Estratégias de leveza e resistência no tecido vegetal do escapo floral da Agave sisalana : design bioinspirado de materiais e estruturas com modelagem paramétrica para artefatos de surf sustentáveis

Abstract

Matérias primas são fundamentais para fabricação de artefatos. Porém, a crescente demanda para extrair recursos naturais finitos contribui significativamente para a degradação ambiental. Por outro lado, dentre as fibras vegetais mais utilizadas, as de Agave sisalana são uma alternativa de extremo valor por apresentar excelentes propriedades mecânicas e baixos impactos ambientais. O uso de materiais naturais vêm ganhando espaço há décadas, como por exemplo, a utilização de Agave e outros materiais de base biológica na fabricação de pranchas de surf sustentáveis. Através do Agave, objeto de estudo desta investigação, busca-se entender porque esse sistema natural é leve e resistente, quais as estratégias biológicas de leveza e resistência da estrutura das suas paredes celulares. Acredita-se que uma abordagem bioinspirada é aquela que favorece a pesquisa de desempenho ecológico e métricas sobre a criação de formas e materiais bioinspirados. A investigação é guiada pela abordagem metodológica Biomimicry Thinking do Biominicry Institute 3.8 tendo os Princípios da Vida como diretrizes sustentáveis de projeto. Através de métodos de analogia e transferência de função, as estratégias biológicas são emuladas em princípios de design auxiliado por processos de modelagem paramétrica. Em particular, esta proposta visa o desenvolvimento de algoritmos para gerar objetos leves e resistentes com seus núcleos internos obtidos por um design baseado em diagramas de Voronoi, por meio do uso de estratégias computacionais para criação de estruturas bioinspiradas em um conceito genérico de leveza e resistência. Também foram desenvolvidos mais dois códigos com a mesma abordagem e aplicação no desenvolvimento de pranchas de surf e quilhas, onde foi incluído um algoritmo evolutivo para seleção de opções de padrões otimizados e outro parâmetro de verificação de integridade das estruturas dos artefatos. Deste modo trabalhou-se a bioinspiração na leveza e resistência do Agave com investigação biológica, processos de modelagem paramétrica e fabricação digital para geração de protótipos e modelos de estudo. Deste modo foi possível realizar emulações das estratégias do Agave em termos de experimentação com estruturas e materiais. Explora-se ainda as potencialidades de aplicação das fibras com desenvolvimento de compósitos com matrizes de base biológica, com verificação das propriedades mecânicas em ensaios de flexão e tração.