Tecnologias 3D de baixo custo aplicadas ao patrimônio : possibilidades e limitações na produção de réplicas de ornatos em estuque

Abstract

O objetivo desta pesquisa foi verificar a adequação de tecnologias 3D de baixo custo para uso na produção de réplicas de ornatos arquitetônicos produzidos em estuque, em comparação com tecnologias de mais alto custo mas com maior precisão dimensional. Trata-se de um estudo de abordagem qualitativa e quantitativa e de natureza aplicada dividido em nove etapas, a saber: planejamento inicial; fundamentação teórica; definição da amostra; digitalização tridimensional por fotogrametria; avaliação dos modelos digitais tridimensionais; produção de réplicas por manufatura aditiva; produção de moldes; produção de réplicas e avaliação das réplicas. Teve como amostra uma gárgula presente nos balcões das janelas do Museu do Doce e um ornato na entrada da sede do Museu de Arte Leopoldo Gotuzzo em Pelotas/RS. Os instrumentos usados para obtenção das imagens para reconstrução fotogramétrica foram um smartphone Motorola Edge 20 e dois notebooks foram utilizados para a reconstrução digital dos ornatos. Os programas selecionados para a geração dos modelos tridimensionais digitais foram: Colmap, Meshroom, Regard3D, Multi-View Environment e MicMac. Também foram selecionados os aplicativos para Android Polycam, Scann3D e Kiri Engine. Os modelos dos ornatos obtidos por fotogrametria foram comparados com modelos digitalizados por luz estruturada pelo parâmetro de desvio quadrático médio (RMS). As réplicas dos ornatos foram produzidas por moldagem em silicone a partir dos modelos impressos por extrusão de material e estereolitografia mascarada por tela de cristal líquido, sendo esta última definida como padrão de referência. A avaliação das réplicas foi realizada por meio de análise visual comparativa entre as peças produzidas com baixo custo frente às peças com as tecnologias de referência. O RMS denotou a discrepância dimensional do modelo obtido por fotogrametria em relação ao modelo tridimensional de referência digitalizado por luz estruturada. Os melhores modelos obtidos por fotogrametria em relação ao modelo de referência foram os produzidos pelo Colmap, pelo Meshroom e pelo Kiri. Entretanto, o modelo do Kiri apresentou uma menor necessidade de pós-processamento digital, com menos áreas para reconstrução. Assim sendo, os modelos gerados por ele foram escolhidos para produção de ambas as réplicas. Pode-se concluir que, dependendo das caraterísticas do projeto em questão, as tecnologias 3D de baixo custo podem entregar resultados comparáveis a tecnologias de mais alto custo e com maior precisão dimensional.

The objective of this research was to verify the suitability of low-cost 3D technologies for use in the production of replicas of architectural ornaments produced in stucco, in comparison with higher-cost technologies of greater dimensional precision. This is a study with a qualitative and quantitative approach and of an applied nature divided into nine stages, namely: initial planning; theoretical foundation; sample definition; three-dimensional scanning by photogrammetry; evaluation of three-dimensional digital models; production of replicas by additive manufacturing; mold production; production of replicas and evaluation of replicas. The sample included a gargoyle present on the window balconies of the Museu do Doce and an ornament at the entrance to the Museu de Arte Leopoldo Gotuzzo headquarters in Pelotas/RS. The instruments used to obtain images for photogrammetric reconstruction were a Motorola Edge 20 smartphone and two notebooks were used for digital reconstruction of the ornaments. The programs selected to generate the digital three dimensional models were: Colmap, Meshroom, Regard3D, Multi-View Environment and MicMac. Applications for Android, Polycam, Scann3D and Kiri Engine were also selected. The models of the ornaments obtained by photogrammetry were compared with models digitized by structured light using the mean square deviation (RMS) parameter. The replicas of the ornaments were produced by silicone molding from the models printed by material extrusion and stereolithography masked by a liquid crystal screen, the latter being defined as the reference standard. The evaluation of the replicas was carried out through comparative visual analysis between parts produced at low cost compared to parts using reference technologies. The RMS denotes the dimensional discrepancy of the model obtained by photogrammetry in relation to the three-dimensional reference model digitized by structured light. The best models obtained by photogrammetry in relation to the reference model were those produced by Colmap, Meshroom and Kiri. However, the Kiri model presented less need for digital post-processing, with fewer areas for reconstruction. Therefore, the models generated by him were chosen to produce both replicas. It can be concluded that, depending on the characteristics of the project in question, low-cost 3D technologies can deliver results comparable to higher-cost technologies with greater dimensional precision.