Orientador: Galdenoro Botura Junior / Coorientador: Osmar Vicente Rodrigues / Banca: Fausto Orsi Medola / Banca: Wagner Luis Ferreira / Resumo: Muitas das cadeiras de rodas utilizadas por animais domésticos com problemas locomotores são feitas a partir de materiais improvisados, como canos, rodinhas de brinquedos e diversos materiais reciclados, devido, sobretudo, aos seus baixos custos. Porém, esses aparelhos improvisados podem ter desempenho comprometido e não atenderem às necessidades do animal, até mesmo causarem lesões por não serem devidamente adaptados. Uma das finalidades do Design é solucionar problemas de projeto, como também otimizar o produto e o seu processo de produção, podendo, dessa forma, auxiliar no desenvolvimento de equipamentos para cães com problemas locomotores, cuja área ainda carece de estudos. O objetivo da presente pesquisa foi propor as diretrizes necessárias para a construção de cadeiras de rodas eficientes para cães com problemas de locomoção nos membros pélvicos a partir de tecnologias de Prototipagem Rápida, as quais proporcionam a obtenção de peças com exatidão geométrica ou discrepância desprezível, assegurando maior conforto e melhor funcionalidade, com menores tempo de produção e custos. Esta pesquisa foi dividida em duas fases: (i) pesquisa teórica bibliográfica e (ii) pesquisa prática experimental. Na teórica, foram feitas revisões bibliográficas a respeito dos problemas locomotores em cães e sobre as tecnologias de Prototipagem Rápida, suas aplicações e estado da arte. Já na fase experimental, uma metodologia projetual adaptada de Munari (1981) foi utilizada para confecção e aná... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Many wheelchairs used by domestic animals with locomotion problems are made from improvised materials such as pipes, toy wheels and many recycled materials, due to their low costs. However, these improvised devices can compromise performance and may not attend the needs of the animal, even causing injuries for not being properly adapted. One of Design's purposes is to solve problems within projects, as well as to optimize the product and its production process, and, in this way, to aid in the development of this kind of equipment for dogs with locomotive problems, whose area is still lacking in studies. The present research objective was to propose the necessary guidelines for the construction of efficient wheelchairs for dogs with locomotion problems in the pelvic area using Rapid Prototyping technologies, which provide pieces with geometric accuracy or negligible discrepancy, ensuring greater comfort and better functionality to the dog, with shorter production time and lower costs. This research was divided into two phases: (i) theoretical bibliographic research and (ii) experimental practical research. In the theoretical phase, bibliographical reviews were made regarding the locomotion problems in dogs and about Rapid Prototyping technologies, their applications, and state of the art. In the experimental phase, a design methodology adapted from Munari (1981) was used for the confection and analysis of existing devices, which contributed to the proposal of a model that woul... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luís Gustavo Gosuen Gonçalves Dias Gosuen / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar biomecanicamente por meio de teste de compressão axial, diferentes posicionamentos e quantidade de bolts em haste intramedular bloqueada de ângulo estável (HIB-AE), em simulação de fratura diafisária irredutível em corpos de prova (CP). Os CPs, produzidos a partir do ácido polilático por impressora 3D, foram projetados e manufaturados com bloco de apoio na extremidade para a preensão na máquina de ensaios. A haste utilizada no experimento apresentava 6 orifícios (denominados de 1 a 6, de proximal para distal), com roscas internas, sendo 3 em cada extremidade (proximal e distal). Um aparato específico (bancada gabarito) foi desenvolvido para total padronização e precisa inserção da haste intramedular e bloqueios nos corpos de prova. Foram usadas 28 amostras divididas em 4 Grupos. No Grupo 1 (G1) a haste foi bloqueada nos orifícios 1 e 6. No Grupo 2 (G2) o bloqueio aconteceu nos orifícios proximais 1 e 2, e nos orifícios distais 5 e 6. Para o Grupo 3 (G3) foram fixados os orifícios 2 e 3 (segmento proximal) e 4 e 5 (segmento distal). Já no Grupo 4 (G4) todos os 6 orifícios foram bloqueados. Os referidos orifícios foram bloqueados utilizando-se bolts especialmente desenvolvidos para esse modelo de HIB-AE. Os testes de compressão axial foram realizados por máquina de ensaios universal a uma velocidade e 5 mm/minuto. Os dados foram avaliados entre os quatro Grupos (G1, G2, G3 e G4), resultando em sete repetições a cada combinação. O t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present study aims to evaluate biomechanically (axial compression test) different positions and number of bolts locked to a new model of stable-angle intramedullary interlocking nail (ILN) in a simulation of complex diaphyseal fracture in synthetic bone models. The specimens were designed with end support for gripping on testing machines and were manufactured from polylactic acid (PLA) by 3D printer. The interlocking nail used in the experiment was developed with 6 holes (called 1 to 6 from proximal to distal) with internal threads, 3 at each end (proximal and distal). A specific apparatus (template stand) has been developed for full standardization and precise insertion of the interlocking nail and locking in the specimens. Twenty-eight samples were used, divided into four groups. In Group 1 (G1) the ILN was blocked in holes 1 and 6. In Group 2 (G2) the locking occurred in proximal holes 1 and 2, and distal holes 5 and 6. Group 3 (G3) fixed holes 2 and 3 (proximal segment) and 4 and 5 (distal segment). In Group 4 (G4), all 6 holes were locked by specific bolts. Axial compression tests were performed by a universal testing machine at a speed of 5 mm / minute. Data were evaluated between the four groups (G1, G2, G3 and G4), resulting in seven repetitions for each combination. The Shapiro-Wilk test was applied and concluded that the data presented normal distribution (p = 0.070). Among the average loads the highest value was recorded in G4 (9420.34N ± 4081.37N) followed by ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Aristides Augusto Palhares Neto / Resumo: RESUMO GONÇALVES M. P. Cranioplastia Com Implante Prototipado – Uma Revisão Sistemática e Metanálise Proporcional. 2018. 67. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Medicina de Botucatu, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Botucatu, 2018. Introdução: com o avanço tecnológico e popularização de softwares e impressoras 3D, cranioplastias com implantes aloplásticos prototipados tornaram-se mais uma ferramenta para correção de falhas ósseas secundárias a craniectomias. Assim, seu uso cada vez mais comum, abre uma área com necessidade de maiores estudos e discussões. Objetivos: revisar os artigos da literatura referentes a cranioplastia com implantes prototipados 3D em pacientes submetidos a craniectomia descompressiva secundários à trauma, acidente vascular encefálico hemorrágico e pós ressecção tumoral Métodos: Realizou-se uma revisão literária buscando artigos com descritores controlados nas bases de dados Medical Literature Analisys And Retrievel Sistem Online (MedLine), Biblioteca Virtual em Saúde (BVS), Literatura Latino-Americana e do Caribe em Ciências da Saúde (LILACS) e Scientifc Eletronic Library Online (SciELO). Realizaram-se todas as combinações possíveis entre os descritores em cada base de dados, utilizando-se o conector booleando “AND”. Assim, foram encontrados 185 artigos, sendo 114 na base de dados da Medline, 71 na BVS e nenhum na LILACS e SciELO. Dentre um levantamento de dados de estudos de séries de casos foi montada a TABELA BASE, na qual... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: Cranioplasties with prototyped alloplastic implants have become another tool for bone defects corrections due to craniectomies on account of technological advancement and popularization of software and 3D printers. Because of its increasing common use, there is a need of further studies and discussions. Objectives: To review literature articles on cranioplasty with 3D prototyped implants in patients submitted to decompressive craniectomy secondary to trauma, hemorrhagic encephalic stroke and post tumor resection. Methods: A literature review was carried out to search for articles with descriptors controlled in the Medical Literature Analyzes and Retrieve Sistem Online (MedLine), Virtual Health Library (VHL), Latin American and Caribbean Literature in Health Sciences (LILACS) and Scientifc Eletronic Library Online (SciELO). All possible combinations between the descriptors in each database were made using the "AND" boolean connector. Thus, 185 articles were found, 114 in the Medline database, 71 in the VHL, and none in LILACS and SciELO. From a data collection of case series studies, we assembled the BASE TABLE, in which the test used to perform the statistical comparisons was the Normality Test. Results: Fourteen selected articles were published until March 2017. All of them were case series. In the statistical analysis, infection Np versus infection Na versus infection Nt the value is p = 0.7044; the incidence of exposure of the Np cranioplasty material versus ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Marcelo Nalin / Banca: Paulo Clairmont Feitosa de Lima Gomes / Banca: Cleber Renato Mendonça / Resumo: As tecnologias de impressão 3D tem sido uma área de pesquisa recente e inovadora. Utilizando essa técnica é possível a produção de peças, próteses, modelos, brinquedos e até mesmo comida. A utilização da impressão 3D para produção de fibras ópticas poliméricas é outra inovação. Este trabalho buscou preparar e estudar a impressão de preformas utilizando poliácido láctico (PLA), seguindo de seu puxamento em fibras, buscando uma possível aplicação na área de sensoriamento. As preformas foram projetadas utilizando software CAD, seguido de um estudo sistemático para garantir uma boa qualidade de impressão e impressas em uma impressora 3D comercial seguida do puxamento das preformas. Foram realizados analises térmicas para averiguar o comportamento térmico do polímero em diferentes partes do processo, assim como suas temperaturas características, que demostraram Temperaturas: 1. Transição Vítrea (Tg) = 60 ºC, 2. Fusão (Tf) = 152 °C e 3. Máxima Cristalização (Tp) = 114 °C. A espectroscopia óptica na região do ultravioleta e visível (UV-Vis) demostrou que o material apresenta janelas de transmitância em 400-900, 1200-1220 e 1490-1600 nm, sendo interessante para aplicações como fibra óptica nestas faixas de comprimento de onda. Imagens obtidas por microscopia óptica revelaram que o desenho da preforma manteve-se após puxamento, obtendo uma fibra idêntica a projetada. Os testes de transmissão demonstraram que a fibra transmite a luz e, buscando aplicação em sensores, foram inseridos ma... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 3D printing technologies have been a recent and innovative area of research. Using this technique, it is possible to produce parts, prostheses, models, toys and even food. The use of 3D printing for the production of polymer optical fibers is another innovation. The aim of this work is to prepare and to study the printing of preforms using polylactic acid (PLA), their pulling in fibers and a possible application in the sensing area. The preforms were designed using CAD software followed by a systematic study to ensure good print quality. The preform was printed on a commercial 3D printer and pulled by a drawing tower. Differential Scanning Calorimetry (DSC) measurements were carried out to determine the thermal behavior of the polymer in different parts of the process, as well as its characteristic temperatures, which showed: 1. Glass transition (Tg) = 60 ºC, 2. Melting (Tf) = 152 °C and 3. Maximum Crystallization (Tp) = 114 °C. Optical spectroscopy in the ultraviolet and visible region (UV-Vis) has shown that the material exhibits transmittance windows at 400-900, 1200-1220 and 1490-1600 nm, being interesting for applications in these wavelength ranges in optical fibers. Images obtained by optical microscopy show that the design of the preform was maintained after pulling, revealing a fiber identical to that projected. Transmission tests showed that the fiber transmits the light. Seeking application in sensors, luminescent materials were inserted into the fiber, however, the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Wilson Massashiro Yonezawa / Banca: Moacir Pereira de Souza Filho / Banca: Andry Feisser Miquelin / Resumo: Esta dissertação trata de uma pesquisa empírica sobre a utilização de tecnologia de impressão 3D na construção de instrumentos didáticos para o Ensino de Ciências. A crescente disponibilidade da tecnologia de impressão 3D abriu oportunidades de explorações em novas áreas, como a educação. Considerando as oportunidades de uso dessa tecnologia para a criação de materiais didáticos, este trabalho mostra com tal tecnologia pode ser utilizada por professores em serviço. Desta forma, um processo prático foi proposto e avaliado por meio de uma oficina. O processo consiste em 6 etapas distintas: identificação das necessidades de ensino por meio da seleção de conteúdos e conceitos científicos; desenvolvimento do plano de construção do instrumento didático desejado; elaboração de rascunhos considerando as dimensões físicas do objeto a ser construído; modelagem 3D do objeto utilizando softwares de desenho ou buscando por modelos prontos; preparação e impressão do modelo 3D na impressora 3D; utilização e avaliação do objeto real gerado. Esse processo foi apresentado e ensinado para alunos de licenciatura construírem instrumentos didáticos em uma oficina. A análise dos dados coletados nessa oficina por meio de observações, entrevistas e questionários mostram que: o processo pode guiar sobre quais são os passos a serem percorridos para construir instrumentos didáticos utilizando impressoras 3D; ocorrem situações estimuladoras ao aprendizado durante as construções; o uso desta tecnologia pode colaborar com o desenvolvimento da isntrumentação para o Ensino de Ciências. Conclui-se que, para se realizar o uso dessa tecnologia, é preciso que o professor desenvolva novas habilidades, como: planejar a construção de objetos levando em conta restrições técnicas das impressoras 3D, aprender a desenhar em softwares de modelagem 3D, preparar a modelo 3D para que a impressora 3D o construa (etapa denominada... / Abstract: This thesis is an empirical research on the use of 3D printing technology in the construction of didactic tools for science teaching. The growing availability of 3D printing technology has opened exploration opportunities in new areas such as education. Considering the opportunities of this technology for the creation of teaching materials, this study shows how such technology can be used in the teacher education and by teachers in service. So, a practical process was proposed and evaluated by its use in a workshop. The process consists in 6 distinct stages: identification of educational needs through the selection of scientific content and concepts; development of the construction plan of the desired teaching tool; preparation of drafts considering the physical dimensions of the object to the object to be built; 3D modeling of the object using drawing software or searching for 3D models created by others; preparation and printing of the 3D model in the 3D printer; use and evaluation of the real object generated. This process was presented and taught for undergraduate students for them build didactic tools during a practical workshop. The analysis of the collected data in this workshop through observations, interviews and questionnaires show that: the process can guide on which are the steps to be taken to build teaching tools using 3D printers; during the constructions occurs situations that stimulate the learning; the use of this technology can contribute to the development of instrumentation for Science Teaching. It was concluded that to do the use of this technology, it is required that the teacher develop new skills, such as planning the construction of objects taking into account technical constraints of 3D printers, learn to draw in 3D modeling software, prepare the 3D model to the 3D printer build it (step called slicing) and use IT resources to share and reuse 3D models of didactic tools created by others. This research... / Mestre

Submitted by Newton Salvador Grande Neto (newsalgn@hotmail.com) on 2016-04-08T03:13:41Z No. of bitstreams: 1 Newton Salvador corrigido 30-03.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-04-08T17:05:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 grandeneto_ns_me_ilha.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T17:05:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 grandeneto_ns_me_ilha.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) Previous issue date: 2016-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A técnica de replicar a morfologia de uma estrutura advinda do interior do corpo humano através de um modelo físico é conhecida como biomodelagem. Na área da saúde, um modelo da anatomia humana virtual ou físico é chamado de biomodelo, e este trouxe para a medicina um outro nível em relação a cirurgias modernas, como por exemplo, a possibilidade de o médico cirurgião realizar a simulação de uma cirurgia no biomodelo, analisando as melhores estratégias que serão adotadas para o sucesso da intervenção cirúrgica. Para a confecção de biomodelos são necessárias a execução de três etapas básicas: aquisição de imagens médicas via tomografia computadorizada, tratamento destas imagens utilizando um software específico e a confecção utilizando a manufatura aditiva, caracterizando assim todo o processo de biomodelagem. Todo este processo se tornou possível devido a integração entre as áreas de informática, engenharia, saúde, diagnóstico por imagens e principalmente pelo evento ímpar na área de processos de fabricação, o surgimento da manufatura aditiva. Utilizando um conjunto de tecnologias, a manufatura aditiva é capaz de reproduzir fisicamente, em vários materiais, um modelo virtual camada a camada. Diversas técnicas foram desenvolvidas na área de manufatura aditiva, em especial a impressão tridimensional (3DPrinter) tem seu funcionamento similar a uma impressora comercial a jato de tinta, porém deposita um aglutinante conhecido como binder ao invés de tinta, sobre camadas sucessivas de pó para prototipagem. A reação entre esses dois materiais consolida o formato bidimensional de cada camada, e depois de vários ciclos, um modelo tridimensional está completo. A não utilização de laser para a consolidação das camadas é uma vantagem desta técnica, ou seja, o valor de mercado do maquinário é relativamente mais barato quando comparado a outras técnicas vendidas no mercado. Pesquisas relacionadas a materiais alternativos nacionais são extremamente importantes, pois as descobertas de matérias-primas de baixo custo viabilizam cada vez mais a inclusão da biomodelagem em centros cirúrgicos. Este trabalho teve como objetivo a preparação de um material alternativo economicamente mais viável, utilizando uma proporção em volume de 94% pó de gesso comercial, 5% de ligante e 1% de agente higroscópico. Os resultados demonstram que o material alternativo proposto para este trabalho, se mostrou em torno de 121 vezes mais barato e também atingiu as características necessárias para a construção de biomodelos, como também se mostra tão eficiente em relação a resistência mecânica de manuseio, qualidade superficial e densidade quando comparado a materiais comerciais amplamente aceitos pelo mercado. Com a redução de custos, a técnica de biomodelagem poderá ser utilizada com mais frequência nas intervenções cirúrgicas, diminuindo os riscos existentes na cirurgia através de um planejamento cirúrgico de sucesso. / The technique to replicate a morphology of some interior structure of the human body through a physical model is known as biomodeling. In health care area, a virtual or physical human anatomy model is called biomodel, and this brings to the medicine another level in relation to moderns surgeries, for example, the surgeon has the possibility to perform a simulation of a surgery on a biomodel, making the opportunity to find the best strategies that will be adopted for the success of the surgery intervention. Three basic steps are required to ensure the fabrication of the biomodels: the acquisition of medical images via tomography or MRI, then, the treatment of these images using a specific software, to finally produce the biomodel by additive manufacturing, featuring then the whole process biomodeling. This entire process has become possible because of the integration of information technology, engineering, health, image diagnosis and especially the unique event in the area of manufacturing processes, the emergence of additive manufacturing. By a set of technologies, the additive manufacturing is able to physically reproduce, in several materials, a virtual model layer by layer. Several techniques have been developed in this area, especially the three-dimensional printing (3DPrinter), that operates similarly to a commercial inkjet printer, but, instead of ink, deposits an adhesive known as binder on successive layers of prototyping powder. The reaction between the binder and the powder consolidates the two-dimensional shape of each layer, and, after several cycles, a three-dimensional model is complete. Not utilizing lasers to consolidate the layers is the advantage of this technique that makes the market value of the machinery relatively inexpensive, compared to other market techniques. Researches related to national alternative materials are extremely important, because the Discovery of inexpensive raw materials can enable the inclusion of biomodeling in surgery rooms more and more. The aim of this study is the preparation of an alternative and economically viable material, using a volume proportion of 94% of comercial gypsum powder, 5% of binder and 1% of hygroscopic agent. The results show that the alternative material proposed by this study was about 121 times cheaper and also reached the necessary characteristics for the fabrication of the biomodels, as also shown as efficient regarding to mechanical strength handling, surface quality and density when compared to comercial materials widely accepted by the Market. By reducing the costs, the biomodeling technique can be used more often in surgical interventions, reducing the surgery risks through a success surgical planning.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-11Bitstream added on 2014-12-02T11:21:19Z : No. of bitstreams: 1 000799493.pdf: 2453611 bytes, checksum: 2739e341db21bb860ab116901d7a5ed1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O surgimento de uma nova tecnologia de produção, a impressão 3D, vem sendo considerada por entusiastas como uma “Nova Revolução Industrial” por confrontar paradigmas da indústria, como a produção em massa. Esta tecnologia consiste na transposição de modelos digitais tridimensionais em objetos físicos e se populariza graças a comunidades virtuais que compartilham informações ativamente. Para os artistas, a impressão 3D tornou-se um celeiro de experimentações, tanto para os que já trabalhavam com os meios digitais e desejavam materializar suas criações, quanto para aqueles que se lançaram a explorar novos caminhos através da possibilidade de diálogo entre o digital e físico. São diversos trabalhos de arte que podem demonstrar certo otimismo sobre o suposto poder revolucionário desta nova tecnologia ou discutir as implicações de possíveis usos dentro da sociedade. Neste contexto, a presente pesquisa discorre sobre as propostas de alguns destes trabalhos e apresenta o projeto de arte “Deliberator”, uma reflexão poética sobre o surgimento das wiki-weapons, um uso não esperado da impressão 3D. / The emergency of a new production technology, the 3D printing, has been considered by enthusiasts as a “New Industrial Revolution” for confronting the industry paradigms such as mass production. This technology consists in the transposition of three-dimensional digital models into physical objects and becomes popular thanks to virtual communities that actively share information. 3D printing has become a hotbed of experimentation for artists, both for those who were already working with digital media and wanted to materialize their creations, and for those who set out to explore new paths through the possibility of dialogue between digital and physical. Many works of art can demonstrate some optimism about the supposed revolutionary power of this new technology, or discuss the implications of its possible uses in society. In this context, this research considers the proposals of some of those works of art, and presents the art project “Deliberator”: a poetic reflection on the emergence of wiki-weapons, and unexpected use for 3D printing.

Orientador: Milton Terumitsu Sogabe / Banca: Agnaldo Valente Germano da Silva / Banca: Hermes Renato Hildebrand / Resumo: O surgimento de uma nova tecnologia de produção, a impressão 3D, vem sendo considerada por entusiastas como uma "Nova Revolução Industrial" por confrontar paradigmas da indústria, como a produção em massa. Esta tecnologia consiste na transposição de modelos digitais tridimensionais em objetos físicos e se populariza graças a comunidades virtuais que compartilham informações ativamente. Para os artistas, a impressão 3D tornou-se um celeiro de experimentações, tanto para os que já trabalhavam com os meios digitais e desejavam materializar suas criações, quanto para aqueles que se lançaram a explorar novos caminhos através da possibilidade de diálogo entre o digital e físico. São diversos trabalhos de arte que podem demonstrar certo otimismo sobre o suposto poder revolucionário desta nova tecnologia ou discutir as implicações de possíveis usos dentro da sociedade. Neste contexto, a presente pesquisa discorre sobre as propostas de alguns destes trabalhos e apresenta o projeto de arte "Deliberator", uma reflexão poética sobre o surgimento das wiki-weapons, um uso não esperado da impressão 3D. / Abstract: The emergency of a new production technology, the 3D printing, has been considered by enthusiasts as a "New Industrial Revolution" for confronting the industry paradigms such as mass production. This technology consists in the transposition of three-dimensional digital models into physical objects and becomes popular thanks to virtual communities that actively share information. 3D printing has become a hotbed of experimentation for artists, both for those who were already working with digital media and wanted to materialize their creations, and for those who set out to explore new paths through the possibility of dialogue between digital and physical. Many works of art can demonstrate some optimism about the supposed revolutionary power of this new technology, or discuss the implications of its possible uses in society. In this context, this research considers the proposals of some of those works of art, and presents the art project "Deliberator": a poetic reflection on the emergence of wiki-weapons, and unexpected use for 3D printing. / Mestre

Orientador: Ruís Camargo Tokimatsu / Resumo: A técnica de replicar a morfologia de uma estrutura advinda do interior do corpo humano através de um modelo físico é conhecida como biomodelagem. Na área da saúde, um modelo da anatomia humana virtual ou físico é chamado de biomodelo, e este trouxe para a medicina um outro nível em relação a cirurgias modernas, como por exemplo, a possibilidade de o médico cirurgião realizar a simulação de uma cirurgia no biomodelo, analisando as melhores estratégias que serão adotadas para o sucesso da intervenção cirúrgica. Para a confecção de biomodelos são necessárias a execução de três etapas básicas: aquisição de imagens médicas via tomografia computadorizada, tratamento destas imagens utilizando um software específico e a confecção utilizando a manufatura aditiva, caracterizando assim todo o processo de biomodelagem. Todo este processo se tornou possível devido a integração entre as áreas de informática, engenharia, saúde, diagnóstico por imagens e principalmente pelo evento ímpar na área de processos de fabricação, o surgimento da manufatura aditiva. Utilizando um conjunto de tecnologias, a manufatura aditiva é capaz de reproduzir fisicamente, em vários materiais, um modelo virtual camada a camada. Diversas técnicas foram desenvolvidas na área de manufatura aditiva, em especial a impressão tridimensional (3DPrinter) tem seu funcionamento similar a uma impressora comercial a jato de tinta, porém deposita um aglutinante conhecido como binder ao invés de tinta, sobre camadas sucessivas ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The technique to replicate a morphology of some interior structure of the human body through a physical model is known as biomodeling. In health care area, a virtual or physical human anatomy model is called biomodel, and this brings to the medicine another level in relation to moderns surgeries, for example, the surgeon has the possibility to perform a simulation of a surgery on a biomodel, making the opportunity to find the best strategies that will be adopted for the success of the surgery intervention. Three basic steps are required to ensure the fabrication of the biomodels: the acquisition of medical images via tomography or MRI, then, the treatment of these images using a specific software, to finally produce the biomodel by additive manufacturing, featuring then the whole process biomodeling. This entire process has become possible because of the integration of information technology, engineering, health, image diagnosis and especially the unique event in the area of manufacturing processes, the emergence of additive manufacturing. By a set of technologies, the additive manufacturing is able to physically reproduce, in several materials, a virtual model layer by layer. Several techniques have been developed in this area, especially the three-dimensional printing (3DPrinter), that operates similarly to a commercial inkjet printer, but, instead of ink, deposits an adhesive known as binder on successive layers of prototyping powder. The reaction between the binder and th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Antonio Riul Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T23:09:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaal_Gabriel_M.pdf: 44712274 bytes, checksum: 82729c0ddf725ae1aecd4acf867ce13e (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Hoje em dia um dos maiores desafios na área de fabricação de eletrodos é o desenvolvimento de novos materiais e métodos alternativos às técnicas tradicionais. Neste cenário, a eletrônica impressa aparece como alternativa interessante devido à simplicidade e robustez para deposição de trilhas condutoras em designs diversos. Aliado a tal fato, o desenvolvimento de novos materiais e novas tecnologias de impressão 3D facilita a aplicação dessa técnica no desenvolvimento de dispositivos, diminuindo custos, etapas de fabricação e tempo de prototipagem. Nesse projeto apresentamos o desenvolvimento de eletrodos interdigitados (IDEs, do inglês interdigitated electrodes) impressos utilizando uma impressora 3D Mendel90, totalmente montada pelo nosso grupo de pesquisa em colaboração com o Prof. Varlei Rodrigues. Utilizamos um filamento comercial a base de ácido polilático (PLA) dopado com fibras de grafeno para a impressão das trilhas condutoras, além de PLA transparente, também comercial, para impressão do suporte sobre o qual os IDEs foram impressos. Conseguimos imprimir IDEs em ~ 10 minutos, algo impraticável com técnicas fotolitográficas. Alternativamente, realizamos a funcionalização química das trilhas condutoras utilizando um banho de 2 h em solução de KMnO4 diluído em H2SO4, seguido por uma limpeza em água ultrapura e nova lavagem em HCl. Finalmente, para remoção do permanganato residual da superfície dos eletrodos, banhamos rapidamente as trilhas em solução de H2SO4 com H2O2 em proporção de 25% para 75% respectivamente. Realizamos caracterizações morfológicas, composição química, medidas elétricas e eletroquímicas das trilhas impressas e dos eletrodos funcionalizados quimicamente, comparando com resultados de IDEs de ouro de geometria idêntica. Em particular, verificamos diferenças significativas na impedância dos eletrodos impressos em relação aos de ouro, devido a baixa capacidade de formação de dupla-camada elétrica nos IDEs impressos. Foi observado também que o tratamento químico proposto modifica a resposta elétrica, aproximando o espectro de impedância dos eletrodos impressos ao obtido com os IDEs de ouro. Verificamos que a funcionalização química aumenta o desbalanceamento de cargas na superfície dos eletrodos impressos, favorecendo a formação de dupla-camada elétrica na interface eletrodo/eletrólito. Aproveitando esse desbalanceamento, realizamos a deposição de filmes poliméricos nanoestruturados visando o desenvolvimento de uma língua eletrônica totalmente impressa. Como etapa final, utilizamos esse sensor na distinção de amostras de solos com diferentes tipos de macro nutrientes, obtendo resultados semelhantes aos obtidos por sensores tradicionais. Com esta prova de conceito esperamos contribuir para uma metodologia mais simples, barata e rápida na fabricação de eletrodos e dispositivos explorando as facilidades da técnica de impressão 3D, permitindo sua prototipagem em geometrias complexas e tridimensionais que possam ser futuramente aplicados em sensoriamento e biossensoriamento / Abstract: Nowadays, one of the biggest issues addressed to sensor fabrication is build up efficient electrodes as an alternative way to the complex and expensive processes required by traditional techniques. Within this context, printed electronics arises as an interesting alternative due its simplicity and robustness to put electrodes on various surfaces. Furthermore, the development of new materials and technologies to 3D printing techniques eneables its exploration as a cheap and accessible technology to fabricate electrodes and potentiates several fields with more creative ideas, cost-effective and alternative materials for a rapid prototyping of complex devices. We show here the fabrication of fully 3D printed interdigitate electrodes (IDE) using a standard home-made Mendel90 Fused Deposition Modeling 3D printer, assembled in our research group in collaboration with Prof. Varlei Rodrigues. We used a commercial polylactic acid (PLA) filament doped with graphene fibers to print the conductive tracks and transparent PLA filament to print the electrodes substrate. As a result, we were able to develop fully 3D printed IDEs within 10 minutes, something impossible to achive with photolitographic techniques. We also applied a chemical functionalization to the electrodes with a 2 hours bath of KMnO4 dissolved in a H2SO4 solution, followed by a cleaning process with ultra-pure water and HCl. The IDEs were then immersed in a 25% H$2SO4 and 75% H2O2 solution in order to remove the potassium permanganate thin film adhered to the IDE surface. Finally, we carried out morphological, chemical composition, electrical and electrochemistry characterizations of the 3D printed IDEs, besides the functionalized electrodes and the results were compared with identical gold IDEs. In particular, we noticed a great difference between the electrical impedance response of the gold IDE compared with the 3D printed due to its low capacity to form electrical double layer. Moreover, we verified that the chemically treated IDEs show a similiar impedance behavior compared with the gold electrodes due a higher unbalance of superficial charges. Therefore, we explored this higher surface charge distribution to deposit polimeric nanostructured films aiming the development of a fully 3D printed electronic tongue. Lastly, we used this sensor to distinguish different soil samples fertilized with different macro nutrients. We obtained a distinguish equivalent to a tradicional e-tongue system built with microfabrication techniques. With this proof of concept, we expect to contribute with a simpler, cheaper and faster thecnique of electrode and device fabrication that explore the facilities and strengths of 3D printing technologies, eneabling their development in complex and 3D geometries for its appication in sensing and biosensing devices / Mestrado / Física / Mestre em Física / 156050/2015-3 / CNPQ