Design estrutural de embalagens: uso de fotogrametria digital, por meio de smartphones, para obtenção de modelos 3D de baixo custo

Abstract

O setor de embalagens, ao longo dos anos, vem se tornando cada vez mais relevante e diversificado, sendo sua cadeia de produção e distribuição essencial para a sociedade. O Design de Embalagens de alimentos frescos, além de promover o produto, pode auxiliar na melhoria dos aspectos estruturais, aumentando a vida útil dos alimentos ao minimizar os danos causados pela deterioração. Aliada às novas tecnologias, a concepção de embalagens considera os aspectos informacionais e estéticos à medida em que contribui para minimizar os impactos ambientais pelo desenvolvimento de produtos mais sustentáveis. Neste contexto, o projeto de embalagem com o auxílio de amostras virtuais pode participar do processo de Design, desde os primeiros estágios de concepção do produto, servindo-se da digitalização 3D. Essa técnica, já consolidada na indústria, tem alto custo, sendo inviável para pequenos estúdios de Design que lidam com embalagens. Desse modo, a presente pesquisa desenvolve um método de baixo custo, por fotogrametria, utilizando smartphones e softwares open source, voltado à digitalização 3D de alimentos frescos. O estudo foi dividido em três fases: revisão bibliográfica e ensaios preliminares; análise comparativa entre o método de baixo custo e aquele de alto custo; e aplicação e avaliação de modelos 3D resultantes, em estudos de Design de Embalagens. Para a análise, foram considerados, na proposta de baixo custo, três modelos de smartphones, três cenários de digitalização e sete amostras de frutas frescas. Os resultados foram comparados com aqueles gerados pelo digitalizador profissional 3D Artec® Eva Lite, com base em procedimentos estatísticos, nos desvios dimensionais dos eixos X, Y e Z, por meio do software Cloud Compare®, e na avaliação usando inspeção visual. Na aplicação, foram desenvolvidos seis projetos de Design de Embalagens, em papel e plástico, ilustrando o uso dos modelos obtidos, em algumas fases do projeto, e contribuindo para a sistematização de um fluxo de digitalização de baixo custo para o Design de Embalagens de frutas frescas, utilizando smartphones e softwares open source. Os resultados mostraram a viabilidade do método de baixo custo proposto, gerando precisão suficiente para o design estrutural de embalagens, e seu potencial na obtenção de texturas e em casos onde não se necessite de uma grande quantidade de amostras.

Abstract: Over the years, the packaging sector has become increasingly relevant and diversified, and its production and distribution chain is essential for society. The design of fresh food packaging, in addition to promoting the product, can help improve structural aspects, increasing food life by minimizing damage caused by deterioration. Combined with new technologies, packaging design considers informational and aesthetic aspects as it contributes to minimize environmental impacts by developing more sustainable products. In this context, the packaging project with the help of virtual samples can participate in the Design process, from the earliest stages of product design, using 3D scanning. This technique, already consolidated in the industry, has high cost, being unfeasible for small design studios that deal with packaging. Thus, this research develops a low cost method, by photogrammetry, using smartphones and open source software, aimed at 3D scanning of fresh food. The study was divided into three phases: bibliographic review and preliminary trials; comparative analysis between the low-cost and high-cost method; and application and evaluation of resulting 3D models in packaging design studies. For the analysis, three smartphone models, three scanning scenarios and seven fresh fruit samples were considered in the low-cost proposal. The results were compared with those generated by the professional digitizer 3D Artec® Eva Lite, based on statistical procedures, the dimensional deviations of the X, Y and Z axes, through the Cloud Compare®, software and the evaluation using visual inspection. In the application, six packaging design projects were developed, in paper and plastic, illustrating the use of the models obtained, in some phases of the project, and contributing to the systematization of a low-cost 3d scanning flow for Fresh Fruit Packaging Design, using smartphones and open source softwares. The results showed the feasibility of the proposed low cost method, and generating sufficient precision for the structural design of packaging, and its potential in obtaining textures and in cases where a large amount of samples is not required.