A tecnologia computacional está presente em nossa vida cotidiana. Os computadores são utilizados em residências, comércios, entre outros estabelecimentos. No entanto, a indústria da construção civil tem sido uma das últimas a aproveitar essa tecnologia na projetação, fabricação e montagem de elementos construtivos dentro e fora do canteiro da obra.
Apenas nos últimos anos é que os avanços nas tecnologias de projeto assistido por computador (CAD) e de fabricação assistida por computador (CAM) começaram a ter impacto no projeto de edifícios e de práticas de construção. Eles inauguraram novas oportunidades por permitir a produção e construção de formas muito complexas que eram, até recentemente, muito difíceis e caras para projetar, produzir e montar usando tecnologias tradicionais de construção (KOLAREVIC, 2003, p.3).
Na área de arquitetura, a informática inicialmente automatizou o processo de projetação com surgimento dos primeiros sistemas CAD que substituíram o trabalho feito manualmente nas pranchetas. Este sistema reduziu o tempo gasto em tarefas repetitivas, permitiu ao projetista desempenhar atividades de documentação, planejamento e controle com maior eficiência.
A denominação CAD foi criada em 1959, por Douglas Ross e Dwight Baumann e foi utilizada pela primeira vez em 1960 em um anteprojeto nomeado Computer-Aided Design Project, da Massachusetts Institute of Technology (MIT) (Kowaltowski et al, 2011, p.395).
O primeiro sistema CAD interativo foi implementado, por Ivan Edward Sutherland, em sua tese de doutorado, o Sketchpad, com entrada e saída de dados e programas de computador que permitem interpretar informações retiradas diretamente em um monitor do computador. Servia para desenhar várias áreas: elétrica, mecânica, científica, matemática e desenhos animados. Trata-se de um sistema de desenho bidimensional onde o usuário esboça desenhos diretamente no monitor do computador, com o auxílio de uma caneta de luz que pode ser usada tanto para posicionar partes do desenho como para modificá-los (Sutherland , 2003, p. 9).
Figura 2: Sketchpad em uso
Fonte: Sutherland, 2003, p. 20 Figura 3: Light Pen
Fonte: Sutherland, 2003, p. 20
A Figura 2 mostra o Sketchpad em uso e a Figura 3 a caneta de luz. A caneta de luz possibilitava a interação entre o usuário e o computador. Com a caneta o usuário poderia apontar e modificar os objetos exibido na tela. Ela foi a antecessora do mouse. O Sketchpad foi a primeira máquina com a função de interação, e desde o final da década de 50 e início dos anos 60 influencia o modo de programação. Sutherland tinha como principal objetivo tornar os computadores mais acessíveis aos usuários como artistas e desenhistas mantendo os poderes de abstração que são fundamentais para os programadores. Smith um dos membros que desenvolveu a estação de trabalho Xerox Star declarou que “o Sketchpad influenciou a interface de usuário Star assim como todas as suas aplicações gráficas” promovendo uma ligação direta para vendas das interfaces para Macintosh e Windows e os benefícios amplamente reconhecidos da manipulação direta. O Sketchpad ainda influencia como cada usuário de computador pensa a computação (Sutherland , 2003, p. 3).
Desde os anos de 1960, as aplicações de computação começaram a transformar os projetos de arquitetura e a prática da engenharia de fabricação, reforçando a capacidade de gerar geometrias complexas, com maior precisão, mais rapidez na execução e maior automação. Desenho assistido por computador proporcionou um novo quadro no desenvolvimento de projeto com a colaboração entre arquitetos, engenheiros e fabricantes. A criação de modelos digitais permitiu que a equipe de desenvolvimento de projeto e consultores modelasse o projeto simultaneamente (Schodek et al, 2005, p. 29).
A citação acima reforça o entendimento de que os sistemas gráficos de computadores vão além do desenho interativo, pois auxilia na solução de concepção de formas geométricas complexas que até então não podiam ser executadas com a projetação tradicional. A comunicação e a modelagem simultânea proporcionada pelos modelos digitais reduzem consideravelmente a ocorrência de erros aumentando
a qualidade e produtividade do projeto. Ainda hoje, no desenho tradicional a compatibilidade dos projetos é feita manualmente e não há interação simultânea entre os projetistas. A integração dos projetos entre os autores é feita por meio de documentação (plantas baixas, fachadas, cortes, em outros) gravada em arquivos magnéticos ou plotadas.
Donald Welbourn, em 1965, assistiu a uma palestra sobre o projeto de Sketchpad de Ivan Sutherland, e ficou muito impressionado que convidou o professor J. F. Baker para trabalharem com CAD. Em 1968, Welbourn vislumbrou a possibilidade de usar computadores para solucionar problemas de modelar formas em três dimensões. Hoje é aceito que a modelagem tridimensional surgiu em 1968. Até então, apenas sistemas bidimensionais estavam disponíveis utilizando terminais ligados a grandes computadores. Somente após seis anos desse feito, Welbourn conseguiu patrocínio da Data Control, na Alemanha e do Grupo de Engenharia Delta. Entretanto, o primeiro sistema CAD foi vendido, em 1969, pela empresa Computervision and Applicon fundada, nesse mesmo ano, para produzir e elaborar o sistemas CAD comercial da Xerox (Bozdoc, 2003).
Segundo Eastman, em meados da década de 70, foi desenvolvida a base teórica do atual conceito de sistemas BIM. As ferramentas CAD, como RUCAPS, TriCaD, Calma, GDS e os sistemas baseados em pesquisas das Universidade de Carnegie-Mellon e Michigan, foram desenvolvidas em projetos concomitantes por equipes nas áreas mecânica, aeroespacial, de construção e elétrica compartilhando os conceitos de modelagem de produtos, análises integradas e simulação (Eastman et al., 2011, p.37).
O arcabouço teórico que permitiu o nascimento do sistema BIM foi criado na década de 1970, quando “pioneiros anteviram ou inventaram muitas tecnologias que tornam possíveis o BIM e a prática integrada. Visionários como R. Buckminster Fuller
e Alvin Toffler previram muito da mudança. Por volta de 1975, sistemas de gerenciamento que integraram sistemas sociais e técnicos foram bem definidos e passaram a ter uso na fabricação.” (Jernigan, 2008, p. 38-9).
No início dos anos 70, além da Computervision and Applicon, outras empresas começaram a oferecer projeto automatizado e sistemas de desenho. Em 1973, a
empresa Auto-trolo surgiu como pioneira da indústria de CAD, lançando os primeiros sistemas gráficos disponíveis. Em 1974, foi realizada a primeira venda comercial de um sistema M & S que era baseado em um processador central PDP da Digital Equipment Corporation. Esta foi a primeira versão do software Intergraph: O Sistema de Design Interativo Graphics (IGDS) foi usado para aplicações de mapeamento.Em 1975, a empresa francesa Avions Marcel Dassault (AMD) adquiriu a licença do software CADAM, tornando-se assim um dos primeiros clientes CADAM (Computer- Argumented Drafiting and Manufacturing). A equipe de engenharia da empresa Avions Marcel, em 1977, criou um programa interativo com uma imagem tridimensional, que foi considerado o precussor da CATIA (Computer-Aided Three-Dimensional Interative Application). Enquando o CADAM automatizava arquivos de engenharia em duas dimensões, o CATIA modelava em três dimensões (BOZDOC, 2003).
O projeto da Sydney Opera House (Figura 4), localizada na baía de Sydney- Austrália, foi pioneiro na utilização de computadores para modelar o edifício. Entre 1957 e 1974, os engenheiros da Ove Arup&Partners, em colaboração com Utzone Hall, a Toodand Littlemore e a Universityof Melbourne, modelaram a complexa interseção das conchas em forma de vela utilizando softwares em linguagem Fortran, de acordo com os croquis desenhados manualmente no concurso de projeto do qual Utzon participou e foi vencedor em 1956. (Schodek e outros, 2005, p.29).
Figura 4 Sydney Opera House
Fonte: htpp://www.ci.com.br
O termo CADD - Computer-Aided Design and Drafting surgiu na década de 1980 e poderia significar tanto Projeto Assistido por Computador como Desenho Assistido por Computador. Com a ampla utilização desse sistema, o termo CAD deu
maior atenção aos projetos e os desenhos foram automatizados. O termo CAD então, passou a significar Projeto Assistido por Computador.
Na literatura técnica, os projetos de engenharia são denominados Computer- Aided Engineering (CAE) e os sistemas são capazes de executar cálculos, análises, dimensionamentos e simulações de engenharia. Para os projetos de arquitetura, utiliza-se o termo Computer-Aided Architectural Design (CAAD) e os sistemas executam as funções de desenvolvimento, avaliação e simulação do modelo de edificação, desde a concepção até o projeto executivo. O termo Computer-Aided Manufacturing (CAM) refere-se à fabricação de equipamentos auxiliada por computador, em escala reduzida ou real (Kowaltowski et al, 2011, p.395).
Na década de 1980 foi originalmente desenvolvida a modelagem paramétrica que representa objetos por parâmetros e regras que determinam a forma geométrica como também algumas propriedades e características não geométricas. Tais parâmetros e regras podem ser expressões que relacionam os objetos, permitindo que eles se atualizem automaticamente de acordo com novos contextos ou comandos do usuário. Assim, essa tecnologia permite a modelagem de geometrias complexas, antes impossíveis ou simplesmente impraticáveis, como formas irregulares ou fachadas compostas com diversos elementos inter-relacionados, que seriam difíceis de serem desenhados e visualizados em imagens bidimensionais (Eastman, at. al. 2011, p.31).
Os sistemas CAD evoluíram e possibilitaram avanços não só no processo de projetação, mas também na indústria da construção civil. Na chamada fabricação digital, os arquitetos projetam exatamente o que será fabricado, sem desperdício de material e com menor tempo e custo. Podemos citar como exemplo dessa forma de fabricação, os painéis de vidros de forma irregular de Frank Gehry do Nationale- Nederlanden Building (“A Casa Dançante”), em Praga - República Tcheca. Eles foram cortados usando máquinas de corte digitais a partir da informação geométrica extraída diretamente do modelo digital (Kolaravic, 2003, p. 33).
Figura 5: A Casa Dançante, de Frank Gehry, em Praga –República Tcheca
Fonte: http://blogs.dctc.edu/youblue/files/2010/01/summer09_ten_dancing_house.jpg. Acesso em: 08 mar. 2012.
Conforme Kolarevic, um dos aspectos mais profundos da arquitetura contemporânea
[...] não é o redescobrimento de formas curvas complexas, mas a recém- descoberta da habilidade de gerar informação da construção diretamente a partir das informações do projeto por um novo processo e novas técnicas de design e produção digitais (Kolarevic,2003, p.v).
As informações da construção acima citadas são extraídas dos projetos arquitetônicos diretamente para a fabricação nas indústrias, sem necessidade de montagem no canteiro de obra. As informações são constituídas de desenhos contendo os elementos necessários para sua fabricação (formas, dimensionamentos, especificações, materiais, entre outros). São então encaminhados aos fabricantes que traduzem em dados para serem processados diretamente para os equipamentos digitais de fabricação.