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

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:09:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantaBarbara_Ailton_D.pdf: 28995237 bytes, checksum: 860d67449ccbd6cc9dec4632d2313d39 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver o software In Vesalius, que cria modelos virtuais tridimensionais de estruturas anatõmicas a partir de imagens médicas tomográficas. O software In Vesalius permite a visualização, análise e segmentação dos modelos virtuais, além de viabilizar a confecção de modelos físicos com o auxílio da prototipagem rápida, por meio da exportação de dados no formato apropriado. Para que o software In Vesalius funcione de maneira adequada e gere modelos fiéis e precisos das anatomias que se quer representar, os dados que chegam até ele devem, obrigatoriamente, respeitar determinados parâmetros de qualidade. Este trabalho analisa quais são esses parâmetros e propõe um protocolo para a aquisição de imagens médicas, em exames de tomografia computadorizada, destinadas à reconstrução tridimensional. São apresentadas e discutidas as técnicas envolvidas no processo de transformação dessas imagens em modelos virtuais e, posteriormente, em modelos físicos. A propedêutica por imagem é uma ferramenta chave na medicina - tanto para diagnóstico, especialmente o precoce, quanto para escolha e planejamento terapêuticos. Por isso, o software In Vesalius foi desenvolvido para ser utilizado de forma corrente nos serviços públicos dé saúde brasileiros: trata-se de uma ferramenta simples, robusta, multiplataforma (executável em Windows e Linux), com comandos em português, funções claras e diretas, de fácil manuseio e rápida quando executada em microcomputador PC. Livre e gratuito, o In Vesalius emprega os mais recentes desenvolvimentos da engenharia de software, como a programação orientada a objetos, e integra softwares livres de fontes confiáveis. Sua interface amigável diferencia-o dos produtos similares já existentes - softwares importados com alto custo de aquisição, uso e manutenção, interessantes para pesquisa, mas não para a prática médica diária. A possibilidade de trabalhar com imagens tridimensionais em seu consultório ou no hospital é de grande valor para o cirurgião. Os modelos tridimensionais facilitam e complementam a elaboração mental que o cirurgião faz, a partir de imagens médicas bidimensionais, das estruturas anatômicas de seus pacientes. Com os modelos, ele tem uma visão mais realista dessas estruturas, o que favorece o processo de diagnóstico e a escolha da conduta. Os procedimentos cirúrgicos requeridos no tratamento de diversas patologias podem ser mais simples, baratos e eficientes com o uso das tecnologias de visualização e análise tridimensional de imagens médicas e de prototipagem rápida. Além de facilitar o diagnóstico, os modelos virtuais e físicos permitem que o cirurgião faça um planejamento detalhado e simule com antecedência as intervenções mais complexas - que envolvem, por exemplo, alto grau de deformidade facial ou a colocação de próteses. Os modelos virtuais e físicos ainda podem servir como um meio de compartilhamento de idéias e de integração entre os membros das equipes médicas. Eles melhoram a capacidade de visualização, verificação, interação e otimização diante da situação clínica, possibilitando a realização de testes e exames e a identificação precoce de problemas. O software In Vesalius é uma ferramenta complementar a todos os métodos convencionais utilizados atualmente para planejamento cirúrgico. Seu desenvolvimento é resultado de uma estreita colaboração entre engenharia e medicina: o aperfeiçoamento do software e a adaptação da tecnologia de prototipagem rápida ao uso médico aconteceram com base em experiências clínicas concretas. Ao mesmo tempo, o contato dos cirurgiões com essas novas tecnologias tem contribuído para o avanço da própria prática médica. Espera-se que o processo aqui apresentado da aquisição de imagens tomográficas à confecção de modelos virtuais e físicos - seja crescentemente divulgado e passe a fazer parte da rotina dos procedimentos cirúrgicos, sobretudos nos serviços de saúde pública / Abstract: The aim of this project was to develop the ln Vesalius.. ln Vesalius is software, which, based on computed tomography or magnetic resonances images, creates three-dimensional virtual models of anatomical structures. In Vesalius software not only allows visualization, analysis and segmentation of images, but also generates virtual models required for rapid prototyping, handling the appropriate data format. In order to work adequately and to generate faithful and precise models of the anatomical structures, appropriate data has to be entered in the software, respecting a certain format and parameters of quality. This work show and analyzes what parameters should be set, proposing a protocol for medical images' acquisition destined to the three-dimensional reconstruction. In addition, techniques involved in both virtual and physical models' transformation process are presented and discussed. Propedeutics by image is a key tool in medicine, consisting on non-invasive techniques such as images and models reconstruction for clinical analysis. It is used for diagnosis, especially in precocious cases, being also used for therapeutical decisions and planning. Therefore, In Vesalius is software of extreme importance. The software was developed to be currently used in Brazilian public health services: it is a uncomplicated, robust and multiplatform (can be operated under Windows and Linux) tool. It hascommands in Portuguese and the use of its functionalities is clear and direct, being easy to manipulate. InVesalius can be run on PC microcomputer, while other programs in the area require expensive enterprises. Free and without associated cost, it uses the most recent developments of software engineering. Written with an object-oriented language, it integrates large project's open source codes, as VTK and ITK libraries. In regards to human computer interface, the software's friendly graphical interface differentiates it from the similar products in the market. These products consist of imported soft wares with high cost of acquisition, use and maintenance. In addition, they are interesting for research, but not for the daily medical practice. The opportunity of working with three-dimensional images at one's office or at the hospital is of great value to the surgeon. Three-dimensional virtual models facilitate and complement the model surgeons usually create mentally. This mental mo de! is based on two-dimensional images acquired through medical tests, giving an imprecise idea of the real anatomical structures of one' s patients. Having the models InVesalius generates in hands, a surgeon has a more realistic view of these structures, what enables a more precise diagnostic and the decision for a more adequate procedure according to the case. The surgical procedures required in the treatment of diverse pathologies can be simpler, cheaper and more efficient with the use of the technologies of three-dimensional visualization and analysis of medical images and rapid prototyping. Besides facilitating the diagnosis, the virtual model and physical rapid prototyping mode! allow the surgeons to make a detailed planning and to simulate interventions that are more complex. Virtual and physical models can also serve as a way of sharing ideas and integrating the members of the medical teams. They improve the capacity of visualization, verification, interaction and optimization in face of the clinical situation, making possible the accomplishment of tests and examinations and the precocious identification of problems. In Vesa/ius software is a complementary tool to all the conventional methods used currently for surgical planning. Its development is the result of a narrow collaboration between engineering and medicine. In one hand, the software development and the adaptation of rapid prototyping technology towards medical area have been based on concrete clinical experiences. On the other hand, the contact of the surgeons with these new technologies has been contributing for the advance of medical practice. Mostly, it expects that the process presented in this document - from the acquisition of tomography images to the creation of virtual and physical models - will be increasingly divulged and become a part of the routine of the surgical procedures, especially in the public health services / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T19:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MarceloFernandesde_M.pdf: 4714169 bytes, checksum: 6873bf558bc7f4069005075b60b3b470 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A Prototipagem Rápida (PR), ao longo dos últimos 20 anos, vem provendo inovação, redução de tempo e custo nas mais diversas aplicações, propiciando o surgimento de novos paradigmas, em diferentes setores de atividades. A PR tem como recurso principal a capacidade de construir rapidamente formas físicas complexas, difíceis ou mesmo impossíveis de serem construídas pelas tecnologias estabelecidas há mais tempo. O presente trabalho avalia a aplicação da prototipagem rápida em 40 projetos de pesquisa, distribuídos em 18 áreas e subáreas do conhecimento. Essa avaliação, de caráter qualitativo é construída a partir dos pareceres dos proponentes desses projetos e da experiência do autor com as tecnologias PR utilizadas neste trabalho. Foram avaliados os benefícios do emprego da PR e o desempenho dos materiais em quatro classes de aplicações dos projetos: prototipagem visual (PV), prototipagem funcional (PF), ferramental rápido (FR) e manufatura rápida (MR). A capacidade da PR em construir formas complexas é o grande benefício trazido aos projetos de pesquisa. Esse benefício é corroborado pelo bom desempenho das peças construídas com os materiais nylon/SLS, gesso/3DP e ABS/FDM, dentro das classes de aplicações. Para as necessidades apresentadas, relativas ao corpo e superfície das peças, é discutido o emprego de técnicas de pós-processamento. Para PV, a necessidade maior é evitar o amarelamento da superfície do nylon/SLS. Para PF, são necessidades o reforço mecânico das peças de nylon/SLS e ABS/FDM para solicitações dinâmicas e, também, reforço mecânico para peças de pequenas dimensões. É necessária também a planarização das superfícies para peças utilizadas em escoamento hidrodinâmico. Em FR, o uso dos três materiais foi aplicado em ferramental indireto ao invés do direto. Finalmente, nylon/SLS e ABS/FDM foram usados com sucesso em MR e isto, por si só, significa uma superação nas aplicações desses materiais / Abstract: Over the last 20 years, Rapid Prototyping (RP) has provided innovation, time and cost reduction in diverse applications, enabling the emergence of new paradigms in different sectors. RP has as main feature the ability to quickly build complex physical forms which are difficult or even impossible to build using previous established technologies. This study evaluates the application of rapid prototyping in 40 research projects, in 18 areas and subareas of knowledge. This qualitative assessment is based on the point of view of both the proponents of the projects and the author who has experience in the RP technologies employed in this work. The benefits of using RP and the materials performance were evaluated distributing the projects into four classes according to their applications defined by author: visual prototyping (VP), functional prototyping (FP), rapid tooling (RT) and rapid manufacturing (RM). The RP ability of building complex forms was pointed out as the great benefit to all analyzed research projects. This benefit is confirmed by the good performance due to the application of the pieces built with nylon/SLS, gypsum/3DP and ABS/FDM within the classes of application. In this study we discuss the employment of post-processing techniques to solve some needs presented and regarding the pieces surface and body. For VP, the main need was to avoid the yellowing on nylon/SLS surfaces. For FP, the needs point to the mechanical strength of the nylon/SLS and ABS/FDM pieces for dynamic requests, as well as the mechanical strength of pieces of small dimension. In the analysis of FP projects, also, the planarization of the surfaces has been requested for hydrodynamic flow. Regarding RT, the three materials was employed as indirect RT instead direct RT. Finally, nylon/SLS and ABS/FDM were successfully used in RM, and this fact alone represents an overcome of the application of these materials / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_Edgardde_M.pdf: 7963603 bytes, checksum: 2367f527033215563011ba0f4b968d03 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo:Através da integração de conhecimentos nas diferentes áreas de engenharia, física, matemática e computação, surgiu uma ciência multidisciplinar denominada mecatrônica. Com o rápido avanço das tecnologias e a crescente demanda por soluções que as acompanhem, criou-se uma necessidade no mercado tecnológico de reduzir o tempo de implementação de um projeto através da utilização de ferramentas de prototipagem rápida que permitissem a integração de conhecimentos e implementação do ciclo em V de desenvolvimento de um produto em ambiente virtual. O objetivo do presente trabalho é a apresentação de metodologias de Prototipagem Rápida de Dispositivos Mecatrônicos com ênfase em Instrumentação Virtual, através de ambiente voltado à capacitação e desenvolvimento de projetos na área de automação industrial, onde os principais conceitos possam ser verificados e posteriormente implementados e validados através de problemas industriais, fornecendo subsídios para a análise e estratégias para concepção destas aplicações / Abstract: Through the integration of knowledge in the different areas of engineering, physics, mathematics and computation had appeared a science to multidiscipline called mecatronic. With the fast advance of the technologies and the increasing demand for solutions follow that them, created a necessity in the technological market to reduce the time of implementation of a project being originated tools of fast prototyping that they allowed to the integration of knowledge and implementation of the cycle in V of development of a product in virtual environment. The objetive of this work is the presentation of methodologies Rapid Prototyping of Mechatronics Systems based in Virtual Instrumentation, through environment facing the training and development of projects in the area of industrial Automation, can be checked and subsequently implemented and validated in practice, providing subsidies for the analysis and strategies for design of these applications / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Helder Anibal Hermini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ulbrich_CristianeBrasilLima_D.pdf: 84757609 bytes, checksum: 0e1951a84d3580485473e14857428ba6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A Prototipagem Rápida (PR) é uma tecnologia da engenharia mecânica que tem sido utilizada para produzir protótipos físicos, conhecidos como biomodelos para auxiliar o planejamento cirúrgico, onde as informações da anatomia são obtidas através de exames de imagem, como a Tomografia Computadorizada (TC). A tecnologia de digitalização tem como principal finalidade à captura de coordenadas de pontos da superfície de um modelo. Estas coordenadas resultam em uma nuvem de pontos que possibilita uma inspeção tridimensional pela comparação entre modelos. O presente trabalho analisou as diferenças tridimensionais em três estudos de caso. A metodologia empregada foi dividida em quatro etapas de trabalho: a aquisição de imagens por Tomografia Computadorizada (TC); a segmentação das imagens dando origem aos modelos virtuais (utilizando três softwares InVesalius, Analyze, ScanIP); a confecção dos protótipos (utilizando três equipamentos de prototipagem: sendo um de SLS, e dois de 3DP com suas respectivas matériasprimas) e a comparação entre modelos virtuais e físicos (utilizando dois equipamentos de digitalização: ModelMaker e Orcus e quatro softwares de comparação: CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Os modelos foram comparados aos pares, sendo os resultados apresentados em forma de mapas de cores com as diferenças tridimensionais encontradas. A partir da metodologia empregada e dos resultados obtidos, foi observado que o processo de fabricação de biomodelos é viável. A comparação de cada etapa de trabalho permite validar a geometria obtida para então passar a etapa seguinte. A introdução do procedimento de inspeção dos biomodelos por métodos de comparação traz mais confiabilidade para o processo. Demonstra-se assim que os biomodelos auxiliam no planejamento cirúrgico, contribuindo para a redução do tempo de cirurgia, risco de infecção, além do potencial de redução de custos para o sistema público e privado de saúde / Abstract: Rapid Prototyping (RP) is a technology from mechanical engineering, using to produce physical prototypes called biomodel that could be use to planning surgical. Computer Tomography (CT) provides image data from that propose. Scanning technology would use to capture 3D coordinates in a model. These coordinates result in a cloud of points that could be use to compare models by three-dimensional inspect. The present resource was analyzing the threedimensional differences in three cases studies. The methodology used was divided in four steps: data image acquisition using Computer Tomography (CT); image segmentation to create virtual model (three software was used InVesalius, Analyze, ScanIP); prototype construction (using three kinds of rapid prototype equipments: one of SLS and two of 3DP with the respective materials) and a compare of virtual model with physical model (using two digitalize equipaments: ModelMaker and Orcus) and four compare software: (CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Models were compared in pars and, the results were showed using colours maps to illustrate three-dimensional errors found. The results of this resource confirm that biomodel fabrication process is feasible. Compares were made in each step to check the geometry created, until go to the next step. The introduce of inspection biomodel in the process using compare methods turn it more trustful. Thus, it was demonstrate that biomodels could help surgical plan, and they could in fact, contribute to reduce costs, surgical times and infection risks in health care system / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Andre Luiz Jardini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:17:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_MariaCarolinaBurgos_D.pdf: 4625238 bytes, checksum: 91a8789c479692b23293ebf51336dd65 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Uma característica importante no projeto de uma unidade experimental de polimerização é o fato de que, já nas primeiras etapas de síntese conceitual do processo, sejam considerados os aspectos econômicos associados ao mesmo. O potencial econômico do processo deve ser analisado para descartar alternativas inviáveis e para ordenar, segundo seu potencial de rentabilidade, as que devem seguir sendo objeto de estudo e desenvolvido em etapas posteriores. Este trabalho tem como objetivo o projeto e a implantação de uma unidade experimental de polimerização, destinada ao desenvolvimento de Nylon-6 para novas aplicações como plástico de engenharia, em especial para aplicações em processo de prototipagem rápida com laser de CO2. O processo investigado é a polimerização hidrolítica do Nylon-6, a partir do monômero e-caprolactama, em um reator de bancada em batelada. Foram identificadas as condições operacionais para obter o polímero com as propriedades desejadas, levando-se em conta as várias etapas da reação. Os estudos de modelagem e simulação do processo incluem os passos necessários para o desenvolvimento do modelo, envolvendo as equações da cinética de reação de polimerização e os balanços de massa e energia. O modelo desenvolvido é útil para otimizar o desempenho do reator experimental e, consequentemente, investigar várias alternativas operacionais, visando encontrar soluções mais econômicas para o processo. O polímero obtido a partir da planta piloto de polimerização poderá ser empregado como insumo em processos de prototipagem e em particular na máquina de prototipagem rápida, desenvolvida e instalada no Laboratório de Otimização, Projeto e Controle Avançado (LOPCA), possibilitando o desenvolvimento de protótipos e modelos tridimensionais, além de produtos com alto valor agregado. / Abstract: A main characteristic in the design of polymerization experimental unit is to take into consideration economic aspects already in initials stages of conceptual synthesis of the process. The economic potential of the process has to be analyzed in order to take decisions about possible alternatives so that it is possible to classify by its potential performance the options which should remain for further studies in advanced stages of process conceptual design. This research has as main objective the design, implementation and operation of an experimental polymerization unit for development of Nylon-6 especially focused for new applications as a engineer plastic - in special on its application on processes of rapid prototyping using CO2 laser. Specifically, the examined process is the hydrolytic polymerization of Nylon-6 (from e-caprolactam monomer) in a batch reactor. A search was carried out to define the process operational conditions taking into account all the reaction steps. The efforts on process modeling and simulation include the necessary paths to the model development, involving kinetic equations of polymerization reaction and the mass and energy balances. The developed model is useful to optimize the experimental reactor performance and, then, investigate several possible operational alternatives, bearing in mind the objective of establish better economic solutions for the process, whereas keeping the desired properties. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

A necessidade deste trabalho se fez no setor de Planejamento de Fluxo de Materiais e Embalagens (PFME), que pertence ao departamento de engenharia de manufatura de uma filial de montadora instalada no Brasil. Neste setor existe a necessidade de se obter peças protótipo em um menor espaço de tempo possível para realização dos ensaios estáticos dos protótipos das embalagens especiais, uma vez que as embalagens precisam acondicionar as peças produzidas a partir da fase de preparação da produção em série do automóvel (pré-série ou PVS). Neste trabalho, a partir do estudo das tecnologias de Rapid Prototyping (RP) - Prototipagem Rápida (RP) e Rapid Tooling (RT) Ferramental Rápido (RT) é selecionada a técnica mais adequada para se atender às necessidades deste setor. Para isto, algumas condições de contorno foram consideradas: a aplicação das técnicas de RP e RT foram restringidas às peças externas do carro como portas, tampas dianteiras, traseiras e pára-lama e as fontes fornecedoras consultadas encontram-se no mercado doméstico. Com base em um estudo de caso pode-se validar esta proposta. Os resultados obtidos com a aplicação da técnica de ferramental rápido Vacuum Bagging foram uma redução média de 4,5 meses na obtenção das peças protótipo e uma redução global dos custos de aquisição de aproximadamente R$ 100.000,00. / The need of this work was made in the material flow planning and packing (PFME) section, that belongs to the manufacture engineering department of an assembler company installed in Brazil. In this sector, there is a growing need to obtain prototype parts in the shortest time possible in order to carry out static prototype tests of the special packing, since these racks need to be ready to assist the preparation phase of the series production of the vehicle (pre series or PVS). In this work, beginning from the study of Rapid Prototyping (RP) and Rapid Tooling (RT) technologies is selected the technique more adequate to assist to the needs of this section. For that purpose, some limiting conditions were considered: the application of the RP and RT techniques is limited to the external parts of the vehicle, such as doors, front and back hoods and fenders, and the consulted suppliers should be available in the domestic market. Based in a case study this proposal could be validated. The obtained results with the applied Rapid Tooling Vacuum Bagging technique were a medium reduction of 4,5 months in the prototype parts acquisition and a global reduction in the acquisition costs of approximately R$ 100.000,00.

Modelamento médico é uma técnica utilizada por cirurgiões no auxílio da diagnose, comunicação com o paciente, estudos pré-operatórios, definição e simulação de procedimentos cirúrgicos, visando diminuir o tempo cirúrgico e de convalescença do paciente. Em aplicações mais recentes, esta técnica tem sido utilizada no desenvolvimento de próteses personalizadas, possibilitando que reconstituições de grande complexidade sejam feitas de maneira rápida e segura. Resumidamente, a técnica consiste em produzir um protótipo em terceira dimensão do tecido ou deformidade em estudo. Utiliza-se hoje de modernas tecnologias como tomografia computadorizada e prototipagem rápida entre outras, representando um exemplo significativo de integração entre diferentes áreas do conhecimento. Este trabalho apresenta e discute o modelamento médico no que se refere às suas aplicações, enfocando a integração entre as tecnologias de prototipagem rápida, engenharia reversa (RE) e projeto e engenharia assistidos por computador (CAD/CAE). É feita uma descrição dos procedimentos de geração dos modelos médicos usando técnicas de prototipagem rápida a partir de dados obtidos de tomografia computadorizada, e um estudo de sua precisão dimensional e geométrica. São explorados os recursos possibilitados pela integração com sistemas CAD/CAE, e apresentadas aplicações reais das técnicas na área de cirurgias craniofaciais, evidenciando as vantagens de sua utilização e validando os procedimentos propostos. / Medical modeling is a technique used by surgeons in the diagnosis, communication with the patient, preoperative studies, definition and simulation of surgical procedures. It helps to reduce the operative and convalescence time. It consists of producing a prototype in third dimension of the tissue or deformity in study. In some more recent applications, this technique has been used to develop customized prosthesis, enabling that quite complex reconstructions can be made in a safe and fast way. Nowadays, it uses modern technologies as the computer tomography and rapid prototyping, and it represents significant example of integration among different areas of the knowledge. This work presents the medical modeling and discusses its applications, with emphasis in the integration of the technologies of rapid prototyping, reverse engineering (RE) and computer aided design and engineering (CAD/CAE). It is made a description of the procedures to generate the medical models using rapid prototyping techniques starting from computer tomography data, and a study regarding the dimensional and geometric precision of the medical models generated by rapid prototyping. The advantages of the integration with CAD/CAE technologies are shown and a case study is developed aiming to validate the proposed procedures.

Este trabalho avaliou a aplicação das tecnologias de prototipagem rápida por Impressão 3D e FDM (Fused Deposition Modeling) na produção de moldes rápidos. Esta avaliação foi feita com base nas qualidades das peças obtidas por vazamento nos moldes produzidos, bem como nas limitações encontradas em suas utilizações. Foram estabelecidas as principais diferenças do ponto de vista de qualidade, custos, tempos gastos e praticidade. Foram construídos moldes para peças que contemplando vários graus de dificuldades. Para cada ferramental foram obtidos lotes de peças, através dos quais foram analisadas e comparadas as qualidades dos protótipos. / This work evaluated the application of the Rapid Prototyping technologies 3D printer and FDM (Fused Deposition Modeling) in the rapid manufacturing of molds. This evaluation is based on the quality of the parts molded, as well as in the limitations found in the molds applications. As result the main differences related to quality, and usability was established. The molds produced parts with different degrees of geometric difficulties. For each mold, a few prototypes were produced and their qualities compared.

Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T20:37:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cabrera_AndreaRodriguesEsposito_D.pdf: 56970103 bytes, checksum: 0ab20c99ece698f3eb8622ada3260515 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Estruturas tridimensionais têm sido obtidas por diversas técnicas e representam um importante enfoque no desenvolvimento de suportes porosos para a engenharia tecidual. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar arcabouços tridimensionais porosos de poli(L-co-D,L ácido lático-co-trimetileno carbonato), PLDLA-co-TMC, obtidos pela técnica de deposição de fibras 3D. Arcabouços do terpolímero PLDLA-co-TMC, nas proporções 70:30 e 50:50, foram obtidos e caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, cromatografia de permeação em gel, calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica, ensaio mecânico de compressão e estudo de degradação in vitro, os quais evidenciaram suas características amorfas, geometria cilíndrica e poros interconectados. O estudo de degradação in vitro, apresentou expressiva perda das propriedades mecânicas compatíveis com queda na massa molar, acompanhada de alterações na morfologia. Avaliou-se a histocompatibilidade da associação de células-tronco mesenquimais provenientes da medula óssea de coelhos e arcabouços de PLDLA-co-TMC (70:30), obtidos pelo método de evaporação de solvente com adição de sacarose (50%), na regeneração do menisco. Nove coelhos Nova Zelândia foram submetidos a meniscectomia medial total, obtendo-se três tratamentos: implante do arcabouço de PLDLA-co-TMC com pré-cultivo celular, implante de arcabouço de PLDLA-co-TMC puro (sem células) e controle negativo (defeito sem implante). Após 24 semanas, os resultados evidenciaram a presença de fibrocartilagem nos animais tratados com arcabouço polimérico. Contudo, a regeneração obtida com arcabouços de PLDLA-co-TMC pré-cultivados com células-tronco mesenquimais apresentou-se semelhante ao tecido fibrocartilaginoso maduro do menisco normal, tanto macroscopicamente quanto histologicamente. Este estudo demonstrou a eficácia do arcabouço de PLDLA-co-TMC (70:30) na regeneração fibrocartilaginosa e o potencial do pré-cultivo de células mesenquimais na engenharia tecidual, sem o uso de fatores de crescimento. Conclui-se que os polímeros biorreabsorvíveis representam uma alternativa promissora para a regeneração tecidual / Abstract: Three-dimensional structures have been obtained by various techniques and are an important focus in the development of porous scaffolds for tissue engineering. The aim of this study was to develop and characterize three-dimensional porous scaffolds of poly (L-co-D, L lactide-co-trimethylene carbonate), PLDLA-co-TMC, obtained by 3D fiber deposition technique. The PLDLA-co-TMC terpolymer scaffolds, 70:30 and 50:50, were obtained and characterized by scanning electron microscopy, gel permeation chromatography, differential scanning calorimetry, thermal gravimetric analysis, compression mechanical testing and study on in-vitro degradation, which exhibited its amorphous characteristics, cylindrical geometry and interconnected pores. The in-vitro degradation study showed significant loss of mechanical properties compatible with a decrease in molar mass, accompanied by changes in morphology. The histocompatibility association of mesenchymal stem cells from rabbits bone marrow, and PLDLA-co-TMC (70:30) scaffolds, obtained by casting with sucrose (50%), was evaluated in the meniscus regeneration, proving the potential of cell culture at in vivo tissue regeneration. Nine New Zealand rabbits underwent total medial meniscectomy, yielding three treatments: implantation of the seeded PLDLA-co-TMC scaffold, implantation of the unseeded PLDLA-co-TMC and negative control (defect without any implant). After 24 weeks, the results revealed the presence of fibrocartilage in the animals treated with polymer. However, the regeneration obtained with the seeded PLDLA-co-TMC scaffolds with mesenchymal stem cells had become intimal to mature fibrocartilaginous tissue of normal meniscus both macroscopically and histologically. This study demonstrated the effectiveness of the PLDLA-co-TMC (70:30) scaffold in meniscus regeneration and the potential of mesenchymal stem cells in tissue engineering, without the use of growth factors. It is concluded that bioresorbable polymers represent a promising alternative for tissue regeneration / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica