Tese de mestrado. Engenharia Biomédica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Faculdade de Medicina Dentária. Universidade do Porto. 2008

O presente trabalho é um estudo comparativo entre três modelos de hastes de quadril não cimentadas, em que foram avaliadas a variação dos padrões de deformações corticais entre um osso intacto e o mesmo osso com uma haste implantada e a estabilidade primária de cada prótese quanto à rotação e migração axial (micromovimentos relativos entre o osso e a haste). Para tal, foram realizados ensaios mecânicos de carregamento estático, com aquisição simultânea de dados obtida por extensômetros de resistência elétrica e sensores de deslocamento. As hastes estudadas foram divididas em três grupos: A, B e C, sendo implantadas três amostras de cada grupo em fêmures compósitos (nove no total). A haste A possui colar e seção transversal circular. A haste B é projetada para fixação distal, tem seção transversal octagonal e conicidade de 10. A haste C é mais curta que as demais e é mais larga na sua região proximal, e possui uma curvatura lateral acompanhando a curvatura do fêmur. As hipóteses são que a variação do padrão de deformações corticais influencia no remodelamento ósseo, e que uma inadequada estabilidade primária da haste com relação ao osso dificulta a osseointegração do implante. Estes dois fenômenos estão associados à soltura, maior causa de revisão de próteses de quadril não cimentadas. Durante os ensaios, dois fêmures implantados com hastes do grupo C fraturaram na região proximal, só restando uma amostra deste grupo, o que impossibilitou o grupo C de ser incluído na análise estatística de variância entre os diferentes modelos de hastes. Os modelos A e B apresentaram redução no nível de deformações em todas as regiões analisadas após a implantação das hastes com relação aos fêmures intactos, especialmente na região proximal do fêmur, sendo que em geral a haste B apresentou menor diminuição nas deformações que a haste A. O modelo C sofreu aumento no nível de deformações nas regiões anterior, lateral distal e medial (sensores proximal e distal) e diminuição nas regiões posterior e lateral proximal. Foram encontradas diferenças significativas entre as próteses A e B para migração axial e rotação, para um índice de significância p=0,05, sendo que a haste B apresentou maiores deslocamentos que a haste A. Pela análise radiográfica, pôde-se observar que a artroplastia da haste C é bastante invasiva na região proximal do fêmur. Isto pode explicar o surgimento das trincas após as artroplastias na região posterior proximal dos fêmures. A existência dessas trincas combinada ao aumento de carga na região proximal verificado após implantação dessa haste induziu fraturas de dois fêmures no início dos ensaios. Pelos resultados de deformações encontrados para uma única amostra, o projeto C pode ser benéfico por minimizar o efeito de blindagem de tensões. No entanto, o projeto da haste C deve ser revisto e sujeito a mais testes in vitro, devido à alta tendência de fratura na região proximal do fêmur e à necessidade de obter resultados confiáveis estatisticamente (o que não foi possível no presente trabalho). / The present work is a comparative study between three models of uncemented hip stems, in which the change in the patterns of the cortical strains between an intact bone and the same bone implanted with a stem and the primary stability of each stem relative to rotation and axial migration (micromotion between the bone and the stem) were evaluated. Static loading mechanical tests were performed with simultaneous data acquisiton using strain gages and displacement sensors. The stems were divided in three groups: A, B and C, and three samples of each group were implanted in composite femurs (in a total of nine). The stem A has a colar and a circular cross section. The stem B is designed for distal fixation, has a octagonal cross section and 10 taper. The stem C is shorter than the others, is wider proximally and has a lateral curvature following the femur curvature. The hypotheses are that the variation in the pattern of the cortical strains acts on bone remodelling, and that an improper primary stability of the stem relative to the bone difficults the implant osseointegration. These two phenomena are associated to asseptic loosening, the biggest cause of uncemented hip prostheses revision. During the tests, two femurs implanted with group C stems fractured in the proximal region, so just one sample of this group remained, and group C was not submited to analysis of variance between the different stem models. The models A and B presented reduction in the level of strains for all analysed regions after stems implantation relative to the intact femurs, especially in the proximal region, and the stem B presented less reduction the stem A. Significative differences between stems A and B were found for axial migration and rotation, for a significance level of p=0.05. The model C presented increase in the level of strains in the anterior, distal lateral and medial (proximal and distal sensors) regions and reduction in the posterior and proximal lateral regions. By the X-rays analysis, it was observed that the stem C arthroplasty is quite invasive in the proximal region of the femur. This can explain the cracks that appeared in the proximal posterior region of the femurs after the arthroplasties. The existence of these cracks combined to the load increase in the proximal region verified after the implantation of this stem induced fractures of two femurs in the beginning of the tests. The cortical strains and axial migration results found for stem C are not statistically trustful, thus more in vitro tests must be performed to validate this project. Nevertheless, the fact that two femurs fractured in the start of the tests suggests the need of a careful selection of the bone and the patient to be submited to an arthroplasty with this stem.

O presente trabalho é um estudo comparativo entre três modelos de hastes de quadril não cimentadas, em que foram avaliadas a variação dos padrões de deformações corticais entre um osso intacto e o mesmo osso com uma haste implantada e a estabilidade primária de cada prótese quanto à rotação e migração axial (micromovimentos relativos entre o osso e a haste). Para tal, foram realizados ensaios mecânicos de carregamento estático, com aquisição simultânea de dados obtida por extensômetros de resistência elétrica e sensores de deslocamento. As hastes estudadas foram divididas em três grupos: A, B e C, sendo implantadas três amostras de cada grupo em fêmures compósitos (nove no total). A haste A possui colar e seção transversal circular. A haste B é projetada para fixação distal, tem seção transversal octagonal e conicidade de 10. A haste C é mais curta que as demais e é mais larga na sua região proximal, e possui uma curvatura lateral acompanhando a curvatura do fêmur. As hipóteses são que a variação do padrão de deformações corticais influencia no remodelamento ósseo, e que uma inadequada estabilidade primária da haste com relação ao osso dificulta a osseointegração do implante. Estes dois fenômenos estão associados à soltura, maior causa de revisão de próteses de quadril não cimentadas. Durante os ensaios, dois fêmures implantados com hastes do grupo C fraturaram na região proximal, só restando uma amostra deste grupo, o que impossibilitou o grupo C de ser incluído na análise estatística de variância entre os diferentes modelos de hastes. Os modelos A e B apresentaram redução no nível de deformações em todas as regiões analisadas após a implantação das hastes com relação aos fêmures intactos, especialmente na região proximal do fêmur, sendo que em geral a haste B apresentou menor diminuição nas deformações que a haste A. O modelo C sofreu aumento no nível de deformações nas regiões anterior, lateral distal e medial (sensores proximal e distal) e diminuição nas regiões posterior e lateral proximal. Foram encontradas diferenças significativas entre as próteses A e B para migração axial e rotação, para um índice de significância p=0,05, sendo que a haste B apresentou maiores deslocamentos que a haste A. Pela análise radiográfica, pôde-se observar que a artroplastia da haste C é bastante invasiva na região proximal do fêmur. Isto pode explicar o surgimento das trincas após as artroplastias na região posterior proximal dos fêmures. A existência dessas trincas combinada ao aumento de carga na região proximal verificado após implantação dessa haste induziu fraturas de dois fêmures no início dos ensaios. Pelos resultados de deformações encontrados para uma única amostra, o projeto C pode ser benéfico por minimizar o efeito de blindagem de tensões. No entanto, o projeto da haste C deve ser revisto e sujeito a mais testes in vitro, devido à alta tendência de fratura na região proximal do fêmur e à necessidade de obter resultados confiáveis estatisticamente (o que não foi possível no presente trabalho). / The present work is a comparative study between three models of uncemented hip stems, in which the change in the patterns of the cortical strains between an intact bone and the same bone implanted with a stem and the primary stability of each stem relative to rotation and axial migration (micromotion between the bone and the stem) were evaluated. Static loading mechanical tests were performed with simultaneous data acquisiton using strain gages and displacement sensors. The stems were divided in three groups: A, B and C, and three samples of each group were implanted in composite femurs (in a total of nine). The stem A has a colar and a circular cross section. The stem B is designed for distal fixation, has a octagonal cross section and 10 taper. The stem C is shorter than the others, is wider proximally and has a lateral curvature following the femur curvature. The hypotheses are that the variation in the pattern of the cortical strains acts on bone remodelling, and that an improper primary stability of the stem relative to the bone difficults the implant osseointegration. These two phenomena are associated to asseptic loosening, the biggest cause of uncemented hip prostheses revision. During the tests, two femurs implanted with group C stems fractured in the proximal region, so just one sample of this group remained, and group C was not submited to analysis of variance between the different stem models. The models A and B presented reduction in the level of strains for all analysed regions after stems implantation relative to the intact femurs, especially in the proximal region, and the stem B presented less reduction the stem A. Significative differences between stems A and B were found for axial migration and rotation, for a significance level of p=0.05. The model C presented increase in the level of strains in the anterior, distal lateral and medial (proximal and distal sensors) regions and reduction in the posterior and proximal lateral regions. By the X-rays analysis, it was observed that the stem C arthroplasty is quite invasive in the proximal region of the femur. This can explain the cracks that appeared in the proximal posterior region of the femurs after the arthroplasties. The existence of these cracks combined to the load increase in the proximal region verified after the implantation of this stem induced fractures of two femurs in the beginning of the tests. The cortical strains and axial migration results found for stem C are not statistically trustful, thus more in vitro tests must be performed to validate this project. Nevertheless, the fact that two femurs fractured in the start of the tests suggests the need of a careful selection of the bone and the patient to be submited to an arthroplasty with this stem.

O presente trabalho é um estudo comparativo entre três modelos de hastes de quadril não cimentadas, em que foram avaliadas a variação dos padrões de deformações corticais entre um osso intacto e o mesmo osso com uma haste implantada e a estabilidade primária de cada prótese quanto à rotação e migração axial (micromovimentos relativos entre o osso e a haste). Para tal, foram realizados ensaios mecânicos de carregamento estático, com aquisição simultânea de dados obtida por extensômetros de resistência elétrica e sensores de deslocamento. As hastes estudadas foram divididas em três grupos: A, B e C, sendo implantadas três amostras de cada grupo em fêmures compósitos (nove no total). A haste A possui colar e seção transversal circular. A haste B é projetada para fixação distal, tem seção transversal octagonal e conicidade de 10. A haste C é mais curta que as demais e é mais larga na sua região proximal, e possui uma curvatura lateral acompanhando a curvatura do fêmur. As hipóteses são que a variação do padrão de deformações corticais influencia no remodelamento ósseo, e que uma inadequada estabilidade primária da haste com relação ao osso dificulta a osseointegração do implante. Estes dois fenômenos estão associados à soltura, maior causa de revisão de próteses de quadril não cimentadas. Durante os ensaios, dois fêmures implantados com hastes do grupo C fraturaram na região proximal, só restando uma amostra deste grupo, o que impossibilitou o grupo C de ser incluído na análise estatística de variância entre os diferentes modelos de hastes. Os modelos A e B apresentaram redução no nível de deformações em todas as regiões analisadas após a implantação das hastes com relação aos fêmures intactos, especialmente na região proximal do fêmur, sendo que em geral a haste B apresentou menor diminuição nas deformações que a haste A. O modelo C sofreu aumento no nível de deformações nas regiões anterior, lateral distal e medial (sensores proximal e distal) e diminuição nas regiões posterior e lateral proximal. Foram encontradas diferenças significativas entre as próteses A e B para migração axial e rotação, para um índice de significância p=0,05, sendo que a haste B apresentou maiores deslocamentos que a haste A. Pela análise radiográfica, pôde-se observar que a artroplastia da haste C é bastante invasiva na região proximal do fêmur. Isto pode explicar o surgimento das trincas após as artroplastias na região posterior proximal dos fêmures. A existência dessas trincas combinada ao aumento de carga na região proximal verificado após implantação dessa haste induziu fraturas de dois fêmures no início dos ensaios. Pelos resultados de deformações encontrados para uma única amostra, o projeto C pode ser benéfico por minimizar o efeito de blindagem de tensões. No entanto, o projeto da haste C deve ser revisto e sujeito a mais testes in vitro, devido à alta tendência de fratura na região proximal do fêmur e à necessidade de obter resultados confiáveis estatisticamente (o que não foi possível no presente trabalho). / The present work is a comparative study between three models of uncemented hip stems, in which the change in the patterns of the cortical strains between an intact bone and the same bone implanted with a stem and the primary stability of each stem relative to rotation and axial migration (micromotion between the bone and the stem) were evaluated. Static loading mechanical tests were performed with simultaneous data acquisiton using strain gages and displacement sensors. The stems were divided in three groups: A, B and C, and three samples of each group were implanted in composite femurs (in a total of nine). The stem A has a colar and a circular cross section. The stem B is designed for distal fixation, has a octagonal cross section and 10 taper. The stem C is shorter than the others, is wider proximally and has a lateral curvature following the femur curvature. The hypotheses are that the variation in the pattern of the cortical strains acts on bone remodelling, and that an improper primary stability of the stem relative to the bone difficults the implant osseointegration. These two phenomena are associated to asseptic loosening, the biggest cause of uncemented hip prostheses revision. During the tests, two femurs implanted with group C stems fractured in the proximal region, so just one sample of this group remained, and group C was not submited to analysis of variance between the different stem models. The models A and B presented reduction in the level of strains for all analysed regions after stems implantation relative to the intact femurs, especially in the proximal region, and the stem B presented less reduction the stem A. Significative differences between stems A and B were found for axial migration and rotation, for a significance level of p=0.05. The model C presented increase in the level of strains in the anterior, distal lateral and medial (proximal and distal sensors) regions and reduction in the posterior and proximal lateral regions. By the X-rays analysis, it was observed that the stem C arthroplasty is quite invasive in the proximal region of the femur. This can explain the cracks that appeared in the proximal posterior region of the femurs after the arthroplasties. The existence of these cracks combined to the load increase in the proximal region verified after the implantation of this stem induced fractures of two femurs in the beginning of the tests. The cortical strains and axial migration results found for stem C are not statistically trustful, thus more in vitro tests must be performed to validate this project. Nevertheless, the fact that two femurs fractured in the start of the tests suggests the need of a careful selection of the bone and the patient to be submited to an arthroplasty with this stem.

Orientador: Alberto Cliquet Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T05:22:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Porfirio_RosemariodaSilva_M.pdf: 4636935 bytes, checksum: 7701c6beb502a04835502c5062ee304b (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: A substituição de membros perdidos por membros artificiais, tem sido, por várias décadas, objeto de estudos em muitos centros, onde a viabilidade dos membros artificiais concebidos é o ponto mais questionado. O desenvolvimento desses membros, para ser funcional, deve passar por vários processos, onde verificamos que um dos principais é, sem dúvida, um bom e elaborado estudo analítico das variáveis quantificáveis. Nesse trabalho desenvolveu-se o estudo analítico da dinâmica de um dispositivo ativo de mão, representado pelo modelo de um dedo genérico articulado, e também dos mecanismos de acionamento e controle. A análise do modelo proposto é realizada com bases fundamentadas nas equações de Newton-Euler, cuja recursividade computacional é de fácil algoritimização, e também nas teorias do controle moderno. O equacionamento matemático sugeriu o uso de procedimentos de discretização para a evolução em computador digital. As equações matemáticas obtidas foram simuladas em software MATLAB-386. Os resultados demonstraram que há coerência nos procedimentos de análise adotados, e que a implementação prática de um protótipo representativo pode fundamentar este estudo / Abstract: The purpose of the present work is the development of an active hand with five articulated fingers. The fingers are activated by an accommodation mechanism designed to establish the grasping of object. The accommodation mechanism is responsible for the flexion and extension (through tendons) of the finger. The activation of the accommodation device is made with a small high torque DC motor proportionally controlled by myoeletric signals picked UP from the forearm muscIes. The accommodation device is designed to provide stabiIity between the flexion and extension movements of the fingers. When the hand lS activated and touches an object, a force transducer pIaced on the fingers tip, encreases by feedback the torque in the DC motor through gain control of the power amplifier. The control signal which sets the actuator motion (DC achieved by taking the difference between signals from the motor) is remaining forearm muscIes. That difference also commands direct (fIexion) or reverse (extension) DC motor motion / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: João Guilherme Padilha Filho / Coorientador: Luis Gustavo Gosuen Gonçalves Dias / Banca: Elóis dos Santos Portugal / Banca: Paola Castro Moraes / Banca: Gustavo Garkalns de Souza Oliveira / Banca: Fabrício Singaretti de Oliveira / Resumo: O presente estudo teve como objetivo avaliar, clínica e radiograficamente a utilização de cunha de osso alógeno córtico-esponjoso liofilizada e esterilizada em raio gama, obtida de banco de ossos, implantada como espaçador na TTA modificada em 16 joelhos de 15 cães com diagnóstico clínico de doença do ligamento cruzado cranial. Os pacientes foram submetidos a radiografias e avaliação da locomoção previamente ao procedimento cirúrgico. No pós-operatório, as avaliações foram realizadas imediatamente após a cirurgia e aos 30, 60, 90 e 120 dias. A ferida cirúrgica foi avaliada quanto a sinais de infecção e rejeição do implante ósseo. Locomoção foi graduada em escores 0-5, sendo 0: paciente clinicamente saudável e 5: impotência funcional do membro. As interfaces corpo da tíbiaimplanteósseo-crista tibial foram avaliadas radiograficamente em escores de 0-3 cada interface, sendo 0: nenhum contato entre implante e osso adjacente e 3 ponte óssea em toda extensão da interface. Os pacientes apresentaram boa recuperação clínica e radiográfica. A utilização dos espaçadores ósseos para TTAm oriundos de banco de ossos apresentou praticidade e comodidade em termos de armazenamento e transporte dos ossos. O espaçador ósseo liofilizado permitiu execução rápida e satisfatória da TTAm, apresentando resistência à perfuração e fixação com parafusos em 87,5 % dos casos (14, n=16) e tempo cirúrgico médio de 45,9 minutos. Não se observou reações imunogênicas com consequências clínicas em 93,7% dos cas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study proposed to use wedge of lyophilized corticocancellous bone and sterilized by gamma ray, obtained from bone bank, as a spacer device in TTA modified in 16 knees of 15 dogs with cranial cruciate ligament disease. Animals were submitted to radiographic and gait assessments preoperatively,early postoperatively and following 30, 60, 90 and 120 days. The surgical wound was evaluated for signs of infection and rejection of the bone implant. Locomotion was graded 0-5, with 0: clinically healthy patient and 5: limb functional impotence. As tibial-tibial-implant-tibial crest interfaces were evaluated radiographically in scores of 0-3 each interface, being 0: no contact between implant and adjacent bone and 3 bone bridge throughout the interface. All animals exhibited good clinical outcome.. The use of bone grafts from bone bank was practical and convenient in terms of grafts storage and transportation. Freeze-dried bone graft allowed rapid and satisfactory execution of modified TTA, presenting resistance to drilling and screw fixation in 87.5% of cases (14, n = 16) and mean time of procedures 45.9 minutes. Immunogenic responses with clinical consequences wasn't observed in 93.7% of cases. One patient (n = 16) presented infection of surgical focus, with remission of signs after antibiotic therapy. It was possible to verify functional recovery of the limb in all patients, being observed at 120 days, more clinically healthy patients in comparison with those claudication (p≤0.05). In all patients, we found the incorporation of the graft to the tibia. Bone union occurred gradually, with the bone union stages observed in radiographs at 60, 90 and 120 days significantly higher (p <0.05) than those observed at 30 days and immediately after surgery. Based on the data of this research it was possible to conclude that the lyophilized bo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_PauloEduardoLeite_M.pdf: 3749651 bytes, checksum: 89146f069c1475908f7a217f78acae9a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de ligas de titânio do tipo ß na fabricação de dispositivos ortopédicos tem aumentado continuamente nos últimos anos. Dentre as ligas do tipo ß promissoras como biomaterial destacam as ligas Ti-Nb. Nesse sistema, a precipitação indesejada da fase 'ômega' é comum e uma maneira de evitá-la é com a adição de Sn. Assim, este trabalho teve como objetivo examinar o processo de fundição de ligas Ti-30Nb (% em peso) com adições de 2, 4, 6, 8 e 10 % em peso de Sn. O trabalho foi elaborado a partir da preparação das amostras em forno a arco voltáico, seguido de conformação por processo de fundição por centrifugação e caracterização química, microestrutural e mecânica. Os resultados obtidos permitem concluir que amostras com geometrias medianamente complexas podem ser obtidas pelo processo de fundição por centrifugação. O uso de molde de cobre evita qualquer reação entre o fundido e as paredes do molde, bem como resulta em ótimo acabamento superficial. A solidificação das ligas Ti-Nb-Sn em molde de cobre resultou em microestrutura com caráter dendrítico acentuado. Observou-se que enquanto o Sn é segregado para regiões interdendríticas e o Nb concentra-se nos ramos dendríticos. No caso do processamento da Liga Ti-30Nb, a elevada taxa de resfriamento imposta pela solidificação em molde de cobre produz microestrutura formada pela martensita ortorrômbica (a"), pela fase ß e pela fase 'ômega'. À medida que o Sn foi adicionado à liga Ti-30Nb, observou-se a supressão da fase 'ômega' e também, a diminuição da fração volumétrica da fase martensítica. A análise por difração de raios-X também permitiu examinar o efeito do Sn nos parâmetros de rede da fase ß. Ensaios de dureza, de medidas de módulo de elasticidade e de ensaios de compressão mostraram que a adição de Sn resulta em comportamento mecânico que é coerente com a variação do parâmetro de rede da fase ß. / Abstract: The use of ß-type titanium alloys in the manufacture of orthopedic devices has increased steadily in recent years. Among the promising ß-type alloys to be applied as biomaterial are the Ti-Nb alloys. In the Ti-Nb system, the unwanted precipitation of 'ômega' phase is common and a way to avoid it is with the addition of Sn. Thus, this study aimed to examine the casting process of Ti-30Nb alloy (wt.%) with additions of 2, 4, 6, 8 and 10 wt% Sn. This work was carried out by preparing samples in arc furnace, forming by using centrifuge casting process and chemical, microstructural and mechanical characterization. The results obtained allowed concluding that samples with moderately complex geometries can be obtained by centrifuge casting process. The use of copper mold prevents any reaction between the melt and the mold walls, and results in excellent surface finishing. The solidification of Ti-Nb-Sn alloys in copper mold resulted in microstructure with pronounced dendritic character. It was observed that while the Sn is segregated to interdendritic regions, the Nb is concentrated in the dendritic branches. In the case of the Ti-30Nb alloy processing, the high cooling rate imposed by cast in copper mold produced a microstructure formed by orthorhombic martensite, ß phase and 'ômega' phase. As Sn is added to the Ti-30Nb alloy, it was observed the 'ômega' phase suppression as well as the decrease of the volume fraction of martensitic phase. X-ray diffraction analyses also made possible to examine the effect of Sn addition on the ß phase lattice parameters. Hardness tests, measurements of elastic modulus and compression tests showed that the addition of Sn results in mechanical behavior that is consistent with the variation of the ß phase lattice parameters. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:50:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jaime_MauricioAntonio_D.pdf: 15911235 bytes, checksum: f0f9b8211846278bae6d04c734c91ee2 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A fundição de precisão é considerada com uma das mais antigas técnicas de fabricação envolvendo a conformação de metais e suas ligas. Apesar de ser utilizada há mais de 4.000 anos, esse processo é ainda largamente utilizado na fabricação de inúmeros produtos de engenharia, incluindo componentes de propulsores na industria aeronáutica e partes metálicas de implantes ortopédicos em aços inoxidáveis. O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a etapa de transformação líquido/sólido na fundição de um aço inoxidável austenítico AISI 3l6L através da investigação do modo, da microestrutura e da simulação de sua solidificação. Inicialmente, estudou-se o modo de solidificação através da técnica de solidificação direcional sob baixas taxas de crescimento, bem como através de ensaios de análise térmica diferencial. Constatou-se que o aço AISI 3l6L exibe modo A de solidificação, porém, dependendo do nível de segregação de solutos é possível observar o modo AF. Além disso, observou-se que a maioria dos elementos de liga desse aço exibe coeficiente de distribuição menor que a unidade. Esse estudo foi complementado por experimentos de solidificação direcional sob altas taxas de crescimento, o que permitiu correlacionar dimensões dendríticas com parâmetros do processo de transformação de fase. Em seguida, a fundição de uma haste metálica utilizada na reconstrução artificial de quadril foi implementada experimentalmente e virtualmente através da simulação da transferência de calor no processo, empregando o programa AFS Solidification System. O confronto entre resultados teóricos e experimentais mostrou concordância satisfatória. A partir da simulação do processo e de informações decorrentes do estudo do modo e da microestrutura de solidificação foi possível prever a microestrutura dendrítica ao longo da peça fundida. Tais resultados permitem afirmar que a simulação do processo de fundição apoiada em estudos da evolução microestrutural podem auxiliar a otimização da fundição no tocante a custos e qualidade do produto final / Abstract: Investment casting process is considered one of the oldest techniques of metal processing. Even considering this technique has been utilized for more than 4000 years, it is still extensively used to produce a number of engineering products, including aircraft engines components and artificial implant parts made of stainless steel. The main aim of this work is to evaluate liquid/solid transformation in a casting process of the AISI 316L type austenitic stainless steel by analyzing its mode, microstructure and simulation of solidification. Firstly, solidification mode was studying by using directional solidification at low growth rates as well as using differential thermal analysis. It was found that the AISI 316L type austenitic stainless steel exhibits A mode of solidification and, depending on the solute segregation level, it may present AF mo de of solidification. Also, it was observed that the most part of the steel alloy elements has distribution coefficient less than unity. In addition, directional solidification experiments at high growth rate were utilized to find a correlation between secondary dendrite arm spacing and solidification thermal parameters. Following, the investment casting of a metallic femoral stem used in artificial total hip replacement was experimentally made and virtually analyzed by using simulation of the heat transfer process using the AFS Solidification System software. Comparison between both theoretical and experimental results showed satisfactory agreement. By using simulation process supported by studies on mo de and microstructure of solidification it was possible to predict the dendritic microstructure in such a casting. This result allows one to apply casting simulation in order to optimize the casting process in respect to the costs and the quality of a final product / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_GiselaMartinelliRocha_D.pdf: 3062014 bytes, checksum: c43a5407ea775274589177805f4e9de2 (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado

Orientador: Alberto Cliquet Jr / O anexo B desta tese não foi digitalizado devido ao seu tamanho, a consula só poderá ser feita através da versão impressa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T10:54:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_MarcelodeCarvalho_M.pdf: 4634249 bytes, checksum: 68bed9467d76103ff1544a6baee30d67 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Objetivando o desenvolvimento de um processamento para o Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM) foi projetada, construída e testada a infra-estrutura básica, que possibilite processar o polímero em diferentes condições e ensaiá-Io a desgaste em condições que simulem uma articulação do tipo sinovial. Para o processamento foi construída uma prensa pneumática que possibilita variação das pressões de compactação e um sistema de aquecimento com controle de temperatura. Para os ensaios de desgate foi construído um dispositivo tipo TRI-PIN-ON-DISC. O equipamento permite a realização de ensaios a seco ou em presença de fluido lubrificante, sendo a medida de desgaste efetuada pela perda em peso dos corpos de prova Foi, ainda, realizada a caracterização de polimeros nascentes de duas origens; nacional e alemã. Três aspectos foram estudados:determinação do tamanho médio de partículas, morfologia e topografia das partículas e comportamento térmico / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica