Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

O objetivo deste trabalho foi a produção e caracterização de componentes sinterizados de titânio para aplicação biomédica, obtidos através do processo de fabricação chamado de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ), ou “Metal Injection Molding” ( MIM ) na língua inglesa. Para a produção dos componentes de titânio, utilizou-se de pós de hidreto de titânio produzidos pelo processo de Hidretação-Dehidretação ( HDH ), no Laboratório de Transformação Mecânica - UFRGS. Foram realizados ensaios para a caracterização dos componentes sinterizados quanto às suas propriedades mecânicas, resistência à corrosão, características morfológicas e de biocompatibilidade. Este trabalho concentra-se no desenvolvimento e produção de componentes para área odontológica ( implantodontia ) e médica, visando a implementar a técnica de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ) de hidreto de titânio para aplicação na produção de implantes, tendo em vista que, atualmente, este processo não é utilizado para tal fim. Para as análises de biocompatibilidade foram produzidos parafusos corticais para utilização como implantes. Após a caracterização morfológica e química dos implantes produzidos foram realizados ensaios in vitro de corrosão e in vivo de biocompatibilidade onde foi possível observar algumas características da superfície do implante como, por exemplo, a susceptibilidade à corrosão por frestas e elevado recobrimento ósseo do implante.

O presente trabalho tem como objetivo estabelecer uma rota alternativa para obtenção de ímãs de Fe-Si pelo processo de injeção de pós metálicos. Utilizando uma matéria-prima de custo mais baixo do que a tradicional e o processo de Mecano Síntese, deseja-se obter um ímã de baixo custo e boas propriedades magnéticas.

Este trabalho tem como objetivo estudar os parâmetros do processo de fabricação e a possibilidade da obtenção de pinças de biópsia por endoscopia flexível através do processo de Moldagem de Pós por Injeção (MPI), visto que atualmente essa peça não é produzida no Brasil. Essa pinça possui basicamente seis componentes, sendo o material utilizado o aço inoxidável austenítico AISI 316L, material largamente utilizado em instrumentos médicos, pois este possui boa resistência à corrosão aliada a boas propriedades mecânicas e é considerado biocompatível. A carga injetável utilizada no processo foi produzida no Laboratório de Transformação Mecânica. Inicialmente foram realizados estudos reológicos de cinco tipos de sistemas aglutinantes, após essa etapa foi variado o tamanho de partícula e carregamento do pó esférico de 316L atomizado a gás, no qual os melhores resultados apresentados foi a combinação de 90% em peso de pó de 316L, com tamanho de partícula de 90% menor que 27μm e 10% do sistema aglutinante formado por 50% de polipropileno, 30% de parafina, 15% de cera de abelha e 5% de ácido esteárico. Os parâmetros de injeção foram definidos conforme a necessidade apresentada durante o processo, sendo que a pressão de injeção ideal foi de 1200 bar. A extração química foi realizada por imersão em hexano a 40oC por 2 horas. A sinterização foi realizada em duas temperaturas, 1150oC por 2 horas e 1250oC por 1 hora, ambos com atmosfera de hidrogênio, sendo que a extração térmica foi a 450oC por 1 hora. A sinterização mostrou-se mais eficiente com temperatura de sinterização de 1250oC por 1 hora, apresentando um nível de porosidade aceitável, menor que 5% e dureza de 121,4 HV. Porém as peças apresentaram perda de forma, podendo ser causada pela alta taxa de aquecimento durante a extração térmica ou até mesmo por uma eventual heterogeneidade da carga injetável. / The goal of this work is to study the parameters and the possibility to obtain biopsy forceps by means of flexible endoscopy obtained through the process of Powder Injection Molding (PIM). This forceps is not currently produced in Brazil. This forceps has basically six components, and the material used is 316L stainless steel powder, which is widely used in medical instruments, because it has good corrosion resistance combined with good mechanical properties and is considered biocompatible. The feedstock used in the process was produced in the Metal Forming Laboratory. Initially rheological studies of five types of binders were conducted, and after this step, one has varied the size of the particle and loading of the powder of the gas atomized spherical 316L, in which the best results presented a combination of 90% in 316L powder volume, with particle size 90% less than 27μm and 10% of the binder consisting of 50% polypropylene, 30% paraffin wax, 15% bee wax and 5% stearic acid. The parameters of injection were defined according to the need presented during the process, and the ideal pressure of injection was of 1200 bar. The chemical debinding was performed by immersion in hexane at 40oC for 2 hours. The sintering was done at two temperatures, 1150oC for 2 hours and 1250oC for 1 hour, both with hydrogen atmosphere, and the thermal debinding was at 450oC for 1 hour. One has verified that sintering is more efficient with a landing sintering at 1250oC for 1 hour, presenting an acceptable level of porosity, less than 5% and hardness of 121,4 HV. But the pieces had loss of shape, which may be caused by the high rate of thermal debinding heating during or even by any heterogeneity of the feedstock.

O presente trabalho tem como objetivo estabelecer uma rota alternativa para obtenção de ímãs de Fe-Si pelo processo de injeção de pós metálicos. Utilizando uma matéria-prima de custo mais baixo do que a tradicional e o processo de Mecano Síntese, deseja-se obter um ímã de baixo custo e boas propriedades magnéticas.

O presente trabalho tem como objetivo estabelecer uma rota alternativa para obtenção de ímãs de Fe-Si pelo processo de injeção de pós metálicos. Utilizando uma matéria-prima de custo mais baixo do que a tradicional e o processo de Mecano Síntese, deseja-se obter um ímã de baixo custo e boas propriedades magnéticas.

Este trabalho tem como objetivo estudar os parâmetros do processo de fabricação e a possibilidade da obtenção de pinças de biópsia por endoscopia flexível através do processo de Moldagem de Pós por Injeção (MPI), visto que atualmente essa peça não é produzida no Brasil. Essa pinça possui basicamente seis componentes, sendo o material utilizado o aço inoxidável austenítico AISI 316L, material largamente utilizado em instrumentos médicos, pois este possui boa resistência à corrosão aliada a boas propriedades mecânicas e é considerado biocompatível. A carga injetável utilizada no processo foi produzida no Laboratório de Transformação Mecânica. Inicialmente foram realizados estudos reológicos de cinco tipos de sistemas aglutinantes, após essa etapa foi variado o tamanho de partícula e carregamento do pó esférico de 316L atomizado a gás, no qual os melhores resultados apresentados foi a combinação de 90% em peso de pó de 316L, com tamanho de partícula de 90% menor que 27μm e 10% do sistema aglutinante formado por 50% de polipropileno, 30% de parafina, 15% de cera de abelha e 5% de ácido esteárico. Os parâmetros de injeção foram definidos conforme a necessidade apresentada durante o processo, sendo que a pressão de injeção ideal foi de 1200 bar. A extração química foi realizada por imersão em hexano a 40oC por 2 horas. A sinterização foi realizada em duas temperaturas, 1150oC por 2 horas e 1250oC por 1 hora, ambos com atmosfera de hidrogênio, sendo que a extração térmica foi a 450oC por 1 hora. A sinterização mostrou-se mais eficiente com temperatura de sinterização de 1250oC por 1 hora, apresentando um nível de porosidade aceitável, menor que 5% e dureza de 121,4 HV. Porém as peças apresentaram perda de forma, podendo ser causada pela alta taxa de aquecimento durante a extração térmica ou até mesmo por uma eventual heterogeneidade da carga injetável. / The goal of this work is to study the parameters and the possibility to obtain biopsy forceps by means of flexible endoscopy obtained through the process of Powder Injection Molding (PIM). This forceps is not currently produced in Brazil. This forceps has basically six components, and the material used is 316L stainless steel powder, which is widely used in medical instruments, because it has good corrosion resistance combined with good mechanical properties and is considered biocompatible. The feedstock used in the process was produced in the Metal Forming Laboratory. Initially rheological studies of five types of binders were conducted, and after this step, one has varied the size of the particle and loading of the powder of the gas atomized spherical 316L, in which the best results presented a combination of 90% in 316L powder volume, with particle size 90% less than 27μm and 10% of the binder consisting of 50% polypropylene, 30% paraffin wax, 15% bee wax and 5% stearic acid. The parameters of injection were defined according to the need presented during the process, and the ideal pressure of injection was of 1200 bar. The chemical debinding was performed by immersion in hexane at 40oC for 2 hours. The sintering was done at two temperatures, 1150oC for 2 hours and 1250oC for 1 hour, both with hydrogen atmosphere, and the thermal debinding was at 450oC for 1 hour. One has verified that sintering is more efficient with a landing sintering at 1250oC for 1 hour, presenting an acceptable level of porosity, less than 5% and hardness of 121,4 HV. But the pieces had loss of shape, which may be caused by the high rate of thermal debinding heating during or even by any heterogeneity of the feedstock.

O objetivo deste trabalho foi a produção e caracterização de componentes sinterizados de titânio para aplicação biomédica, obtidos através do processo de fabricação chamado de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ), ou “Metal Injection Molding” ( MIM ) na língua inglesa. Para a produção dos componentes de titânio, utilizou-se de pós de hidreto de titânio produzidos pelo processo de Hidretação-Dehidretação ( HDH ), no Laboratório de Transformação Mecânica - UFRGS. Foram realizados ensaios para a caracterização dos componentes sinterizados quanto às suas propriedades mecânicas, resistência à corrosão, características morfológicas e de biocompatibilidade. Este trabalho concentra-se no desenvolvimento e produção de componentes para área odontológica ( implantodontia ) e médica, visando a implementar a técnica de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ) de hidreto de titânio para aplicação na produção de implantes, tendo em vista que, atualmente, este processo não é utilizado para tal fim. Para as análises de biocompatibilidade foram produzidos parafusos corticais para utilização como implantes. Após a caracterização morfológica e química dos implantes produzidos foram realizados ensaios in vitro de corrosão e in vivo de biocompatibilidade onde foi possível observar algumas características da superfície do implante como, por exemplo, a susceptibilidade à corrosão por frestas e elevado recobrimento ósseo do implante.

Neste trabalho foi realizado um estudo para identificar a influência do ciclo de resfriamento em peças cerâmicas produzidas pelo processo de moldagem por injeção em baixa pressão. Para os testes foram produzidos dois tipos de discos utilizando uma suspensão cerâmica com 86% em peso de Alumina (Al2O3) e 14% em peso de veículo orgânico. Um disco com as dimensões de Ø80,00 x 3,00 mm foi utilizado como peça experimental para análises dimensionais (contração) e geométricas (planicidade e circularidade). Outro disco com as dimensões de Ø23,86 x 1,79 mm foi utilizado para medições de densidade e resistência à flexão pelo método biaxial de uma esfera sobre três esferas. Três condições de resfriamento foram utilizadas no molde para a fabricação dos discos cerâmicos: baixa taxa de resfriamento, alta taxa de resfriamento (ambos acionados após a injeção da suspensão cerâmica) e resfriamento contínuo durante todo o ciclo de injeção. Os resultados mostraram que a alta taxa de resfriamento obteve a maior resistência à flexão, mas com alta dispersão nos resultados. A condição com baixa taxa de resfriamento obteve maior contração dimensional, maior desvio de planicidade e menor valor de resistência à flexão, porém com menor variação. Utilizando resfriamento contínuo as amostras apresentaram uma densidade com pequena variação, porém as amostras tiveram baixa contração devido a maior compactação da suspensão cerâmica na moldagem. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-07-10T13:23:36Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Eduardo Thomazi.pdf: 5143567 bytes, checksum: f8ca6aa42bd9544eca51c3f24e5295ac (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-10T13:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Eduardo Thomazi.pdf: 5143567 bytes, checksum: f8ca6aa42bd9544eca51c3f24e5295ac (MD5) / This research presents a study which has been developed to identify the influence of cooling cycle on ceramic pieces produced by the process of injection molding of ceramics in low-pressure. For the tests two types of discs using a ceramic suspension with 86 wt% of alumina (Al2O3) and 14 wt% of organic vehicle were produced. A disk with dimensions of Ø80,00 x 3,00 mm has been used as an experimental part for dimensional analysis (shrinkage) and geometric analysis (flatness and roundness). Another disc with dimensions of Ø23,86 x 1,79 mm was utilized for measuring density and flexural strength by biaxial method in a ball on three balls. Three cooling conditions were used in the mold for the manufacture of ceramic disc: low rate of cooling, high cooling rate (both initiated after injection of ceramic suspension) and continuous cooling during the injection cycle. The analyses showed that the high rate of cooling had the highest flexural strength but high dispersion in the results. The condition with low cooling rate obtained higher dimensional shrinkage, higher flatness deviation and a lower flexural strength, but with less variation. Using continuous cooling the samples showed a density with lower variation, but the samples had low shrinkage due to higher compression molding of ceramic suspension.

O objetivo deste trabalho foi a produção e caracterização de componentes sinterizados de titânio para aplicação biomédica, obtidos através do processo de fabricação chamado de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ), ou “Metal Injection Molding” ( MIM ) na língua inglesa. Para a produção dos componentes de titânio, utilizou-se de pós de hidreto de titânio produzidos pelo processo de Hidretação-Dehidretação ( HDH ), no Laboratório de Transformação Mecânica - UFRGS. Foram realizados ensaios para a caracterização dos componentes sinterizados quanto às suas propriedades mecânicas, resistência à corrosão, características morfológicas e de biocompatibilidade. Este trabalho concentra-se no desenvolvimento e produção de componentes para área odontológica ( implantodontia ) e médica, visando a implementar a técnica de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ) de hidreto de titânio para aplicação na produção de implantes, tendo em vista que, atualmente, este processo não é utilizado para tal fim. Para as análises de biocompatibilidade foram produzidos parafusos corticais para utilização como implantes. Após a caracterização morfológica e química dos implantes produzidos foram realizados ensaios in vitro de corrosão e in vivo de biocompatibilidade onde foi possível observar algumas características da superfície do implante como, por exemplo, a susceptibilidade à corrosão por frestas e elevado recobrimento ósseo do implante.