Bloco 1 · CAD 3D paramétrico

Paradigma

Sketch (2D) → Feature (3D) → Peça
                ↓
            Assembly (conjunto)
                ↓
            Desenho 2D (cotagem)
                ↓
            Fabrico (CNC, 3D print, fundição)

Tudo paramétrico: cada dimensão é uma variável. Mudar um valor propaga-se.

Vantagens vs 2D

• Visualização imediata em 3D.
• Detecta erros geométricos antes de fabricar.
• Iterações rápidas — mudar 1 cota = peça inteira actualiza.
• Assemblies automáticos — constraints calculam montagem.
• Renders para apresentação.
• Exportar para 3D print, CNC, simulação.

Softwares CAD 3D

Esta UC: Fusion 360 ou FreeCAD.

Bloco 2 · Sketch → Feature

O sketch

Geometria 2D num plano (XY, XZ, YZ ou plano definido pelo utilizador).

• Linhas, círculos, arcos, polilinhas.
• Restrições (paralelismo, coincidência, igualdade...).
• Cotas (orientadoras ou conduzidas).

Sketch fully constrained (verde) = totalmente definido. Sketch a vermelho/amarelo = subdefinido.

Features de criação

• Extrudir — sketch perpendicular ao plano. Cria volume.
• Revolucionar — sketch roda em torno de eixo. Cria peças cilíndricas/cónicas.
• Varrer (sweep) — sketch ao longo de trajectória. Tubos, mangueiras, perfis curvos.
• Loft — várias secções ligadas. Peças complexas (helices, formas orgânicas).

Features de modificação

• Furo (hole) — cilindro removido. Parâmetros: Ø, profundidade, rosca, escareado.
• Chanfre (chamfer) — bisel em aresta.
• Raio (fillet) — arredondar aresta.
• Reforço (shell) — escavar peça mantendo paredes.
• Padrão (pattern) — linear, circular, espelho.

Histórico (timeline)

Cada operação fica no histórico, editável:

1. Sketch base
2. Extrudir 20 mm
3. Furo M8 prof 15
4. Chanfre 1×45° em arestas
5. Padrão circular 4× do furo

Editar passo 3 (Ø do furo) → tudo a jusante actualiza. Reordenar passos é possível em alguns CAD.

Bloco 3 · Features avançadas

Roscas

• Marcar como "rosca" no furo — CAD desenha rosca visualmente (mas não real em STL).
• Para fabricar: rosca real só na máquina (macho, tarraxa).
• Em 3D print de rosca: modelar manualmente perfil ou usar rosca normalizada (M3, M4, M5...).

Padrões (patterns)

- Linear: copiar N vezes ao longo de eixo
- Circular: N cópias em torno de eixo
- Mirror: espelho num plano
- Sketch driven: cada cópia onde houver ponto no sketch

Ex.: 6 furos M5 em círculo PCD 60 → padrão circular 6× num furo.

Configurações (configurations)

Mesma peça com variantes — diâmetros diferentes, comprimentos, sem ter de duplicar ficheiros.

Ex.: porta com 80, 90, 100, 110 cm de largura — 4 configurações da mesma peça paramétrica.

Sheet metal (chapa)

Features especiais para chapa:

• Flange — dobra a 90° (ou outro).
• Hem — borda dobrada.
• Bead — relevo.
• Planificação automática para corte a laser/plasma.

Indústria de fabrico em chapa usa muito.

Bloco 4 · Assemblies

Conceito

Conjunto de peças (insertadas) com constraints entre elas.

Assembly
├─ Peça 1 (referência)
├─ Peça 2 (constraints com 1)
├─ Peça 3 (constraints com 1 e 2)
├─ Sub-assembly A (várias peças agrupadas)
└─ Componentes comerciais (parafusos, rolamentos)

Constraints de montagem

• Coincidência — pontos/eixos no mesmo lugar.
• Concêntrico — eixos alinhados.
• Distância — separação específica.
• Ângulo — orientação relativa.
• Tangência — superfícies em contacto.
• Bloquear — peça fixa no espaço (para começar).

Adicionar uma a uma; peças "encaixam" no ecrã.

Hierarquia

Projecto-Redutor.iam     ← Assembly raiz
├─ Carcaça-bola.iam      ← Sub-assembly
│  ├─ Carcaça-base.ipt
│  └─ Tampa.ipt
├─ Veio-principal.ipt
├─ Engrenagem-Z40.ipt
└─ Rolamento-6204 (biblioteca)

Sub-assemblies organizam projetos grandes.

Detecção de interferências

CAD calcula automaticamente onde peças se sobrepõem incorrectamente:

• Verde — sem interferência.
• Vermelho — sobreposição (volume calculado).
• Lista de pares problemáticos.

Resolver antes de fabricar — interferência em CAD = peça que não monta.

Bloco 5 · Cinemática e simulação básica

Motion analysis

Definir constraint driven (motor):

• Rotação contínua num eixo (ex.: 100 rpm).
• Translação linear (cilindro pneumático).
• Função no tempo (movimento programado).

CAD simula movimento. Visualiza:

• Trajectória de pontos.
• Velocidade / aceleração dos componentes.
• Forças de contacto (em CAD avançado).

FEA (Finite Element Analysis)

Simulação de tensões e deformações sob carga:

• Aplicar forças ou pressões sobre faces.
• Aplicar fixações (parede, apoio).
• CAD divide a peça em malha de elementos finitos.
• Calcula tensão (von Mises), deformação, factor de segurança.

Ferramentas: Inventor Stress Analysis, SolidWorks Simulation, Fusion 360 Simulation, FreeCAD FEM workbench.

Termal e CFD

Análises mais avançadas:

• Térmica — distribuição de calor (peças que aquecem).
• CFD (Computational Fluid Dynamics) — escoamento de fluidos (ventilação, bombas).
• Modal — frequências naturais (evitar ressonâncias).

Curva de aprendizagem grande; especialização à parte. Saber que existe é o primeiro passo.

Bloco 6 · Render e apresentação

Render

Imagem fotorrealista da peça/conjunto:

• Materiais — atribuir aspecto (aço escovado, plástico colorido, vidro).
• Iluminação — luzes, ambient occlusion, HDRI.
• Câmara — ângulo, lente, profundidade de campo.
• Output — PNG/JPG 2K-4K.

Para catálogos, apresentações, manuais, web.

Animação

Movimento das peças ao longo do tempo:

• Montagem explodida animada.
• Demonstração de funcionamento.
• Walkthrough de produto.

Output: MP4 ou GIF. Para apresentações + marketing.

Ferramentas de render

• Built-in dos CAD (Inventor Studio, SolidWorks Visualize, Fusion Render).
• KeyShot — pago, ultra-realista, indústria.
• Blender — gratuito, mas exige importar/exportar.
• Twinmotion / Lumion — arquitectura, alguns produtos mecânicos.

Bloco 7 · Exportar para fabrico

Formatos por destino

STEP — o "padrão neutro"

Standard for the Exchange of Product Data (ISO 10303). Formato universal entre softwares CAD 3D.

• Preserva geometria.
• Não preserva histórico paramétrico (vira "dummy solid").
• Aceito por todos os softwares mecânicos.

Use STEP quando: enviar a outro CAD; fornecer ao fabricante.

STL — para 3D print

Stereolithography. Representa peça como malha triangular:

• Mais triângulos = mais fiel.
• Resolução define qualidade da impressão.
• Não paramétrico — só geometria.

Configurar tolerância de exportação ao tamanho da peça. Alto poligonal = ficheiro grande mas alta fidelidade.

DXF/DWG para corte

Para corte a laser/plasma/jato d'água em chapa:

• Exportar vista ou planificação em 2D.
• Linhas externas + furos como geometria de corte.
• Operador CAM gera trajectórias.

Bloco 8 · Workflow profissional

Esqueleto do workflow

1. Brief / Requisitos
2. Esboço à mão / Conceito
3. Selecção de componentes comerciais
4. Modelagem 3D de cada peça
5. Assembly + verificação de interferências
6. Cálculos / Simulação se necessário
7. Desenhos 2D para fabrico
8. Renders / Apresentação
9. Exportar para fabrico (STEP/STL/DXF)
10. Validar 1ª peça produzida vs CAD
11. Iterar
12. Arquivar (CAD + PDF + revisões)

Organização de ficheiros

projecto/
├─ 00_brief/
├─ 01_research/      (refs, esboços)
├─ 02_peças/         (.ipt, .sldprt, .fcstd)
├─ 03_assemblies/    (.iam, .sldasm, .fcstd)
├─ 04_desenhos/      (.idw, .slddrw, .dxf, .pdf)
├─ 05_renders/       (.png, .jpg)
├─ 06_export/
│  ├─ step/
│  ├─ stl/
│  └─ dxf/
└─ 07_archive/       (versões antigas)

Sem espaços/acentos. Naming consistente.

Versionamento

• Cloud / sync automático (Fusion, OnShape, Autodesk Vault).
• PDM (Product Data Management) em empresa grande.
• Git + LFS se usado.
• Manual com data em pequenos projetos.

Cada versão rastreável. Histórico de mudanças com motivo.

Colaboração

• Trabalho dividido por sub-assemblies — cada designer numa parte.
• Reuniões de design review periódicas.
• Standards partilhados (templates, biblioteca).
• Code review CAD — colega revê antes de mandar.