Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:02:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1
314256.pdf: 23873770 bytes, checksum: 00debc7b3e161a66c151eed65f105594 (MD5) / O desenvolvimento de implantes ortopédicos é de vital importância na ortopedia e traumatologia, permitindo reabilitação mais rápida e segura dos pacientes. Entre os materiais e processos de fabricação utilizados para produção destes produtos, destaca-se a moldagem por injeção de polímeros amorfos bioabsorvíveis. Para satisfazer os requisitos de resistência mecânica necessários pode-se atuar sobre os parâmetros de processo e sobre o projeto da geometria da peça. Dentro deste escopo, foi estudado via delineamento fatorial completo o efeito de dois parâmetros de processo: a Vazão de Injeção e a Temperatura do Fundido, e ainda o efeito da presença de um entalhe em corpos de prova regulares injetados em Poli(ácido lático) - PLA tipo P(L/DL)LA 70/30, um polímero bioabsorvível e ainda em poliestireno - PS e o Policarbonato - PC, para comparação com polímeros comerciais amorfos comumente utilizados.Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de resistência a tração, ensaios dinâmico-mecânicos e análises de tensões residuais via foto-elasticidade. Foi observada uma variação da resistência mecânica de em torno de 50% para o PS e de 10% para o P(L/DL)LA com a mudança dos parâmetros de processo, sem grandes variações para a resistência mecânica do PC. A Temperatura do Fundido manifestou maior influência no comportamento mecânico que a Vazão de Injeção. A presença do entalhe ocasionou forte diminuição da deformação de ruptura para todos os materiais, com diminuição da resistência muito mais expressiva no caso do PS. A análise de tensões residuais, a análise dinâmico-mecânica, a viscosimetria de soluções e a calorimetria diferencial por varredura sugerem que o principal mecanismo de aumento de resistência mecânica para o PLA injetado em baixa temperatura é a orientação molecular. Os resultados deste trabalho indicam o uso de baixa temperatura de fundido e alta vazão de injeção para maximizar a resistência mecânica do PLA quando submetido a esforços trativos. Os resultados indicam ainda que o PLA apresenta menor sensibilidade à presença de entalhes e outros concentradores de tensão comparado ao PS, o que permite maior liberdade de geometria no projeto dos implantes fabricados com este material.<br> / Abstract : The development of orthopedics implants is of vital importance in orthopedics and traumatology, allowing faster and safer patient rehabilitation. Among the materials and manufacturing processes used for these products, stands out the injection molding of amorphous bioabsorbable polymers. To satisfy the implant mechanical strength requirements, it is possible to act on the process parameters and on the design of the part geometry. Within this scope, was studied through full factorial design the effect of two process parameters: the Injection flow rate and Melting temperature, and the effect of a Notch in specimens injected in the bioabsorbable polymer poly (lactic acid) - PLA, P(L/DL)LA 70/30 type, and in polystyrene - PS and Polycarbonate - PC, for comparison of the PLA with these two commercial amorphous polymers. The specimens were submitted to tensile tests, dynamic-mechanical tests and analysis of residual stresses by photoelasticity. Related to the process parameters changes, a variation of tensile strength of about 50% for PS, 10% for PLA and few variation for PC was observed. The melting temperature shown greater influence on the mechanical behavior than the Injection flow rate. The notch presence caused a strong decrease in elongation at break for all three materials, and decreased mechanical strength significantly more in PS. The analysis of residual stresses, the dynamic-mechanical analysis, the
diferencial scanning calorimetry and the dilute solution viscosimetry suggest that the main mechanism in mechanical strength increase for PLA molded at low melting temperature is the molecular orientation. The results of this work indicates the use of low temperature and high melt flow injection to maximize the mechanical strength of the PLA subjected to tractive loading. The results also indicate that the PLA has a lower notch (or other stress concentrators) sensitivity compared to PS, which allows greater freedom of geometry in the design of the implants manufactured with this material.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/100727 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Vieira, Luiz Fernando |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Salmoria, Gean Vitor, Fancello, Eduardo Alberto |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 165 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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