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.

Submitted by Evaldo Araújo (1107795@mackenzie.br) on 2017-01-27T13:41:03Z No. of bitstreams: 2 Breno Veiga.pdf: 38987339 bytes, checksum: ba6c3eddda479255ebe38c3b3ff5f9da (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-01-27T15:40:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Breno Veiga.pdf: 38987339 bytes, checksum: ba6c3eddda479255ebe38c3b3ff5f9da (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-27T15:40:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Breno Veiga.pdf: 38987339 bytes, checksum: ba6c3eddda479255ebe38c3b3ff5f9da (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-02 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / This research studied the form and geometry of curvilinear elements in buildings designed by Oscar Niemeyer in São Paulo, among the architectural complexes of Ibirapuera Park and of the Latin America Memorial. Although there are several researches on Niemeyer’s works, few have looked carefully into the geometric procedures for defining curvilinear and free forms. The analysis procedures of this study were: the two-dimensional redrawing of the projects, the parametric modeling, the interchange of parameters, the three-dimensional geometric modeling, a geometric analysis, and the digital fabrication. This research aimed to evaluate, three-dimensionally, the selected building’s curvilinear geometry, through digital visualization and physical prototyping. The goal was to portray the process for defining curvilinear forms, and to demonstrate the compositional principles that offer unity to the two architectural complexes. This research contributed to the comprehension of Niemeyer’s work, through the use of different digital technologies. The produced prototypes allowed the investigation and analysis of the architectural spaces designed by Niemeyer, and the interpretation of its geometry. / Esta pesquisa investigou a forma e a geometria de elementos curvilíneos em edifícios projetados por Oscar Niemeyer na cidade de São Paulo nos conjuntos arquitetônicos do Parque Ibirapuera e o Memorial da América Latina. Embora haja várias pesquisas sobre Oscar Niemeyer, poucas se debruçaram atentamente nos procedimentos geométricos para a definição de formas curvilíneas e livres. Os procedimentos de análise desta pesquisa foram: o redesenho bidimensional dos projetos dos edifícios, a modelagem paramétrica, a alternância de parâmetros, a modelagem geométrica tridimensional, a análise geométrica e a fabricação digital. Esta pesquisa teve como objetivo analisar tridimensionalmente a geometria curvilínea dos edifícios selecionados por meio da visualização digital e materialização física. A intenção foi interpretar o processo de definição das formas curvilíneas e explicitar os principios compositivos que proporcionam unidade aos dois conjuntos arquitetônicos. A pesquisa contribuiu para a compreensão da obra de Niemeyer a partir do uso de tecnologias computacionais. Os artefatos produzidos permitiram investigar a natureza dos espaços internos concebidos pelo arquiteto e também interpretar a geometria da forma.

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

Orientadores: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Vanessa Petrilli Bavaresco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:05:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wataya_CelioHitoshi_D.pdf: 3496514 bytes, checksum: a0aa09bccd8fc730f8ee1b6d7c5f5f37 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O menisco como qualquer outro órgão, possui sua importância no funcionamento total do corpo humano. O tratamento para as lesões do menisco tem sido substituído pelo reparo, entretanto, conforme a gravidade da lesão torna-se inevitável a meniscectomia (cirurgia do menisco). Diante desta situação propôs-se desenvolver uma prótese que substitua o menisco lesionado, que possua suas características dimensionais, bem como suas propriedades mecânicas e tribológicas. A utilização da tecnologia da prototipagem rápida foi fundamental para se alcançar efetivamente o objetivo proposto. O material selecionado para a obtenção dessa prótese foi o poli(álcool vinílico) (PVA), por ser um polímero de baixo custo de produção, fácil obtenção e boas características para ser utilizado como um biomaterial. Os resultados dos ensaios mecânicos confirmaram a eficácia desse material. Valores como módulo de compressão 37,4 MPa (± 1,74), o módulo de fluência a indentação E = 3,6 MPa (±0,6); módulo de tensão e deformação, respectivamente iguais a 'SIGMA' = 3,2 MPa (±0,3) e ? = 148,4% (±39), evidenciam a possibilidade de utilização do PVA também como substituto do menisco humano. Outros ensaios também foram realizados como: ensaio in vitro e in vivo, tribológico e a Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), com resultados favoráveis a esse fim. Para a obtenção do menisco de PVA nas dimensões do menisco do paciente utilizou-se a tecnologia da prototipagem rápida (PR), primeiro para se obter o molde do menisco e depois então, o menisco por envasamento da solução de PVA no molde. Dois detalhes foram fundamentais para se chegar ao produto final, o primeiro foi o tratamento computacional dado à imagem de tomografia do joelho utilizando-se de programas livres como Invesalius e Rhinoceros e o segundo foi o uso do reticulante físico, o reagente orgânico dimetilsulfóxido (DMSO) / Abstract: The meniscus like any other organ, has its importance in the total functioning of the human body. The treatment for meniscal injuries has been replaced by the repair, however, according to the severity of the injury becomes inevitable meniscectomy (meniscus surgery). In this situation it was proposed to develop a prosthesis to replace the injured meniscus, which have their dimensional characteristics as well as their mechanical and tribological properties. The use of rapid prototyping technology was essential to effectively achieve the proposed objective. The material selected for obtaining a prosthesis is poly (vinyl alcohol) (PVA), being a polymer of low production cost, and easy to obtain good characteristics for use as a biomaterial. The results of mechanical tests have confirmed the effectiveness of this material. Values like compression module 37.4 MPa (± 1.74), the modulus of creep indentation E = 3,6 MPa (± 0.6), tensile modulus and strain, respectively equal to ' SIGMA' = 3.2 MPa (± 0.3) and ? = 148.4% (± 39) show the possibility of use of PVA as well as replacement of the meniscus human. Other tests were also conducted as in vitro and in vivo tribological and Differential Scanning Calorimetry (DSC), with results favorable to that end. To obtain the meniscus of PVA in the dimensions of the meniscus of the patient if the technology used rapid prototyping (RP), first to obtain the mold of the meniscus after then, the meniscus by filling the PVA solution in the mold. Two things were essential to reach the final product, the first treatment was given to computer tomography imaging of the knee using free programs like Rhinoceros and InVesalius and the second was the use of physical crosslinking, the organic reagent dimethyl sulfoxide (DMSO) / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: João Batista Fogagnolo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T18:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SallicaLeva_Edwin_M.pdf: 25527220 bytes, checksum: e74531ec342d519e6163a514595cb183 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Peças fabricadas em titânio com estrutura porosa apresentam vantagens como material para implantes basicamente pela redução do módulo de elasticidade, o que aproxima sua rigidez à de tecidos ósseos, tornando-as mais adequadas á sua função. Neste trabalho apresenta-se um estudo da microestrutura e propriedades mecânicas de peças porosas de Ti-6Al-4V fabricadas por sinterização seletiva a laser, que é uma das técnicas de prototipagem rápida, que consolida, camada a camada, peças com geometria complexa a partir de pó. As estruturas porosas foram modeladas em programa CAD e fabricadas em um equipamento EOSINT M 270. Os modelos computacionais têm forma cúbica com 15 mm de aresta e possuem arquitetura interna de poros interconectados também de forma cúbica. A porcentagem de porosidade foi variada na faixa de 61 a 76%, mudando-se o número e o tamanho dos poros e a espessura das paredes internas. Pó atomizado da liga Ti-6Al-4V foi utilizado como matéria-prima. Utilizaram-se dois níveis de energia fornecida, variando-se alguns parâmetros do processo, como a velocidade de varredura do feixe de laser, a potência do laser e distância entre linhas de sinterização. As amostras sinterizadas foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura, ensaios de dureza e compressão. Em uma segunda etapa, foram realizados tratamentos térmicos em amostras com 69% de porosidade projetada. As peças sinterizadas apresentaram microestrutura martensítica, porosidade interconectada na faixa de 63 a 77%, com boa formação de parede, e superfície rugosa com aderência de partículas de pó não sinterizado. Testes de compressão das amostras sinterizadas mostraram que o módulo de Young variou de 5,36±0,01 a 8,73±0,07 GPa, o limite de escoamento variou de 91,5±0,7 a 170±5 MPa e a resistência mecânica à compressão variou de 106±1 a 219±5 MPa, dependendo da porcentagem de porosidade. O aumento da energia do processo resultou em paredes mais finas, para o mesmo modelo, e também uma porosidade não controlada, interna às paredes das peças, o que reduziu a rigidez e a resistência mecânica das peças. Os tratamentos térmicos feitos nas peças porosas com 69 % de porosidade projetada promoveram mudanças microestruturais, mas não resultaram em aumento das propriedades mecânicas / Abstract: Titanium porous parts have advantages as materials for implants due to their lower modulus of elasticity, which approximates their stiffness to the bone tissue stiffness, making them more appropriate to their biofunction. In this work we present a microstructural characterization and a mechanical property evaluation of porous parts of Ti-6Al-4V produced by selective laser sintering, which is a rapid prototyping technique that consolidates, layer by layer, parts with complex geometry from powder. The porous structures were designed in a CAD program and manufactured in the EOSINT 270 laser-sintering system. The computational models have cubic shape with 15 mm edge and an internal architecture of interconnected pores also with cubic shape. The percentage of porosity was varied in the range from 61 to 76 % by changing the number and size of the porous and the thickness the struts. Powder prealloyed of Ti-6Al-4V was using as raw material. Two energy levels were tested, by varying the process parameters, such as laser power, speed of laser and spacing between laser tracks. The as-sintered samples were characterized by optical and scanning electron microscopy, hardness and compressive tests. Further, thermal treatments were performed on samples with 69% of modeled porosity. The sintered parts presented martensitic microstructure, with interconnected porosities varying from 63-77%, with good formation of struts, and rough surface with adhesion of no-sintered powder particles. The compression tests of as- sintered samples showed the Young's modulus values ranging from 5.36 ± 0.01-8.73 ± 0.07 GPa, the yield strength values ranging from 91.5 ± 0,7-170 ± 5 MPa and the compressive strength values ranging from 106 ± 1-219 ± 5 MPa, depending on the percentage of porosity. Increasing the energy of the process resulted in thinner struts for the same model and also a no-controlled porosity in the internal struts of parts, which reduced the stiffness and the mechanical strength of the parts. Heat treatments performed in the porous parts with 69% porosity promoted microstructurals changes, but did not result in an increase of the mechanical properties / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Helder Anibal Hermini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:58:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_ValmirRodriguesdo_M.pdf: 6943002 bytes, checksum: 3bd8d644a1b48c49ee23443a9b756276 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A prtotipagem Rápida possibita a produção de modelos físicos de peças, produtos ou ferramentas a partir de modelos ou componentes já existentes. Existem várias técnicas de prototipagem disponíveis, como estereolitografica, a sinterização seletiva a laser, e a impressão 3D, cada uma formando objetos pela deposição de material em camadas sucessivas. A principal aplicação dessa técnica ocorre na industria, com a criação ou duplicação de produtos. Outras áreas, como arte, educação, paleontologia e a medicina na confecção de moldes para implante ou no planejamento cirúrgico, utilizando-se modelos de prototipagem da anatomia produzidos a partir de dados obtidos em exames de imagem, como a tomográfica computadorizada ou a ressonância nuclear magnética. O objetivo deste estudo é descrever as principais aplicações da prototipagem rápida em medicina, com a elucidação de casos clínicos onde o processo foi usado. A prdução de um modelo físico 3D com essa técnica tem sido útil na condução de casos complexos, quando os exames de imagem convencionais são duvidosos ou a formação de uma imagem mental é difícil de se fazer. Esse método também tem contribuído para a redução do tempo cirúrgico, risco de infecção e melhora do resultado estético final / Abstract: Rapid Prototyping enable the production of physical bolt models, products or tools from existing ones. There are several prototyping techniques available like Sthereolithography Selective Laser Sintering and 3D Printing, each of them forming objects by material decomposition layer by layer. The major application of this technique is in industry, with the creation or duplication of new products. Other areas, like art, education, paleontology and medicine also start using this technology. The technique has been used in medicine in the manufacturing of implant molds or in the surgical planning, using prototyping anatomy models produced with acquired data from image exams, like computerized tomography or magnetic resonance. The goal of this study is to describe the major applications of Rapid Prototyping in medicine, with the elucidation of clinical cases where the process were used. The production of a physical 3D model with this technique has been useful in the condition of complex cases, when the conventional image exams are doubtful, or the formation of a mental image is difficult to do. This method also has been contributing for the surgical time reduction, lower infection risk end better final aesthetic result / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Maria Clara Filippini Ierardi, André Luiz Jardini Munhoz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:48:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zavaglia_FelipedeCarvalho_M.pdf: 14473856 bytes, checksum: 25fac84e52ec20bec15f8b33d830a26a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os biomateriais vêm sendo desenvolvidos e utilizados há muito tempo, e, uma questão relevante a se observar, é a conformação destes materiais para a confecção de produtos. Um novo conceito surge com a prototipagem rápida. Como os componentes do organismo humano são únicos e distintos, as tecnologias modernas de prototipagem rápida e personalização de implantes se destacam em importância. O uso de prototipagem rápida está relacionado normalmente à produção indireta de próteses e outras soluções médicas; no entanto, estudos recentes tem sido feitos com o objetivo de se utilizar as técnicas de prototipagem rápida diretamente com os biomateriais. O objetivo do presente pesquisa foi sintetizar e caracterizar a biocerâmica de beta fosfato tricálcico (ß-TCP) para aplicações em três tipos de casos de implantes. O procedimento experimental constou da síntese do ß-TCP e caracterização através de microscopia eletrônica de varredura, avaliação da distribuição granulométrica, espectroscopia de fluorescência de raios X e difração de raios X. Foram preparados, com essa biocerâmica, implantes de formatos simples (como pequenos discos), através da conformação por prensagem uniaxial e sinterização. A preparação dos grânulos de ß-TCP e ligantes foi feita de duas maneiras: manualmente e através de equipamento spray dryer. Após essa preparação dos grânulos foi realizada a prototipagem rápida, com sucesso, de pequenos corpos de prova em equipamento 3D Printer. O ß-TCP sinterizado também foi utilizado, através da técnica PVD (deposição física a vapor) para revestir implantes macro porosos de titânio metálico, obtidos por outro equipamento de prototipagem rápida (sinterização de metais direta a laser). Os resultados obtidos neste trabalho foram satisfatórios, demonstrando que as técnicas desenvolvidas de utilização do ß-TCP pode levar a obtenção de implantes úteis no tratamento de pessoas com problemas de pequenos defeitos ósseos / Abstract: Biomaterials have been developed and used for a long time, and a relevant question is about conformation of these materials for products confectioning. A new concept arises with rapid prototyping. Due to the components of human organism being single and distinct, modern techniques of rapid prototyping and implants personalization stand highly. The use of Rapid prototyping is usually related to indirect production of prosthesis and other medical solutions, however, recent studies have been done with the goal to use rapid prototyping techniques directly with biomaterials. The present research goal was to synthesize and characterize beta tricalcium phosphate (ß-TCP) for application in three types of implants. The experimental procedure consisted in the synthesis of ß-TCP and its characterization by scanning electronic microscopy, granulometric distribution evaluating, x-ray fluorescence spectroscopy and X-ray diffraction. Simple structures were prepared with this bioceramic by axial pressing and sintering. The preparation of ß-TCP granules with binder was done in two ways: manually and by spray drying equipment. After granules preparation, rapid prototyping was performed with success of small specimens with a Zcorp 3D Printer equipment. The sintered ß-TCP was also used for coating macro porous metallic titanium implants obtained by other rapid prototyping equipment, (direct metal laser sintering) using PVD technique (physical vapor deposition). The present results were satisfactory, showing that the techniques developed for ß-TCP can lead to useful implants for small bone defects / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: João Maurício Rosário / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AmayaHurtado_Dario_D.pdf: 5192765 bytes, checksum: 89d3ef5674348dbdd917c1bb3df3b85d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Com o avanço da tecnologia têm sido incrementados a complexidade dos sistemas de produção industrial. Essa complexidade está marcada pela interação das variáveis que respondem a uma dinâmica baseada em eventos discretos e as variáveis que são descritas em relação ao tempo. Isto levou para uma mudança no paradigma dos sistemas automáticos de controle industrial, onde tradicionalmente essas dinâmicas são analisadas de maneira independente, para propor uma estratégia de modelagem e controle na que levem em consideração a interação das duas dinâmicas constituindo um sistema de dinâmica hibrida. Neste trabalho se desenvolve uma proposta de modelagem e controle para sistemas que respondem a uma dinâmica de arquitetura híbrida. A proposta esta baseada no recente formalismo desenvolvido como método de integração para Equações diferenciais ordinárias, denominado sistema de estado quantificado (QSS), que foi utilizado na discretização das variáveis de estado que descrevem a dinâmica continua de um sistema. Além disso, foi utilizado o formalismo de especificação de eventos discretos (DEVS), com o proposito de representar a dinâmica regida pela ocorrência de eventos e a interação com a dinâmica regida em relação ao tempo em um único modelo, permitindo projetar estratégias de controle. Com o proposito de validar a proposta, foram realizados dois estudos de caso aplicados em um processo de manufatura industrial, levando em consideração sua arquitetura dinâmica híbrida permitindo a implementação em sistemas embarcados utilizando o conceito da prototipagem rápida / Abstract: With the advancement of technology has been enhanced complexity of industrial production systems. This complexity is characterized by the interaction of variables that respond to a dynamic and discrete event based on the variables that are described in relation to time. This led to a paradigm shift in industrial automatic control systems, where traditionally these dynamics are analyzed independently, to propose a strategy for the modeling and control that take into account the dynamic interaction of the two forming a hybrid dynamic system. In this work a proposed modeling and control systems that respond to a dynamic hybrid architecture. The proposal is based on the formalism recently developed as a method of integration for ordinary differential equations, called quantified state system (QSS), which was used in the discretization of state variables that describe the dynamics of a system continues. In addition, we used the formalism of discrete event specification (DEVS) with the purpose of representing the dynamics governed by the occurrence of events and interaction with the dynamics governed over time in a single model, allowing to design control strategies. In order to validate the proposal, were carried out two case studies used in a process of industrial manufacturing, taking into account its dynamic hybrid architecture allowing the implementation in embedded systems using the concept of rapid prototyping / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica