Projeto e fabricação de um motor didático como proposta de PBL

Resumo

A Aprendizagem Baseada em Projetos – do inglês Project Based Learning - (PBL) é uma metodologia de ensino ativa que visa o aprendizado dos alunos envolvendo-os em projetos que desenvolvam os temas tratados nas disciplinas. A literatura apresenta casos de sucessos da aplicação do PBL nas áreas de engenharia, medicina, física dentre outras. Na Engenharia Mecânica e de Produção, há diversas máquinas, equipamentos e sistemas que podem ser desenvolvidos a fim de consolidar os conhecimentos adquiridos no curso. Nesse contexto, o motor à combustão interna é uma máquina muito difundida e pode permitir a fixação de vários conhecimentos abordados nesses cursos. Nesse cenário, o objetivo desta pesquisa é o de projetar e fabricar um modelo didático de motor monocilíndrico à combustão e aplicá-lo como um PBL para o desenvolvimento das competências dos alunos ao longo do curso. O termo modelo didático, nesta aplicação, refere-se a um modelo que possa reproduzir os mecanismos de movimento das principais partes do motor, sem a aplicação da transferência de energia química/térmica em energia mecânica (movimento). Logo, seu funcionamento se dá de forma manual.  O projeto do motor foi concebido considerando seus principais componentes. Esses foram modelados no software CAD Inventor e fabricados em máquinas como torno, fresadora, impressora 3D entre outras máquinas disponíveis na instituição. Como resultado da presente pesquisa, tem-se um protótipo de um modelo didático de motor à combustão monocilíndrico que pode ser utilizado para materializar os conhecimentos adquiridos no curso de Engenharia Mecânica e Produção.

Palavras-chave: PBL; metodologia ativa; modelo didático; motor.

Abstract

Project-Based Learning (PBL) is an active teaching methodology that engages students in projects designed to develop the topics covered in academic disciplines. The literature reports successful applications of PBL in engineering, medicine, physics, and several other fields. In Mechanical and Production Engineering, students can develop a wide range of machines, equipment, and systems to consolidate the knowledge acquired throughout the course. Among these, the internal combustion engine stands out as a widely used machine that helps reinforce several engineering concepts. This research aims to design and manufacture a didactic model of a single-cylinder internal combustion engine and use it as a PBL activity to foster the development of students’ competencies throughout the program. In this study, the term “didactic model” refers to a model that reproduces the motion mechanisms of the engine’s main components without converting chemical and thermal energy into mechanical energy. Therefore, the model operates manually. The project team designed the engine based on its main components. They modeled the parts using Autodesk Inventor CAD software and manufactured them with lathes, milling machines, 3D printers, and other equipment available at the institution. The project resulted in a functional prototype of a single-cylinder internal combustion engine didactic model that supports the visualization and practical application of concepts taught in Mechanical and Production Engineering courses.

Keywords: Project-Based Learning (PBL); active learning; didactic model; internal combustion engine.

Resume

El Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) es una metodología de enseñanza activa que busca involucrar a los estudiantes en proyectos que desarrollan los temas tratados en las disciplinas. La literatura presenta casos exitosos de aplicación del ABP en áreas como ingeniería, medicina, física, entre otras. En Ingeniería Mecánica y de Producción, existen diversas máquinas, equipos y sistemas que pueden desarrollarse para consolidar los conocimientos adquiridos en el curso. En este contexto, el motor de combustión interna es una máquina ampliamente utilizada que puede permitir la consolidación de diversos conocimientos abordados en estos cursos. En este contexto, el objetivo de esta investigación es diseñar y fabricar un modelo didáctico de un motor de combustión interna monocilíndrico y aplicarlo como ABP para el desarrollo de las competencias de los estudiantes a lo largo del curso. El término "modelo didáctico", en esta aplicación, se refiere a un modelo que puede reproducir los mecanismos de movimiento de las partes principales del motor sin aplicar la conversión de energía química/térmica en energía mecánica (movimiento). Por lo tanto, su operación es manual. El diseño del motor se concibió considerando sus componentes principales. Estos se modelaron en el software CAD Inventor y se fabricaron utilizando máquinas como tornos, fresadoras, impresoras 3D y otras disponibles en la institución. Como resultado de esta investigación, se desarrolló un prototipo de modelo didáctico de un motor de combustión interna monocilíndrico, que permite materializar los conocimientos adquiridos en el curso de Ingeniería Mecánica y de Producción.

Palabras clave: ABP; metodología activa; modelo didáctico; motor.