Ecologia de Fonte Aberta
Resumo
Este projeto, no momento, objetiva a construção de 6 máquinas dentro de um conjunto de ~ 50 propostas pelo projeto Ecologia de Fonte Aberta: uma prensa de tijolos de terra; um trator; um pulverizador de solo, um power cube (gerador), uma impressora 3D e uma mesa CNC multifunções.
As 50 máquinas propostas são aquelas que se pensa serem essenciais para a construção, do zero, de uma nova civilização. Com efeito, o objetivo é “reiniciar” a civilização, a nível local, usando todo o potencial humano que, nas condições atuais, se encontra sub-utilizado.
Este reinício se baseia em princípios sólidos. O mais importante deles é a sustentabilidade, entendida aqui na sua verdadeira acepção, sendo baseada em uma responsabilidade planetária, isto é, em respeito para com o planeta e com todos os seres vivos nele existentes. A Ecologia é assim um princípio fundamental, pois todo o projeto começa com um estudo e uma reflexão aprofundada das causas, dos efeitos e das relações que um ser vivo/produto/tecnologia tem ou terá com o seu meio envolvente.
Objetivamos com este projeto demostrar a possibilidade de construir tecnologias de ponta a baixo custo, diminuindo a barreira de acesso a este tipo de tecnologias por potenciais criadores e empreendedores. Estas 6 tecnologias foram escolhidas por terem um potencial de transformação econômica e social alto. Pretendemos abrir ao público, neste wiki, tanto o conhecimento adquirido com este projeto, como o acesso direto às máquinas que forem construídas, no Campus IFPR - Foz do Iguaçu, de forma a estimular o potencial criativo e de livre-empreendedorismo das comunidades da nossa região.
Inspiração
Ted Talk do Marcin, fundador do projeto OSE
Impressora 3D D3D Promotional Video
Primeiro boot camp OSE
Links úteis
Desenvolvimento
O conjunto de 6 máquinas que queremos construir neste projeto fazem parte do chamado Civilization Starter Kit ( CVS), que inclui 4 máquinas e foi lançado na sua versão 0.01 no final de 2011.
O CVS é formado por uma prensa de tijolos de terra, uma colhedora de solo, um trator e um power cube. Adicionamos a este conjunto mais duas máquinas CNC, que permitem uma prototipagem rápida: a impressora 3D, e uma máquina CNC que poderá ter três tipos de cabeça de corte: fresadora, cortadora e LASER.
O custo total das seis máquinas é estimado em cerca de 16.200 USD (preços de 2012 - 15.800) em materiais, ou seja, ~ 50.000 reais. Fazendo uma comparação direta com preços típicos disponíveis no mercado, estimamos uma poupança total na ordem de 6.3x, considerando um valor de 102.100 dólares, estimado a partir da página web do OSE (Estimativa). Vamos agora detalhar cada uma delas.
O power cube é um gerador modular que fornece energia a todas as máquinas do GVCS. Assim sendo, é uma máquina com alta prioridade para ser construída. Escolhemos a versão VII, que é a mais bem documentada. Esta versão é alimentada por um motor a gasolina/etanol de 28 cv, contectada a uma bomba hidráulica, providenciando assim potência hidráulica de alta pressão, com mangueiras de ligação rápida, permitindo intercambiar as ligações entre uma máquina e outra rapidamente. A Figura abaixo mostra um infográfico de um power cube versão VII. O power cube está pensado como uma fonte de energia compacta, portátil, flexível e fácil de manter e reparar, sendo fácil acessar a qualquer componente a fim de o substituir. É possível também ligar vários power cubes de forma a aumentar a sua potência hidráulica, para máquinas mais pesadas. O custo dos componentes de um power cube é hoje de ~ 850 dólares, a que corresponde ~ 2700 reais.
A prensa de tijolos de terra é uma prensa do tipo vertical onde o solo é colocado no topo do seu funil onde chegará na gaveta de carregamento do solo. Esta gaveta, em um primeiro momento, é aberta levando o solo até à câmara de compressão. A gaveta fecha e o cilindro principal da máquina comprime o solo. Num segundo momento, a gaveta de carregamento vai abrir novamente, ejetando o tijolo feito para fora da máquina2. Podemos observar uma ilustração da prensa de tijolos (em Inglês - protótipo 4) na Figura 2. Os tijolos de terra comprimida oferecem várias vantagens como material de construção. Como são feitos de terra local, embaratecem imenso a construção, eliminando também os custos de transporte de tijolos convencionais. Estes tijolos são muito resistentes e isolam tanto o calor como o som, fazendo com que os edifícios construídos com eles tenham alta eficiência energética. Esta máquina foi batizada como Libertador devido ao fato de ela poder libertar as pessoas do elemento que mais pesa no custo de vida, ou seja, a habitação. Neste contexto, é interessante apresentar o caso de um grupo de jovens de 13 anos que aprenderam a construir o Libertador para construírem a sua escola4. O desenho da prensa está quase chegando à sua primeira versão final. Usando esta prensa, duas pessoas podem construir uma parede redonda com 1.80 m de altura e 6.1 m de diâmetro em 8 horas, com uma espessura de 30 cm. Os blocos feitos por esta máquina pesam em média 11.3 kg, e o seu tamanho típico é de 10x15x30 cm. A altura pode variar entre 2,5 e 10 cm. O custo dos materiais de construção pode variar entre 3000 e 6500 USD, dependendo da versão e do processo de fabrico. Estes valores correspondem a cerca de 9.600 a 20.800 reais respectivamente.
O subsolador, usado como máquina agrícola, tem como função mobilizar o subsolo com o objetivo de quebrar áreas compactadas do solo e assim arejá-lo, tornando-o mais bem preparado para ser semeado. A Figura abaixo mostra o design do protótipo I do subsolador. Esta máquina consiste em uma série de lâminas rotatórias que penetram no solo, empurrando o solo solto para a pá de forma a ser recolhida e posteriormente depositada na máquina de tijolos. O subsolador deste projeto serve prioritariamente para recolher solo mecanicamente com o objetivo de alimentar a prensa de tijolos de terra. O subsolador também poderá também funcionar como misturador de terra, permitindo adicionar um percentual de cimento ou cal à mistura antes desta ser introduzida na máquina de tijolos. O custo estimado para esta máquina é de cerca de 1000 dólares, que corresponde, no câmbio atual, a cerca de 3200 reais.
O trator do projeto, também chamado de Lifetrac (ver Figura abaixo), é um trator de fonte aberta, multi-tarefa e de baixo custo, sendo a espinha dorsal para muitas das tecnologias do GVCS. O trator está já na versão VI, estando todas as versões inseridas num set de construção pensado para incluir outros meios de transporte como o bulldozer, o carro e a caminhonete de fonte aberta. A versão III do Lifetrac é aquele que está mais bem documentado, sendo a versão que será escolhida para este projeto. Como em outros designs, o trator é pensado para ser durável por décadas, ser escalável, modular, e com manutenção simples. O custo dos componentes é de aproximadamente 6.300 USD, o que dará cerca de 21.150 Reais.
A impressora 3D é uma máquina que permite construir objetos físicos camada a camada, a partir de diferentes materiais (primariamente plásticos, mas também metais, borrachas, barro, plasticina e materiais compósitos) usando diferentes técnicas de deposição. Podemos ver o modelo OSE da impressora 3D na Figura abaixo.
A impressora usa motores de passo elétricos de forma a movimentar uma cabeça de impressão nos eixos X, Y e Z. Um motor adicional alimenta a cabeça de impressão com o material a ser depositado (normalmente um tipo de plástico). O software que controla a impressora transforma os modelos 3D criados, por exemplo, em um programa CAD, em instruções camada a camada para a impressora. Este é um instrumento com um alto impacto potencial na forma como pensamos e concebemos a fabricação de bens físicos, pois possibilita a construção de qualquer objeto físico a partir de materiais comuns.
O nosso objetivo é construir uma impressora de baixo custo (< $1000 USD) baseada nos modelos criados pela RepRap [11,12] (self replicating rapid prototyper). O nosso modelo de referência é o RepRap Prusa Mendel. Esta impressora pode usar diferentes tipos de materiais poliméricos e tem como característica principal poder replicar uma grande parte das peças de si própria, permitindo construir facilmente mais impressoras a partir do primeiro protótipo.
As máquinas CNC que queremos aqui estudar incluem a máquina de corte frio (fresadora), de corte a plasma e a laser. Pretendemos estudar estas máquinas de forma a conseguirmos convergir para um desenho de mesa que possa incluir todas as capacidades destas máquinas em um único instrumento, permitindo, a troca da cabeça de corte e de impressão, a exemplo do que já é feito em fonte aberta [16] e comercialmente [17]. A Figura 6 mostra as características básicas de uma máquina deste tipo: a cabeça de corte intercambiável, permitindo o corte de diferentes materiais (madeiras, plásticos, metal), o controlador de fonte aberta e uma estrutura mecânica robusta. A implantação do controle numérico computadorizado permite aumentar a eficiência produtiva de forma muito significativa, possibilitando a prototipagem rápida de qualquer máquina na lista do GVCS. Por essa razão, o desenvolvimento ou aquisição deste tipo de máquinas é prioritário. Estimamos um custo de 10.000 reais para a construção desta máquina.
