[pt] A tecnologia de bioimpressão 3D se tornou um importante recurso em pesquisas médicas no campo da engenharia de tecidos. Entretanto, apesar de essa tecnologia possuir grande convergência e demanda de competências do Design, o profissional designer ainda se encontra distante de tais trabalhos. Esta tese promove a investigação do papel que o Design pode desempenhar em pesquisas envolvendo o uso da bioimpressão 3D. A partir da revisão bibliográfica inicial e da compreensão acerca dos temas da engenharia de tecidos e de biomateriais, foram estabelecidas parcerias visando à execução de uma série de experimentos práticos. A partir da construção de uma bioimpressora desktop e posterior aquisição de uma bioimpressora profissional, foram realizados testes de configuração, calibragem e impressão de diferentes materiais viscosos, para uma melhor compreensão do processo de impressão dos biomateriais. Em parceria com o doutor Ronaldo Andrade, paralelamente se buscou solucionar a questão de simulação prática em treinamentos médicos, visando gerar modelos físicos semelhantes aos tecidos vivos. Por meio de uma parceria com o Grupo de Estudos do Fígado/UFRJ, e com o laboratório do Programa de Engenharia Nuclear, da COPPE/UFRJ, utilizou-se a microtomografia para gerar modelos tridimensionais virtuais que serviram de base para um software de visualização e para a impressão 3D de um fígado de rato. Da parceria com as pesquisadoras Sara Gemini e Jéssica Dornelas, foi possível realizar a impressão de construtos com esferóides celulares e a posterior análise via microscopia. Em nova rodada de experimentos, a biotinta desenvolvida foi aperfeiçoada e testada em diferentes formulações. Além de buscar avanços nos campos investigados, a presente tese buscar mostrar o papel interdisciplinar do Design e seu potencial agregador em pesquisas na área da Ciências Médicas e Biológicas, fugindo do lugar-comum em que o profissional muitas vezes é colocado. / [en] 3D bioprinting technology has become an important resource in medical research, in the field of tissue engineering. However, although this technology has great convergence and demand for skills that Design has, the designer is far from such works. Thisthesis promotesthe investigation of the role that Design can play in researches on the use of 3D bioprinting. From the preliminary bibliographic review and understanding of tissue engineering and biomaterials topics, partnerships were formed in order to develop a series of practical experiments. From the construction of a desktop bioprinter and subsequent acquisition of a professional bioprinter, configuration, calibration and printing tests of different viscous materials were carried out for a better understanding of the printing process of biomaterials. In partnership with Dr. Ronaldo Andrade, an attempt was also made to solve the issue of practical simulation in medical training, with a view to generating physical models similar to living tissue. Through a partnership with the Grupo de Estudos do Fígado/UFRJ, and the laboratory of the Nuclear Engineering Program at COPPE/UFRJ, microtomography was used to generate virtual three-dimensional models that served as the basis for a software for visualization and 3D printing of a mouse liver. In partnership with researchers Sara Gemini and Jéssica Dornelas, it was possible to print constructs with cellular spheroids and subsequently analyze them via microscopy. In a new round of experiments, the developed bioink was improved and tested in different formulations. In addition to seeking advances in the investigated fields, this thesis seeks to show the interdisciplinary role of Design and its aggregating potential in research in the Medical and Biological Sciences areas, escaping the commonplace in which the professional is often placed.

[pt] As tecnologias 3D estão se consolidando em espaços profissionais e, entre suas possibilidades de uso, está seu emprego no contexto educacional. As pesquisas para desenvolvimento de tecnologias partem de um referencial ainda distante da realidade educacional e com predominância de visões advindas do público adulto. Nesse sentido, há espaço para o entendimento de como as crianças experimentam tais tecnologias - impressão 3D (manufatura aditiva), modelagem 3D e escaneamento 3D - no ambiente escolar da Educação Infantil. A presente pesquisa busca investigar qual a contribuição da experimentação das tecnologias 3D para a Educação Infantil, objetivando abrir possibilidades para o entendimento das formas de experimentação pelos alunos. A partir da leitura de documentos governamentais e de teóricos da educação e do desenvolvimento infantil, além do levantamento de outras experiências semelhantes, foi estruturado um experimento composto por três encontros, baseados no método de pesquisa-ação. O primeiro encontro ocorreu no espaço não formal do museu - para apresentação das tecnologias - e os outros dois no ambiente de sala de aula - para a experimentação e reflexão sobre as tecnologias. Para o experimento, foram selecionadas três turmas do último ano da Educação Infantil da escola Curiosa Idade, além do Museu Internacional de Arte Naif. Para a análise dos dados obtidos, foi utilizada a abordagem da Sociolinguística Interacional. Foi constatado que os alunos do último ano da Educação Infantil são capazes de compreender todo o processo, do escaneamento 3D de objetos, passando pela customização via modelagem 3D e chegando ao objeto modificado impresso em 3D. Além disso, verificou-se que a ludicidade e a criatividade são potencializadas pelo uso das tecnologias 3D. / [en] The 3D technologies are ever more present in professional spaces, and among their possibilities is their employment in the educational context. The research for technologies development starts from a referential still far from the educational reality and with visions coming predominatly from the perspective of adults. In this sense, there is room for understanding how children experience such technologies - 3D printing (additive manufacturing), 3D modeling and 3D scanning - in the preschool environment of Educação Infantil (brazilian stage similar to the Early Childhood Education). The present research seeks to investigate the contribution of the 3D technologies experimentation to Educação Infantil, aiming to open possibilities for the understanding of the ways of experimentation by the students. Having reviewed governmental documents and education and child development theorists, besides surveying similar experiences, an experiment was structured consisting of three meetings, based on the action-research method. The first meeting took place in the museum s non-formal space - for the presentation of technologies - and the other two in the classroom environment - for experimentation and reflection on technologies. For the experiment, three groups attending the kindergarten at the Curiosa Idade school, as well as the International Museum of Naif Art, were selected. For the analysis of the obtained data, the approach of Interactional Sociolinguistics was applied. It was found that the students of the kindergarten are able to understand the whole process, from the 3D scanning of objects, to the customization through 3D modeling and to the modified object 3D printed. In addition, it has been found that playfulness and creativity are enhanced by the mediated use of 3D technologies.

[pt] A pandemia de COVID-19 resultou em uma crise global de saúde pública nunca antes observada, impactando praticamente todos os aspectos da vida humana e catalisando a pesquisa em equipamentos de proteção individual (EPI). Com a falta desses equipamentos para os profissionais que atuaram na linha de frente, diversas iniciativas de fabricação local de EPI foram observadas utilizando manufatura aditiva como forma de amortizar a falta desses insumos tão valiosos. Este trabalho apresenta a contextualização da pandemia, com seus impactos não somente na população geral, mas principalmente no trabalho dos profissionais de saúde no Rio de Janeiro. Demonstra também as estratégias observadas em diversos locais do mundo para mitigar a falta de EPI, causada pela alta demanda e pelos interrompimentos nas cadeias de abastecimento. O trabalho apresenta as ferramentas e metodologias utilizadas na pesquisa e desenvolvimento de três EPIs, projetados utilizando a metodologia de pesquisa RtD para avaliar e documentar cada etapa e a manufatura aditiva como ferramenta fundamental para sua produção. A partir de diferentes tecnologias de impressão 3D, a pesquisa gerou inúmeros protótipos, que serviram para iterar o design dos três produtos: um face shield com tecnologia embarcada, voltado ao trabalho dos Agentes Comunitários de Saúde e duas máscaras de proteção respiratória que utilizam o tecido da máscara cirúrgica como mídia filtrante, além de ensaiar fabricação de filtros para máscaras utilizando uma máquina construída com ferramentas comuns e acessíveis. A tese detalha cada decisão projetual tomada ao longo do trabalho e reflete sobre a possibilidade de futuras pesquisas e aplicações da manufatura aditiva na área da saúde, no sentido de inovação e de fabricação não centralizada. / [en] The COVID-19 pandemic resulted in an unprecedented global public health crisis, impacting virtually all aspects of human life and catalyzing research on personal protective equipment (PPE). Due to the shortage of PPE for frontline workers, various local manufacturing initiatives emerged, using additive manufacturing as a way to mitigate the lack of these essential supplies. This work presents the contextualization of the pandemic, highlighting its impact not only on the general population but especially on the work of healthcare professionals in Rio de Janeiro. It also demonstrates strategies observed worldwide to address the PPE shortage caused by high demand and disruptions in supply chains. The work presents the tools and methodologies used in the research and development of three PPEs, using the Research through Design (RtD) methodology to evaluate and document each step, with additive manufacturing as a fundamental tool for their production. Using different 3D printing technologies, the research generated numerous prototypes, which served to iterate the design of the three products: a face shield with embedded technology aimed at Community Health Workers, and two respiratory protection masks that use surgical mask fabric as a filtering medium. The thesis details each design decision made throughout the work and reflects on the potential for future research and applications of additive manufacturing in the healthcare field, in terms of innovation and decentralized production. As an outcome, this work presents the beginning of research on the manufacturing of mask filters, using a machine built with common and accessible tools.