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Placa de osso bovino na osteossíntese de tíbia de coelhos: avaliação biomecânica ex-vivo

Drago, Manuela Aleluia 06 September 2011 (has links)
Made available in DSpace on 2016-08-29T15:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5256_.pdf: 375211 bytes, checksum: 832eb7716f5f86a3d232c597e8e95ae1 (MD5) Previous issue date: 2011-09-06 / O uso de materiais produzidos a partir de osso bovino tem sido proposto na confecção de implantes como pinos, placas e parafusos, por promoverem as mesmas funções de um enxerto ósseo, ou seja, serem osteoindutores e osteocondutores. Entretanto, aspectos estruturais e mecânicos devem ser estudados previamente ao uso in vivo de implantes de osso. Portanto, o objetivo desse estudo foi avaliar o comportamento mecânico, por meio do ensaio mecânico de flexão, de placas produzidas a partir osso cortical bovino, no reparo de fratura de tíbia de coelhos ex vivo. Para tal, 26 placas foram confeccionadas a partir de osso cortical bovino e conservadas em solução de sal a 150%. Foram utilizados três grupos para estudo: grupo GP (n=10), composto pelas placas ósseas; grupo GTP (n=16), tíbias de coelhos osteotomizadas e estabilizadas com placas ósseas e quatro parafusos; grupo GT (n=10), tíbias intactas. No ensaio biomecânico de flexão em três pontos, verificou-se a tensão máxima, deflexão máxima e rigidez. Os resultados foram submetidos ao teste de Kruskal-Wallis (p<0,05) e ao teste de Dunn. Comparando GT com o GTP, observou-se redução de 80% na tensão máxima. Também se notou redução de 87% na tensão máxima ao comparar GP com o GTP. Verificou-se que a placa de osso bovino possuiu maior tensão máxima que a tíbia do coelho. Houve redução a 52% na rigidez do GTP em relação ao GT. Não observou-se diferença significativa nesta propriedade entre GPT e GP. Observou-se diferença significativa entre os três grupos com relação à deflexão máxima, onde notou-se aumento de 100% e 30% nos grupos GTP e GP, respectivamente, em relação ao GT. Pode-se concluir que placas ósseas, no reparo de fratura de tíbia de coelhos ex vivo obtiveram propriedades mecânicas inferiores, quando comparada à tíbia intacta.
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Caracterização de polivinilálcool e polivinilpirrolidona (PVAI/PVP) para reparo de cartilagem articular mandibular / Characterization of polyvinylalcohol and polyvinylpyrrolidone (PVAI/PVP) for repair of articular carlilage mandibular

Santos, Fernanda Henriques dos, 1980- 18 August 2018 (has links)
Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Vanessa Petrilli Bavaresco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FernandaHenriquesdos_M.pdf: 2590038 bytes, checksum: 807936f77ee66231cc661475d6643f25 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Na área médica, para se desenvolver um dispositivo que funcione como implante, deve-se utilizar materiais que sejam compatíveis para funções específicas do corpo humano, e esses são classificados como biomateriais. Neste trabalho, foram determinados os parâmetros que serão aplicados ao laser de infravermelho (condutividade térmica do material, densidade do material e comprimento de onda do laser) utilizado na máquina de prototipagem rápida, a qual será usada para a fabricação do implante. Este implante será composto por um biomaterial polimérico a base de Polivinilalcool (PVAl) e, terá como objetivo a substituição da cartilagem articular mandibular. Estudos já avaliaram as propriedades mecânicas de hidrogéis poliméricos de PVAl mostrando sua aplicabilidade como reparadores da cartilagem articular em articulação de quadril, porém a articulação mandibular é submetida à aplicações de cargas superiores havendo a necessidade de melhoria de suas propriedades mecânica. A mistura física de dois ou mais polímeros é denominada blenda polimérica e seu objetivo é aperfeiçoar ou modificar as propriedades dos materiais adequando-as para uma aplicação específica. A literatura relata que PVAl e Polivinilpirrolidona (PVP) são polímeros miscíveis entre si e, quando não reticulados são solúveis em água. O PVP é um polímero amorfo e autolubrificante, e por isso, foi escolhido para melhorar as propriedades mecânicas do PVAl. Blendas nas composições de 90:10 de PVAl e PVP respectivamente, reticuladas via laser infravermelho utilizando concentração de 2,5% de termoiniciador cianovalérico foram caracterizadas via Espectroscopia do Infravermelho Médio, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Extração sol-gel. Através desses experimentos foram determinados os parâmetros do laser para posterior utilização na máquina de prototipagem rápida. Foi possível também realizar a cura do material através do laser de infravermelho. A cura foi confirmada através dos outros ensaios realizados / Abstract: In the medical area to develop a device that functions as an implant, one should use materials that are compatible for specific functions of the human body, and these are classified as biomaterials. In this study, we determined the laser parameters that will be applied to the infrared laser (thermal conductivity, material density and wavelength of the laser) in rapid prototyping machine, which will be used to manufacture the implant. This implant is a polymeric biomaterial based on polyvinylalcool (PVAl) and will aim to replace the articular cartilage of the mandible. Studies have evaluated the mechanical properties of polymeric hydrogels PVAl showing its applicability as repairing articular cartilage in hip joint, but the mandibular joint is subjected to loads greater than applications having the need to improve their mechanical properties. The physical mixture of two or more polymers is called polymer blend and its goal is to improve or modify the properties of materials making them suitable for a specific application. The literature reports that PVAl and PVP polymers are miscible and, when not crosslinked, are soluble in water. PVP is an amorphous polymer and selflubricating, and therefore was chosen to improve the mechanical properties of PVAl. Blends in the compositions of 90:10 PVAl and PVP respectively, crosslinked using infrared concentration of 2.5% termoiniciador cianovaléric were characterized by mid-infrared spectroscopy, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM) and sol-gel fraction. Through these experiments were determined laser parameters for subsequent use in rapid prototyping machine. It was also possible to realize the cure of material through the infrared laser. The cure was confirmed by other tests / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica
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Correlação entre transformações de fases e comportamento mecanico de ligas Ti-Nb-Sn e sua aplicação na concepção de implantes ortopedicos com propriedades otimizadas / Correlation between phase transformations and mechanical behavior of Ti-Nb-Sn alloys and its applications in the design of orthopedic implants with optimized characteristics

Lopes, Éder Sócrates Najar, 1982- 14 August 2018 (has links)
Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_EderSocratesNajar.pdf: 12663062 bytes, checksum: 7370e7f28842390cf5ef88bf41daa49e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As ligas de Ti tipo ß exibem versatilidade em relação a propriedades mecânicas, que podem ser controladas por tratamentos térmicos específicos. Neste trabalho foram produzidas, processadas e caracterizadas amostras de ligas Ti-Nb-Sn, objetivando a fabricação de hastes de próteses totais de quadril. O trabalho incluiu a avaliação de transformações de fase durante tratamentos térmicos, a avaliação dos efeitos de tais tratamentos na microestrutura e no comportamento mecânico e finalmente, a proposição de processo de fabricação de hastes de próteses de quadril por forjamento a frio e de tratamentos térmicos coerentes com a solicitação mecânica do componente. Os resultados obtidos permitem descrever a decomposição da martensita e a formação das fases ß, ? e a. Tais informações foram aplicadas na seleção de condições ideais de tratamentos térmicos que possibilitaram o forjamento a frio com sucesso, gerando peças isentas de trincas ou outros defeitos indesejáveis. A aplicação de condições específicas de tratamento térmico a haste permitiu otimizar o comportamento mecânico da mesma. A parte superior da haste, que é submetida a esforços mais intensos, foi tratada termicamente, exibindo ao final alta resistência mecânica. Por outro lado, a parte inferior, que deve exibir comportamento compatível com deformações elástica dos ossos, foi processada de forma distinta, exibindo ao final, baixo módulo de elasticidade. / Abstract: ß type Ti alloys exhibit versatility in terms of mechanical properties, which can be tailored by using specific heat treatment conditions. In this work, Ti-Nb-Sn alloy samples were prepared, processed and characterized, aiming to produce femoral stems of total hip prostheses. The research included evaluations of phase transformations during heat treatments as well as analyses of the effect of such heat treatments on the microstructure and mechanical behavior. It also included the proposition of a manufacturing process of such stem using cold forging process and application of specific heat treatment conditions according to the component mechanical requirements. The results obtained allowed one to describe martensite decomposition as well as ß, ? e a phases precipitation. Such information has been applied in the selection of optimized conditions that allow successful cold forging, providing undesirable defects-free parts. Also, application of specific heat treatment conditions led to the optimization of the stem mechanical behavior. The stem upper section, which is usually subjected to higher mechanical stress, was submitted to aging heat treatment, resulting in higher mechanical strength. On the other hand, the lower section, which must have compatible performance with bone elastic deformation, was processed in a different manner to result in low elastic modulus. / Universidade Estadual de Campi / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica
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Efeitos do etanol e nicotina sobre a resistencia mecanica do osso e osteogenese ao redor de implantes de hidroxiapatita / Effects of ethanol and nicotine on the mechanical resistance of the bone and osteogenesis around hydroxypatite osteogenesis

Soares, Evelise Aline, 1978- 25 June 2007 (has links)
Orientador: Jose Angelo Camilli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T00:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_EveliseAline_M.pdf: 1118469 bytes, checksum: 6b9e5d9f187903596cc09bef1862eaa1 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O consumo de álcool ou nicotina é prejudicial à integridade do tecido ósseo, conseqüentemente, pode dificultar ou até mesmo impedir a fixação e manutenção dos implantes osseointegráveis. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos do etanol e nicotina sobre a resistência mecânica do osso e a neoformação óssea ao redor de implantes de hidroxiapatita, quando consumidos isoladamente e simultaneamente. Foram utilizados 20 ratos divididos em quatro grupos de 05, sendo controle (CT), álcool (A), nicotina (N) e nicotina+álcool (N+A). Após quatro semanas de consumo de álcool e/ou nicotina, corpos cerâmicos densos (HAD) e porosos (HAP) de hidroxiapatita foram implantados em cavidades produzidas cirurgicamente nas tíbias. Após as cirurgias os animais continuaram a consumir álcool e/ou nicotina. Completado noventa dias, os animais foram sacrificados e as tíbias e fêmures isolados para o processamento histológico e ensaio mecânico. Em todos os animais foi encontrado tecido ósseo junto aos corpos cerâmicos de HAD e HAP. O volume de osso formado ao redor dos corpos cerâmicos foi maior no grupo CT em relação aos demais grupos. Os animais do grupo N+A foram aqueles que apresentaram menor volume de osso neoformado. Nos animais do grupo A ocorreu formação de menor volume de osso ao redor dos implantes em relação aos animais do grupo Nicotina. A menor resistência do osso a cargas mecânicas foi encontrada nos animais do grupo N, A e N+A, respectivamente. De acordo com os resultados podemos concluir que o consumo de nicotina ou álcool produziu efeito negativo sobre a resistência mecânica do osso e osteogênese ao redor dos implantes de HAD e HAP. Em adição, o consumo simultâneo das duas substâncias intensificou os efeitos deletérios / Abstract: The consumption of alcohol or nicotine is harmful to the integrity and mechanical resistance of the bone. Consequently, it can difficult or even prevent the osseintegration and maintenance of bone implants. The objective of the present work was to evaluate the effects of the ethanol and nicotine on the mechanical resistance of the bone and newly formed bone around hydroxyapatite implants, when consumed separated and simultaneously. A total of 20 adults rats were divided into 4 groups of 5 rats each, being control (CT), alcohol (A), nicotine (N) and nicotine+alcohol (N+A). After four weeks of consumption of alcohol and nicotine, dense (HAD) and porous (HAP) ceramic bodies of hydroxyapatite were implanted in cavities produced surgically in the tibiae. After the implantation the animals continued to consume alcohol and nicotine. Completed ninety days, the animals were sacrificed and the tibiae and femurs were isolated to histological and mechanical studies. In all animals was founded newly formed bone around the ceramic bodies of HAD and HAP. The bone volume formed around of the ceramic bodies was larger in the group CT than that founded in the other groups. The animals of the group N+A presented smaller volume of newly formed bone. In the animals of the group A was founded smaller volume o bone than in the animals of the group N. The resistance of the femur to mechanical loads was smaller in the animals that consumed N+A, A e N respectively. In agreement with the results we can conclude that the nicotine or alcohol consumption produced negative effect on the mechanical resistance of the bone and osteogenesis around the HAD and HAP implants. In addition, the simultaneous consumption of the two substances intensified the harmful effects / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural
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Avaliação do desempenho de implantes de polietileno e de fosfato tricalcio, recobertos por hidrogel, em defeitos osteocondrais no joelho de cães / Performance evaluation in implants of polyethylene and tricalcium phosphate, covered by hydrogels, in osteochondral defects in dogs'knees

Garrido, Luiz Fernando 27 February 2007 (has links)
Orientador: William Dias Belangero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:25:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garrido_LuizFernando_M.pdf: 3331524 bytes, checksum: 50f44c5fff048c0f9e4c220b4f7e52f4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho in vivo, de implantes cilíndricos com altura e diâmetro de 5mm formados por cerâmica ß-tricálcio fosfato (ß-TCP) ou polietileno de ultra-alto peso molecular (PEUAPM) todos recobertos com hidrogel de poli (2-hidroxi etil metacrilato) - poli(metacrilato de metila-co-ácido acrílico) (75:25) (pHEMA/poli (MMA-co-AA)) para preencher defeitos osteocondrais nos joelhos direito e esquerdo de cães. Foram operados treze cães machos com peso entre 15 e 25 kg fornecidos pelo Canil do Centro Multi Institucional de Bioterismo da Unicamp, sem raça definida, em bom estado de nutrição, vacinados após período prévio de quarentena. Cinco cães foram utilizados como controle e oito foram seguidos por nove meses após a colocação dos implantes. Os implantes de cerâmica foram colocados no sulco troclear do joelho direito e os de polietileno no joelho esquerdo. Foram realizadas análises da superfície do implante macroscópica (in vivo e in vitro), mecânica e microscópica, com a finalidade de avaliar a formação de tecido sobre o implante, o seu desgaste, o se desempenho viscoelástico e a interface formada entre o implante e o tecido ósseo. Os implantes de cerâmica apresentaram desempenho inferior ao polimérico, em todos os critérios avaliados. Embora não tenha havido desgaste significativo na superfície do hidrogel os dois implantes estudados produziram abrasão na superfície da patela / Abstract: This study had the purpose of evaluating ¿in vivo¿ the performance of ß-TCP ceramic or extreme high molecular weight polyethylene cylindrical implants, with height and diameter of 5mm, all covered with poly(2-HEMA) ¿ poly(methyl methacrilate-co-acrilic acid) hydro gel (polyHEMA/poly(MMA-co-AA) (75:25) in order to fill in bone defects in both the right and left knees of dogs. Thirteen male dogs weighting between 15 and 25kg, supplied by UNICAMP¿s Centro Multi Institucional de Bioterismo, were operated. All the dogs were well nourished, vaccinated and the operation took place after a previous quarantine period. Five dogs were used as control and eight were followed for nine months after putting the implants. The ceramic implants were placed in the right knees and the polyethylene ones in the left knees. Macroscopic, mechanic and microscopic analyses of the implant surface, (both in vivo and in vitro) were performed, in order to evaluate the tissue formation on the implant, the wearing off of the implant, the viscoelastic performance and the interface between the implant and the bone tissue. The ceramic implants presented an inferior performance when compared to the polymeric ones, in all of the evaluated aspects. Although there was no significant degradation on the hydro gel surface, both studied implants produced erosion on the kneecap surface / Mestrado / Cirurgia / Mestre em Cirurgia
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Componentes com gradientes funcionais para aplicação em ortopedia obtidos por manufatura aditiva de ligas de titânio / Functional graded components for application in orthopedics obtained by additive manufacturing of titanium alloys

Lima, Dalton Daniel de, 1986- 31 July 2015 (has links)
Orientador: Rubens Caram Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_DaltonDanielde_M.pdf: 2611996 bytes, checksum: 6f81a7094a8af1637dc4d3bda71dacd3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O uso de ligas do sistema Ti-Nb-Zr como biomaterial é promissor em razão de sua boa biocompatibilidade, alta resistência à corrosão, elevada resistência mecânica e baixo módulo de elasticidade. As propriedades mecânicas de ligas Ti-Nb-Zr podem ser manipuladas variando-se o teor de Nb e Zr no componente, o que é obtido aplicando-se o processo de manufatura aditiva LENS®. Tal processo é uma técnica inovadora e permite produzir componentes tridimensionais com gradientes de composição e consequentemente, com gradientes funcionais. Materiais com gradiente funcionais são exigidos, em alguns casos, no reparo de tecidos duros do corpo humano. Por exemplo, em placas de fixação de fratura óssea é interessante alto módulo de elasticidade em regiões próximas à fratura e baixo módulo de elasticidade em regiões adjacentes à fratura. O objetivo desse trabalho foi estudar, do ponto de vista metalúrgico, a possibilidade de se produzir materiais para aplicação ortopédica fabricados com ligas Ti-Nb-Zr com gradientes de composição aplicando-se o processo LENS®. Para isso foram produzidos lingotes medindo 12 x 12 x 55 mm, com extremidades com composições nominais de Ti-35Nb-10Zr (% em peso) (região de baixo módulo), a região central de Ti CP (região de alto módulo) e as regiões entre o centro e as extremidades, com composições intermediárias. Cada lingote foi cortado simetricamente no sentido longitudinal, resultando em duas amostras (placas). Uma amostra foi caracterizada no estado como solidificada e a outra, após tratamento térmico de solubilização a 1000 °C por 1 h e resfriada em água. A caracterização das amostras envolveu fluorescência de raios-X e análise de teor de O e N para determinação da composição. Microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados e difração de raios-X foram utilizadas para análise microestrutural. Nanoindentação, medida de microdureza Vickers e análise de módulo de elasticidade por ultrassom para análise do comportamento mecânico. Verificou-se que é possível obter materiais com gradientes funcionais pelo processo LENS® dentro do sistema Ti-Nb-Zr. As amostras apresentaram módulo de elasticidade variando entre 65 a 110 GPa ao longo de seu comprimento / Abstract: The use of Ti-Nb-Zr alloys system as biomaterial is promising due to its good biocompatibility, high corrosion resistance, high strength and low modulus of elasticity. The mechanical properties of Ti-Nb-Zr alloys can be manipulated varying the content of Nb and Zr in the component production. This variation is obtained by applying the additive manufacturing process LENS®. This process is a novel technique and allows the production of three-dimensional components with compositional gradients and hence with functional gradients. Functionally graded materials are required in some cases, for repair of hard tissues of human body. In bone fracture fixation plates, for example, is interesting that the closest fracture regions possess high Young's modulus while adjacent fracture regions low Young's modulus. The aim of this work was to study, of metallurgical point of view, the possibility of producing materials, for orthopedic application, manufactured with Ti-Nb-Zr alloys with composition gradients applying the LENS®. To this, ingots measuring 12 x 12 x 55 mm were produced. Its ends were produced with the nominal composition Ti-35Nb-10Zr (wt%) (low modulus region), the central region was produced with CP Ti (high modulus region) and the regions between the extremities and central, with intermediate composition. Each ingot was symmetrical cut in longitudinal way, resulting in two samples (plates). One sample was characterized as the solidified state and the other one, after solubilization heat treatment at 1000 °C for 1 h and cooled in water. The samples were characterized by X-rays fluorescence and analysis of O and N content for compositions determining. Scanning electron microscopy, electron backscattering diffraction and X-ray diffraction were used for microstructural analysis. Nanoindentation technique, Vickers microhardness measure and measurement of Young's modulus by ultrasound were used for mechanical properties analysis. It has been found that it is possible to obtain functional gradients materials by the LENS® process within Ti-Nb-Zr system. The samples had modulus ranging from 65 to 110 GPa along its length / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica
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Additively Manufactured Lattices for Orthopedic Implants and Process Monitoring of Laser-Powder Bed Fusion Using Neural Networks

Papazoglou, Dimitri Pierre 30 May 2019 (has links)
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Estudo de tratamentos térmicos e acabamentos de superfície na liga Ti-6Al-4V produzida via DMLS para aplicação em implantes / Study of heat treatments and surface finishes in Ti-6Al-4V alloy produced by DMLS for use in implants

Longhitano, Guilherme Arthur, 2015 26 August 2018 (has links)
Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T21:12:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Longhitano_GuilhermeArthur_2015_M.pdf: 10352364 bytes, checksum: 6157c8c85d67a80202c0078ff2bd5901 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: No presente trabalho, a liga de titânio Ti-6Al-4V, empregada em implantes ortopédicos permanentes ou temporários devido à sua biocompatibilidade, foi produzida a partir da manufatura aditiva utilizando o processo de Sinterização Direta de Metais por Laser (DMLS). O material foi submetido a diferentes tratamentos térmicos com o intuito de modificar suas propriedades mecânicas, e a acabamentos de jateamento, ataque químico e polimento eletroquímico para analisar os efeitos dos mesmos no acabamento de superfície. As modificações resultantes após os tratamentos térmicos e acabamentos de superfície foram analisadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, medidas de rugosidade e massa, microdureza Vickers, e ensaios de tração e compressão. No estudo de acabamentos de superfície, o menor valor de rugosidade foi obtido após as etapas de jateamento e ataque químico combinadas. O acabamento de jateamento é responsável por deixar uma superfície com rugosidade uniforme, enquanto o ataque químico é responsável pela limpeza da superfície e redução da rugosidade. As amostras foram submetidas aos tratamentos térmicos nas temperaturas de 850 ºC, 950 ºC e 1050 ºC durante uma hora com resfriamento em forno. Foi constatado que quanto maior a temperatura empregada, maior é a ductilidade do material e, por outro lado, menor é a resistência mecânica. Tal fato ocorreu devido à maior nucleação e crescimento da fases 'alfa' e 'beta' no material, que apresentava inicialmente uma estrutura constituída por martensita hexagonal ('alfa'). A condição de tratamento térmico a 950 ºC foi a que apresentou a melhor relação de propriedades mecânicas, satisfazendo os requerimentos da norma ASTM F136 para a utilização da liga Ti-6Al-4V em implantes / Abstract: In this study, the Ti-6Al-4V titanium alloy, used in permanent or temporary orthopedic implants due to its biocompatibility, was produced by additive manufacturing using the Direct Metal Laser Sintering (DMLS) process. The material was subjected to different heat treatments in order to modify their mechanical properties, and to the surface finishes of blasting, chemical etching and electropolishing to analyze their effects on surface finish. The resulting changes after the heat treatments and surface finishes were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, roughness and mass measurements, Vickers microhardness, and tensile and compression tests. In surface finishes study, the lowest roughness value was obtained after the combined steps of blasting and chemical etching. The blasting finish is responsible for leaving a surface with uniform roughness, while the chemical etching is responsible for cleaning the surface and reducing roughness. The samples were subjected to heat treatments at temperatures of 850 °C, 950 °C and 1050 °C for one hour followed by furnace cooling. It has been found that the higher the temperature employed, the higher the ductility of the material and, on the other hand, the lower the mechanical strength. This happened due to increased nucleation and growth of 'alfa' and 'beta' phases in the material, which initially had a structure made of hexagonal martensite ('alfa'). The condition of heat treatment at 950 ° C showed the best relation of mechanical properties, meeting the requirements of ASTM F136 for the use of Ti-6Al-4V alloy in implants / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica
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LASER-ASSISTED SELECTIVE PROCESSING OF METAL SURFACES FOR MULTIFUNCTIONAL DEVICE APPLICATIONS

Sotoudeh Sedaghat Hoor (16807818) 20 September 2023 (has links)
<p dir="ltr">Developing functional metallic nanostructured surfaces has seen significant growth in various applications, including sensors, electronics, and biomedical devices. However, conventional fabrication techniques for these nanostructures face limitations such as complexity, high costs, and unstable coatings. Laser-assisted surface processing has emerged as a promising solution to address these challenges by enabling localized processing and modification without altering bulk properties. This dissertation focuses on the development of multifunctional devices using selective laser processing of metallized surfaces, categorized into three routes. The first part explores the utilization of laser-induced oxides (LIO) for simple processing and formation of functional metal oxide nanostructures as electrochemical sensing elements. Different laser processing conditions were systematically studied for cost-effective metals like copper and nickel, evaluating their potential as non-enzymatic glucose sensors. The second part investigates laser selective processing for removing metal coatings on temperature-sensitive substrates, providing a cost-effective and scalable alternative to conventional photolithography and etching processes. Various laser processing conditions were examined to achieve selective patterning of metalized fabric structures for wearable electronics production. The third part explores localized laser processing to create intermetallic nanotexturing mixtures without altering bulk properties. The study involved silver spray- coating onto titanium implants, followed by a post-laser processing. The aim was to achieve simultaneous texturing and intermixing of silver in titanium alloy structures, enhancing antibacterial properties and bone mineralization while preserving mechanical properties.</p><p dir="ltr">Through the comprehensive examination of these three routes, this dissertation demonstrates the immense potential of commercial laser processing systems in the design, fabrication, and characterization of functional metallic nanostructured surfaces. It emphasizes the often-overlooked aspect of chemical alterations in laser-assisted surface processing, bridging the gap between physical and chemical modifications. The research opens new avenues for the development and optimization of multifunctional devices in electronics and biomedical applications.</p>
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Surface Modifications of Orthopedic Implants for Improved Performance

Cipa, Esra January 2015 (has links)
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