão, para os sons mais graves, e ferro, para os mais agudos; um tipo de
latão chamado red brass (com alto teor de cobre) é indicado para os sons
mais graves caso o latão normal não produza um bom timbre no instrumento.
Em umas das configurações, indicou-se usar cobre puro para o mesmo fim.
Atualmente, a maior parte dos construtores modernos substituiu o ferro pelo
aço.
Durante a pesquisa de campo realizada, descobriu-se que hoje os
diâmetros ( ) de fios metálicos são padronizados internacionalmente e
seguem três escalas diferentes: AWG (American wire gauge, escala
estadunidense e a mais comum), BWG (Birmingham wire gauge, sistema
britânico obsoleto ainda em uso) e SWG (standard wire gauge, a versão
britânica moderna). De toda forma, é possível fazer correspondência de
qualquer uma delas com as escalas antigas; no mercado brasileiro predominam
as duas primeiras.
No Brasil, todo fio desses metais, além de zinco e alumínio, é
utilizado apenas na Indústria para usinagem por eletroerosão; são poucos os
fornecedores no país que forneçam aço, latão e cobre para outros fins que
não os industriais.
Através da réplica de um e-mail enviado a Claudio Di Veroli [1], não
foi indicado usar cobre puro; de toda forma, o material foi testado em sete
diferentes espessuras e, como Di Veroli sugeriu, o material não suportou a
tensão da afinação uma vez que era muito maleável. Já o latão testado
manteve a afinação por alguns segundos, apresentando o mesmo problema. A
única liga metálica produzida no Brasil que serviu adequadamente para
produzir sons foi a de aço inoxidável, liga AISI302, em estado recozido
duro, que apresenta resistência à tração de aprox. 600 a 800 N/ mm2.
Sobre o corpo e a estrutura do cravo, Hubbard (1974; p. 38, 39, 176,
177, 199 – 204) levanta que os antigos artesãos construíam sobre as
seguintes madeiras: cipreste, pinho, carvalho, nogueira, cedro e
principalmente de abeto. O autor ainda indica que os construtores modernos
se atenham a usar apenas o abeto (gênero Picea e Abies), pinho (Pinus) e
cipreste (Cupressus).
O pinho e o cedro são encontrados no Brasil. Como substituição,
durante a pesquisa de campo houve a sugestão, por parte dos fornecedores de
madeiras nacionais, de uso da caixeta e do cedrinho, além do angico, para
substituir essas madeiras. Também foi orientado fazer testes com MDF e
laminado de bambu como alternativas sustentáveis.
2. Adaptação Dos Modelos 3D Às Dimensões Das Máquinas
Figura 2. Teclado reduzido e adaptado para usinagem na Router.
Ao estudar as máquinas de PR notou-se na necessidade de diminuição das
dimensões e da racionalização de peças para se realizar a prototipagem; o
motivo é dado pelo custo-benefício da produção.
VII. Conclusões Preliminares
Através da pesquisa de campo é possível perceber as relações entre o
Design e a Música, seja através dos cálculos do projeto ou da estética
artesanal do cravo antigo. Interessante notar que há um mercado de fios
metálicos para instrumentos musicais a ser suprido, sem contar que mesmo
assim é possível utilizar produtos industriais nacionais, como a liga de
aço citada anteriormente, para a confecção do corpo sonoro do instrumento.
A adaptação das medidas estudadas possibilita sua prototipagem/
usinagem de maneira a baratear o custo-benefício, além de que essa redução
e racionalização de peças acarreta no redesign dessas partes dentro do
projeto de produto como um todo. Necessita-se, ainda, de mais testes de
materiais, principalmente aqueles com apelo à sustentabilidade.
VIII. Referências
ALENCAR, F.; BARATA, T. Q. F.; RODRIGUES, O. V. Combining Rapid Prototyping
With More Conventional Production Processes. In: 5th International PMI
Conference Proceedings; vol. 1. Ghent, Bélgica: University College Ghent;
2012.
AZEVEDO, L. H. C. 150 Anos De Música No Brasil, 1800-1950. Rio De Janeiro,
Brasil: José Olympio; 1956
BAVINGTON, P. Clavichord Tuning And Maintenance. London, Reino Unido:
Keyword Press; 2010
DOCZI, G. O Poder Dos Limites: Harmonias E Proporções Na Natureza, Arte E
Arquitetura. São Paulo, Brasil: Publicações Mercuryo; 2012
HUBBARD, F. Three Centuries Of Harpsichord Making. Cambridge, Estados
Unidos: Harvard University Press; 1974
KOTTICK, E. L. The Harpsichord Owner's Guide: A Manual For Buyers & Owners.
Chapel Hill, Estados Unidos: The University Of North Carolina Press; 1992
NENNEWITZ, I. &al. Manual De Tecnologia Da Madeira. São Paulo, Brasil:
Blucher; 2012
MADDEN, C. Fib And Phi In Music: The Golden Proportion In Musical Form.
Salt Lake City, Estados Unidos: High Art Press; 2005
RIPIN, E. M. &al. The New Grove Musical Instruments Series: Early Keyboard
Instruments. London, Reino Unido: W. W. Norton & Company; 1989
SCHERPEREEL, J. A Orquestra E Os Instrumentistas Da Real Câmara De Lisboa
De 1764 A 1834. Lisboa, Portugal: Fundação Calouste Gulbenkian; 1985
VALE, F. R. (1936) Elementos Do Folclore Musical Brasileiro. Rio De
Janeiro, Brasil: Companhia Editora Nacional; 1978
VOLPATO, N. (ed.) &al. Prototipagem Rápida: Tecnologias E Aplicações. São
Paulo, Brasil: Blucher; 2013.
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[1]. Endereço eletrônico: .
