Estudo biomimético de estruturas naturais presentes nas frutas tropicais para o desenvolvimento de projetos de design bioinspirados
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/47634 |
Resumo: | Na natureza, encontra-se uma infinidade de estruturas biológicas que desempenham a função de proteção e resistência mecânica. As cascas das frutas apresentam-se como verdadeiras embalagens naturais, visto que elas protegem, envolvem, armazenam e desempenham função de proteção. Nelas encontramos diversos arranjos celulares que vêm se desenvolvendo ao longo de milhões de anos para ter uma alta performance estrutural. A proteção direta e indireta contra danos mecânicos ou outras influências ambientais negativas nas frutas, envolvem resistência à colisão, amortecimento e dissipação de energia. A biomimética é descrita como a colaboração interdisciplinar entre o estudo da biologia e a tecnologia ou de outras disciplinas de inovação, como o design, com a finalidade de resolver desafios técnicos por meio do estudo das funções e estratégias encontradas nos sistemas biológicos. Esta pesquisa teve como objetivo estudar as disposições naturais celulares, encontradas nas frutas tropicais, para a abstração e prototipação de uma estrutura bioinspirada com propriedades de amortecimento e absorção de impacto. Como método de exploração inicial, a observação da microscopia óptica permitiu observar e identificar os tipos celulares presente no pericarpo e dessa maneira selecionar os frutos. Com auxílio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), utilizando o método da crio-fratura, observou-se a morfologia e anatomia vegetal. O uso da Microtomografia computadorizada (Micro-CT) para a observação estrutural por meio não invasivo, a análise de materiais e a reconstrução tridimensional, evidenciou a conformação celular tridimensional e tornou possível a abstração da estrutural natural. Como resultado, esse estudo traz a prototipação em 3D de uma estrutura natural bioinspirada com propriedades visíveis de amortecimento e compactação. A conclusão da pesquisa aponta para a potencialidade do designer de se comunicar com a biologia e com as ferramentas tecnológicas aprofundando o entendimento sobre a natureza e correlacionando princípios estruturais-funcionais biológicos com as necessidades humanas. |
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OLIVEIRA, Antônio Roberto Miranda dehttp://lattes.cnpq.br/7029604724644621http://lattes.cnpq.br/9138096051015150ARRUDA, Amilton José Vieira deLANGELLA, Carla2022-11-17T13:35:01Z2022-11-17T13:35:01Z2022-09-01OLIVEIRA, Antônio Roberto Miranda de. Estudo biomimético de estruturas naturais presentes nas frutas tropicais para o desenvolvimento de projetos de design bioinspirados. 2022. Tese (Doutorado em Design) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2022.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/47634Na natureza, encontra-se uma infinidade de estruturas biológicas que desempenham a função de proteção e resistência mecânica. As cascas das frutas apresentam-se como verdadeiras embalagens naturais, visto que elas protegem, envolvem, armazenam e desempenham função de proteção. Nelas encontramos diversos arranjos celulares que vêm se desenvolvendo ao longo de milhões de anos para ter uma alta performance estrutural. A proteção direta e indireta contra danos mecânicos ou outras influências ambientais negativas nas frutas, envolvem resistência à colisão, amortecimento e dissipação de energia. A biomimética é descrita como a colaboração interdisciplinar entre o estudo da biologia e a tecnologia ou de outras disciplinas de inovação, como o design, com a finalidade de resolver desafios técnicos por meio do estudo das funções e estratégias encontradas nos sistemas biológicos. Esta pesquisa teve como objetivo estudar as disposições naturais celulares, encontradas nas frutas tropicais, para a abstração e prototipação de uma estrutura bioinspirada com propriedades de amortecimento e absorção de impacto. Como método de exploração inicial, a observação da microscopia óptica permitiu observar e identificar os tipos celulares presente no pericarpo e dessa maneira selecionar os frutos. 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Fruit peels are true natural packaging, since they protect, wrap, store, and perform protective functions. In them we find several cellular arrangements that have been developed over millions of years to have a high structural performance. The direct and indirect protection against mechanical damage or other negative environmental influences in fruit involves collision resistance, cushioning, and energy dissipation. Biomimetics is described as the interdisciplinary collaboration between the study of biology and technology or other innovation disciplines, such as design, in order to solve technical challenges by studying the functions and strategies found in biological systems. This research aimed to study the natural cellular arrangements, found in tropical fruits, for the abstraction and prototyping of a bioinspired structure with cushioning and impact absorption properties. Through optical microscopy, it was possible to observe and identify the cell types, present in the pericarp, thus selecting the fruits, as a method of initial exploration. With the aid of Scanning Electron Microscopy (SEM), using the cryo-fracture method, the morphology and plant anatomy was observed. The use of Computerized Microtomography (Micro- CT), for structural observation by non-invasive means, material analysis and three-dimensional reconstruction, thereby evidencing the three-dimensional cellular conformation and making possible the abstraction of the natural structural. As a result, this study brings the 3D prototyping of a bioinspired natural structure with visible damping and compaction properties. The conclusion of the research points to the potential of the designer to communicate with biology and technological tools deepening the understanding of nature, correlating biological structural-functional principles with human needs.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em DesignUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPlanejamento e Contextualização de ArtefatosBiomimética; BioinspiraçãoEmbalagens naturaisFrutaAmortecimentoAnatomia vegetalEstudo biomimético de estruturas naturais presentes nas frutas tropicais para o desenvolvimento de projetos de design bioinspiradosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Antônio Roberto Miranda de Oliveira.pdfTESE Antônio Roberto Miranda de Oliveira.pdfapplication/pdf12235511https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/47634/1/TESE%20Ant%c3%b4nio%20Roberto%20Miranda%20de%20Oliveira.pdf37c2106071b2c1d9dd0f308f7fe3ece3MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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