De componentes isolados a um conjunto de mobiliário

Até aqui, modelaste peças soltas: uma prateleira, uma lateral, uma gaveta. Um conjunto (assembly) junta essas peças, mais ferragens e acessórios, num só modelo que se comporta como o móvel real.

• Um armário é um conjunto de laterais, prateleiras, costas, portas, dobradiças e puxadores.
• Modelar o conjunto obriga a pensar em como as peças se tocam e se movem umas em relação às outras.
• É a competência central desta UC: analisar desenhos e especificações técnicas para modelar conjuntos em CAD 3D.

O objetivo final não é só desenhar, é validar que o móvel monta e funciona antes de ir para a oficina.

Materiais e processos de fabrico

Modelar um conjunto sem conhecer o material é desenhar às cegas. Cada material impõe espessuras, tolerâncias e tipos de ligação diferentes.

• Madeira maciça: anisotrópica; a retração tangencial é cerca do dobro da radial e a longitudinal é desprezável. Teor de água usual em interior: 8 a 12 %.
• Derivados: aglomerado (partículas), MDF (fibras), contraplacado (folhas com o fio cruzado, em número ímpar). Espessuras comerciais frequentes: 16 e 19 mm, entre outras; confirmar sempre no catálogo.
• Processos: corte (a serra consome largura), orlagem (a orla soma espessura), furação do sistema 32, maquinação CNC (cantos interiores com o raio da fresa), colagem, acabamento.
• O modelo CAD descreve a peça acabada; a lista de corte corrige orlas e sobremedidas.

Explicar a importância dos processos de fabrico no design e na funcionalidade do conjunto é uma aptidão avaliada nesta UC.

Ler o desenho antes de modelar

• Método europeu (1.º diedro): a planta fica por baixo do alçado principal; a vista lateral esquerda fica à direita do alçado. Confirmar o símbolo na legenda.
• Cotas em milímetros, sem unidade, e sempre com a medida real, seja qual for a escala.
• Escalas normalizadas: 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50; ampliação 2:1, 5:1, 10:1.
• Balões e lista de peças: quantos componentes, quantas repetições, material, espessura, sentido do fio.
• O que se move (portas, gavetas) e até onde; que folgas o desenho pede.

Configuração da área gráfica e do desenho

Antes de desenhar, configura-se o ambiente de trabalho para que o modelo saia correto à primeira.

• Unidades: milímetros; as casas decimais mostradas são só apresentação (a precisão interna não muda).
• Sistema de coordenadas: origem coerente com a peça principal e o mesmo eixo "para cima" em todos os ficheiros.
• Modelos (templates) de peça, montagem e desenho, com propriedades (designação, material, espessura) que alimentam a lista de peças.
• Pastas e biblioteca: caminho da biblioteca de componentes; desempenho: modos simplificados para montagens grandes.
• Navegação: orbitar, deslocar, aproximar, vistas normalizadas, arame, transparência e cortes dinâmicos.

A configuração da área gráfica e do desenho é um dos conhecimentos centrais desta UC, e o primeiro passo de qualquer projeto novo.

Espaço de peça vs espaço de montagem

• No ambiente de peça, modela-se um componente isolado.
• No ambiente de montagem (assembly), os componentes são referenciados, não redesenhados: o software mantém a ligação ao ficheiro original.
• Uma alteração à peça original propaga-se automaticamente ao conjunto (associatividade).
• Guardar todos os ficheiros da mesma montagem na mesma pasta de projeto, com nomes claros, evita ligações partidas.

Importação de componentes 3D

Um conjunto raramente é feito só de peças modeladas de raiz. Muitas vezes importam-se ferragens, puxadores e acessórios de catálogos de fabricante.

• STEP: o formato neutro mais usado; sólido exato, sem histórico. Parasolid: sólido exato. IGES: pode chegar como superfícies soltas.
• STL e OBJ são malhas de triângulos: sem faces planas nem eixos verdadeiros, fracos para relações de montagem.
• Ao importar, confirmar escala, unidades e orientação, e medir uma dimensão conhecida do catálogo.
• Um componente importado chega como corpo "mudo": forma certa, sem árvore de operações.

Preparar o componente importado

• Verificar se a origem e os eixos do componente importado são coerentes com o resto da montagem.
• Simplificar geometria desnecessária (roscas detalhadas, texto gravado) para não sobrecarregar o modelo.
• Confirmar que os pontos de fixação (furos, encaixes) estão nas posições certas para a peça de madeira.
• Renomear o componente de forma clara, a referência do fabricante fica na descrição.

Um componente bem preparado poupa tempo a toda a equipa que reutilizar o mesmo ficheiro.

Criar uma montagem do zero

O fluxo típico para criar um conjunto novo:

1. Abrir um ficheiro de montagem vazio, com as unidades do projeto.
2. Inserir a primeira peça, fixando-a à origem (torna-se a referência de todas as outras).
3. Inserir as restantes peças e ferragens, uma a uma.
4. Aplicar relações de montagem entre cada par de componentes.
5. Verificar graus de liberdade e colisões antes de fechar o modelo.

A primeira peça fixada é a âncora do conjunto: todo o resto se posiciona em relação a ela.

Ascendente, descendente e subconjuntos

• Ascendente (bottom-up): peças feitas cada uma no seu ficheiro e depois montadas. Bom para ferragens e peças-tipo.
• Descendente (top-down): peças desenhadas no contexto da montagem; a prateleira toma a largura do vão entre laterais.
• Risco do descendente: referências externas em cadeia. As referências correm num só sentido, da estrutura para os pormenores.
• Subconjunto: uma montagem dentro de outra (a gaveta completa). Alterar o original muda todas as instâncias; para a gaveta deslizar no conjunto principal, o subconjunto tem de ser flexível.

Criação de montagem a partir de blocos

Técnica descendente para a fase de conceito: primeiro um esboço de implantação 2D, depois as peças 3D.

1. Desenhar o móvel em alçado ou corte, com um bloco de esboço por peça (lateral, tampo, base, prateleira).
2. Relacionar os blocos entre si e movê-los para testar proporções e mecanismos em 2D.
3. Criar uma peça a partir de cada bloco e dar-lhe espessura (no SOLIDWORKS, comando Make Part from Block).
4. Mudar uma cota do esboço muda as peças 3D ligadas a ele.

O que são relações de montagem

Uma relação de montagem (mate/constraint) define como dois componentes se posicionam e se comportam um em relação ao outro.

• Sem relações, cada peça flutua livremente no espaço 3D.
• As relações removem graus de liberdade, aproximando o modelo virtual do comportamento real do móvel.
• É a base de tudo o resto: sem relações corretas, não há vista explodida nem simulação que faça sentido.

Executar diferentes tipos de relação de montagem de conjuntos de componentes é uma aptidão central da UC.

Tipos de relações de montagem

Paralela e perpendicular só fixam orientação: para encostar peças usa-se coincidente.

Relações de limite e relações mecânicas

• Limite de distância ou de ângulo: o valor varia entre um mínimo e um máximo. A gaveta desliza entre 0 e o curso da corrediça; a porta abre entre 0° e o ângulo da dobradiça.
• Relações mecânicas: engrenagem, pinhão e cremalheira, came, parafuso (helicoidal). Ligam o movimento de dois componentes.
• Em mobiliário: mesas extensíveis, camas rebatíveis, cadeiras reclináveis, móveis elevatórios.
• As relações mecânicas não substituem as padrão: cada roda tem de estar presa ao seu eixo por uma concêntrica.

Graus de liberdade

No espaço 3D, um componente livre tem seis graus de liberdade: três translações (X, Y, Z) e três rotações em torno desses eixos.

• Cada relação de montagem remove um ou mais graus de liberdade.
• Um componente totalmente definido tem zero graus de liberdade livres, fica fixo, mesmo sem estar formalmente "fixado".
• Um componente subdefinido ainda se move, o que pode ser propositado (uma gaveta que desliza) ou um erro de modelação.

Antes de fechar uma montagem, confirma-se quantos graus de liberdade ainda estão livres e porquê.

Verificar os graus de liberdade

• O software mostra, por norma, o estado de cada componente na árvore de montagem (fixo, totalmente definido, subdefinido).
• Um componente sobredefinido (com relações contraditórias) gera erro e impede o funcionamento correto do modelo.
• Arrastar manualmente um componente é o teste rápido, o que se move é o que está livre.
• Documentar, no dossiê do projeto, quais os graus de liberdade deixados propositadamente livres (portas, gavetas, elementos amovíveis).

Contar graus passo a passo

Lateral presa à base fixa por três coincidências em faces perpendiculares entre si:

• Total 3 + 2 + 1 = 6, não 9: cada relação só retira o que ainda estava livre.
• Porta simplificada: concêntrica (4) + coincidente de altura (1) = 5; sobra 1 rotação.
• Gaveta: coincidente de apoio (3) + coincidente lateral (2) = 5; sobra 1 translação.

Comandos de movimentação de componentes

Mesmo com relações aplicadas, é preciso mover componentes durante a montagem, para testar, ajustar ou posicionar antes de relacionar.

• Mover livremente: arrastar um componente dentro dos graus de liberdade que ainda tem.
• Rodar componente: testar rotações antes de fixar uma relação de ângulo.
• Mover ao longo de um eixo ou plano: deslocamento controlado, útil para simular o funcionamento de uma gaveta.
• Mover com deteção de colisões: o movimento para, ou o programa avisa, quando uma peça toca noutra.
• Nomes variam: Move Component e Rotate Component no SOLIDWORKS, Free Move e Free Rotate no Inventor.

Editar conjuntos, incluindo mover e ajustar componentes já relacionados, é uma aptidão avaliada nesta UC.

Editar um conjunto já montado

• Substituir componente: trocar uma peça por outra mantendo as relações, se as referências geométricas coincidirem.
• Ocultar: esconde no ecrã, mas a peça continua no cálculo e, em regra, na lista de peças.
• Suprimir: retira temporariamente a peça do cálculo e, na maior parte dos programas, da lista de peças; é reversível.
• Editar a peça a partir da montagem: abrir o componente em contexto, para ajustar sem sair do conjunto.
• Alterar uma relação existente em vez de a apagar e recriar, poupa tempo e mantém o histórico organizado.

Referências geométricas na montagem

As relações de montagem apoiam-se sempre em referências geométricas: faces, arestas, vértices, eixos e planos.

• Face: superfície plana ou curva, usada em coincidências e distâncias.
• Aresta e vértice: usados quando a face não chega para definir a posição.
• Eixo: linha imaginária ao centro de um furo ou cilindro, essencial em relações concêntricas.
• Planos de origem de cada peça: não dependem da forma, dão as relações mais robustas.
• Plano de referência auxiliar: criado quando a peça não tem uma face útil no sítio certo.

Uma relação feita a uma face que depois desaparece (um chanfro, uma fresagem) fica "sem referência": escolher bem a referência é o que torna a montagem estável quando a peça é editada.

Planos e eixos de referência auxiliares

• Quando a geometria da peça não oferece uma referência direta, cria-se um plano ou eixo auxiliar.
• Úteis para posicionar ferragens no meio de um painel, ou a uma distância exata de um bordo.
• Um plano de referência bem nomeado (ex.: "plano central da gaveta") facilita a manutenção do modelo.
• Referências auxiliares também apoiam a criação de padrões de componentes repetidos.

Multiplicação de componentes segundo orientação

Muitos elementos de um móvel repetem-se: parafusos, cavilhas, suportes de prateleira, pés. Em vez de os inserir um a um, usa-se a multiplicação de componentes.

• Padrão linear: repete o componente ao longo de uma direção, com espaçamento definido (ex.: os furos de uma calha de suporte).
• Padrão circular: repete em torno de um eixo, com ângulo definido.
• Padrão a partir de referências geométricas: repete o componente em cada furo ou aresta correspondente já existente na peça.
• Espelhar componente: cria a imagem simétrica (ex.: a dobradiça do lado direito a partir da do lado esquerdo).

Executar a multiplicação de componentes é uma aptidão avaliada, e poupa um erro típico: esquecer um parafuso no meio de uma fila de dez.

Contas de um padrão e padrões comandados

• n instâncias a p mm ocupam (n - 1) × p entre o primeiro e o último centro: 8 furos a 32 mm ocupam 224 mm, não 256.
• Um padrão comandado pela peça segue o padrão de furos já modelado: se a peça mudar, os suportes acompanham. Um padrão linear com espaçamento escrito à mão não acompanha.
• Um padrão pode replicar subconjuntos inteiros (três módulos de gaveta).
• Espelho: peça simétrica usa o mesmo ficheiro; peça assimétrica gera uma versão oposta (esquerda e direita na lista de peças).

Biblioteca de componentes normalizados

O software de CAD 3D traz, ou permite ligar, uma biblioteca de componentes normalizados: parafusos, cavilhas, dobradiças, corrediças, puxadores, já modelados e prontos a inserir.

• Bibliotecas do programa (Toolbox no SOLIDWORKS, Content Center no Inventor), catálogos 3D dos fabricantes de ferragens, bibliotecas da empresa.
• Um componente normalizado identifica-se pela norma e dimensões: parafuso ISO 4762 M6 × 30 (cabeça cilíndrica, sextavado interior); parafuso ISO 4017 M8 × 40 (cabeça sextavada).
• Ferragens de mobiliário: designação comercial e referência do fabricante (dobradiça de copo de 35 mm, 110°; parafuso de união tipo confirmat 7 × 50).
• As designações ficam nas propriedades e passam para a lista de peças; roscas em representação simplificada.

Configurar o software de CAD 3D para a biblioteca

Configurar o software de CAD 3D, garantindo a melhor utilização das ferramentas para desenho de conjuntos, é um dos critérios de desempenho da UC. Isto inclui:

• Ligar a biblioteca ao software, local ou em rede partilhada com a equipa.
• Definir as unidades e normas que a biblioteca segue (métrico, normas ISO e DIN disponíveis no programa).
• Criar componentes próprios para ferragens não incluídas, seguindo o mesmo padrão de nomenclatura.
• Rever periodicamente a biblioteca para remover duplicados e componentes desatualizados.

Colisão entre componentes

Antes de dar a montagem por terminada, verifica-se se existe colisão (interferência) entre componentes: duas peças a ocupar o mesmo espaço, coisa que não pode acontecer na realidade.

• Deteção de interferências (estática): sólidos sobrepostos na posição atual.
• Deteção de colisões ao mover (dinâmica): peças que se tocam durante o movimento.
• Verificação de folgas: distâncias abaixo da folga mínima pedida.
• A deteção de interferências só vê sólidos sobrepostos: não assinala um parafuso cuja ponta sai para o ar, uma peça a flutuar ou uma folga pequena de mais.
• Interferências esperadas (parafuso sem furo modelado, cavilha estriada) marcam-se como tal, para a lista mostrar só os problemas reais.

Colisão em componentes móveis

• Testar colisões não só na posição de repouso, mas também durante o movimento (porta a abrir, gaveta a deslizar).
• A colisão dinâmica apanha erros que a estática não vê: com a porta aberta ao máximo (95°, por exemplo), uma gaveta interior pode bater na porta ao sair.
• Correções possíveis: dobradiça de maior abertura, recuar a gaveta com um distanciador, gaveta mais estreita.
• Registar, no relatório do projeto, as colisões encontradas e a correção aplicada a cada uma.

O que é uma vista explodida

Uma vista explodida afasta os componentes de um conjunto ao longo de eixos definidos, mostrando como se encaixam, sem os separar da montagem real.

• Serve para instruções de montagem, catálogos técnicos e comunicação com a produção.
• Cada componente ou grupo desloca-se numa direção e distância definidas, sem perder a relação lógica com o conjunto.
• Pode incluir linhas de trajetória (explode lines) que ligam visualmente cada peça à sua posição final.
• Aplicar as técnicas de visualização segundo vistas explodidas é um critério de desempenho desta UC.

Construir uma vista explodida eficaz

1. Organizar a montagem por subconjuntos antes de explodir.
2. Explodir pela ordem inversa da montagem: o que se monta por último sai primeiro.
3. Cada peça sai na direção real de encaixe (a cavilha pelo eixo do furo, as costas para trás).
4. Ajustar distâncias e acrescentar linhas de trajetória.
5. Guardar como configuração ou representação própria; no desenho, balões ligados à lista de peças.

Uma boa vista explodida lê-se pela ordem de montagem, não pela posição aleatória de cada peça.

Realizar simulações e análises aos modelos de conjuntos

Realizar simulações e análises aos modelos de conjuntos é a segunda realização central da UC. Antes de um conjunto ir para produção, o modelo pode ser testado virtualmente.

• Simulação de movimento: confirma que portas, gavetas e outros elementos móveis se comportam como previsto, sem colisões.
• Análise de esforços (stress): mostra onde o conjunto sofre mais tensão sob uma carga (peso de livros numa prateleira).
• Análise térmica e ambiental: relevante para materiais sensíveis a variações de temperatura e humidade.
• O objetivo é apanhar problemas antes de cortar e montar a peça real.

Teste de funcionalidades e resiliência dos modelos

• Análise de esforços: material, fixações, cargas, malha, resultados (tensões, deslocamentos, fator de segurança).
• Limites: muitas ferramentas tratam o material como isotrópico e elástico linear; a madeira maciça não é isotrópica, e madeira e derivados sofrem fluência sob carga permanente.
• Temperatura: a dilatação térmica da madeira no sentido do fio é muito pequena; interessa sobretudo a peças metálicas ou plásticas junto a calor.
• Humidade: o fator ambiental que mais mexe com a madeira; prever folga para o tampo de maciço trabalhar.
• Estabilidade: móveis altos têm de resistir ao derrube ou ser fixados à parede.

Exemplo · flecha de uma prateleira

Aglomerado de 19 mm, 300 mm de fundo, 800 mm de vão, 20 kg de livros, E ilustrativo de 2500 N/mm².

• f = 5 q L⁴ ÷ (384 E I), com I = b h³ ÷ 12 = 300 × 19³ ÷ 12 = 171 475 mm⁴
• q = 20 × 9,81 ÷ 800 = 0,245 N/mm → f ≈ 3,0 mm, acima do limite de projeto de 2 mm.
• Engrossar para 25 mm: 3,05 × (19 ÷ 25)³ ≈ 1,3 mm. Apoio central (vão a metade): fator 1/16, ≈ 0,2 mm.
• A flecha cresce com L⁴ e cai com h³: encurtar o vão é o remédio mais forte.

Configuração e pré-visualização do desenho técnico

Depois de validada a montagem, gera-se o desenho técnico a partir do modelo 3D, para produção e para o dossiê do projeto.

• Vistas pelo método europeu: alçado principal, planta por baixo, vista lateral esquerda à direita; cortes, pormenores e perspetiva explodida quando ajudam.
• Cotagem funcional, gerada do modelo e revista; cotas em milímetros, sem unidade, com a medida real.
• Legenda: título, número, escala, símbolo do método de projeção, autor, data, revisão, material.
• Lista de peças (BOM) associativa com balões, gerada das propriedades dos componentes.
• Pré-visualização: tudo dentro da esquadria, legível, com a revisão atualizada.

Efetuar a pré-visualização do desenho é uma aptidão avaliada, evita desperdiçar papel e tempo com erros óbvios.

Impressão e exportação de desenhos técnicos

• Imprimir a 100 % (escala 1:1 da folha): "ajustar à página" encolhe o desenho e destrói a escala.
• Verificar no papel: a 1:10, uma cota de 800 mm tem de medir 80 mm com a régua.
• Exportar em PDF para o cliente e a oficina, ou DXF/DWG das peças planas para máquinas CNC.
• Manter um histórico de revisões: cada alteração relevante gera uma nova versão numerada do desenho.
• Imprimir os desenhos técnicos é uma aptidão avaliada, tal como aplicar as normas de desenho técnico em toda a folha.

Um desenho técnico bem configurado é o que chega à oficina e é lido sem dúvidas por quem vai fabricar o móvel.

Normas de desenho técnico

O desenho técnico de um conjunto de mobiliário segue normas de representação, para ser lido sem ambiguidade por qualquer técnico.

Cotagem funcional: as cotas que interessam à montagem e ao fabrico, sem repetições.

Normas de segurança, saúde no trabalho e qualidade

• Posto de CAD: trabalho com equipamentos dotados de visor (Decreto-Lei n.º 349/93 e Portaria n.º 989/93). Ecrã à altura dos olhos ou ligeiramente abaixo, iluminação sem reflexos, cadeira regulável, pausas.
• Oficina: o pó de madeira dura é cancerígeno reconhecido; a Diretiva (UE) 2017/2398 fixou 2 mg/m³ desde 17 de janeiro de 2023. Captação na origem; FFP2 ou FFP3 quando não chega.
• Produto: estabilidade contra o derrube, fixação à parede, arestas arredondadas, batentes de gaveta (EN 14749 para móveis de arrumação domésticos e de cozinha).
• Qualidade: número e revisão em cada desenho, verificação por outro técnico, lista de verificação antes da entrega, uma só versão em vigor.