CAD e engenharia reversa como ferramentas de auxílio na fabricação de cartuchos para próteses ortopédicas

The manufacturing of above and below-knee prosthesis starts by taking surfac measurements of the patient s residual limb. This demands the making of a cartridg with appropriate fitting and customized to the profile of each patient. The traditiona process in public hospitals in Brazil begins with the completion of a record file (according to law nº388, of July 28, 1999 by the ministry of the health) for obtaining o the prosthesis, where it is identified the amputation level, equipment type, fitting type material, measures etc. Nowadays, that work is covered by the Brazilian Nationa Health Service (SUS) and is accomplished in a manual way being used commo measuring tapes characterizing a quite rudimentary, handmade work and without an accuracy.In this dissertation it is presented the development of a computer integrate tool that it include CAD theory, for visualization of both above and below-knee prosthesis in 3D (i.e. OrtoCAD), as well as, the design and the construction a low cos electro-mechanic 3D scanner (EMS). This apparatus is capable to automatically obtain geometric information of the stump or of the healthy leg while ensuring smalle uncertainty degree for all measurements. The methodology is based on reverse engineering concepts so that the EMS output is fed into the above mentioned academi CAD software in charge of the 3D computer graphics reconstruction of the residualimb s negative plaster cast or even the healthy leg s mirror image. The obtained results demonstrate that the proposed model is valid, because it allows the structura analysis to be performed based on the requested loads, boundary conditions, material chosen and wall thickness. Furthermore it allows the manufacturing of a prosthesis cartridge meeting high accuracy engineering patterns with consequent improvement in the quality of the overall production process

Adaptação eletrônica de um leitor mecânico de coto, investigação e desenvolvimento de interface CAD

Due to advances in the manufacturing process of orthopedic prostheses, the need for better quality shape reading techniques (i.e. with less uncertainty) of the residual limb of amputees became a challenge. To overcome these problems means to be able in obtaining accurate geometry information of the limb and, consequently, better manufacturing processes of both transfemural and transtibial prosthetic sockets. The key point for this task is to customize these readings trying to be as faithful as possible to the real profile of each patient. Within this context, firstly two prototype versions (α and β) of a 3D mechanical scanner for reading residual limbs shape based on reverse engineering techniques were designed. Prototype β is an improved version of prototype α, despite remaining working in analogical mode. Both prototypes are capable of producing a CAD representation of the limb via appropriated graphical sheets and were conceived to work purely by mechanical means. The first results were encouraging as they were able to achieve a great decrease concerning the degree of uncertainty of measurements when compared to traditional methods that are very inaccurate and outdated. For instance, it's not unusual to see these archaic methods in action by making use of ordinary home kind measure-tapes for exploring the limb's shape. Although prototype β improved the readings, it still required someone to input the plotted points (i.e. those marked in disk shape graphical sheets) to an academic CAD software called OrtoCAD. This task is performed by manual typing which is time consuming and carries very limited reliability. Furthermore, the number of coordinates obtained from the purely mechanical system is limited to sub-divisions of the graphical sheet (it records a point every 10 degrees with a resolution of one millimeter). These drawbacks were overcome by designing the second release of prototype β in which it was developed an electronic variation of the reading table components now capable of performing an automatic reading (i.e. no human intervention in digital mode). An interface software (i.e. drive) was built to facilitate data transfer. Much better results were obtained meaning less degree of uncertainty (it records a point every 2 degrees with a resolution of 1/10 mm). Additionally, it was proposed an algorithm to convert the CAD geometry, used by OrtoCAD, to an appropriate format and enabling the use of rapid prototyping equipment aiming future automation of the manufacturing process of prosthetic sockets.

Reconstrução e geração de malhas em estruturas biomecânicas tridimensionais para análise por elemento finitos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Resistência à corrosão eletroquímica da liga TI-6AL4V prototipada para aplicações biomédicas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Desenvolvimento, comportamento mecânico e microestrutural de uma prótese mandibular em liga de titânio produzida por sinterização direta a laser de metal (DMLS)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

O uso da modelagem aplicada à ergonomia no desenvolvimento de produtos

Pós-graduação em Design - FAAC

Caraterização e modelação do comportamento mecânico da resina fotopolimerizada V-Flash FTI-GN

A utilização de tecnologias de prototipagem em objetos e estruturas do dia-a-dia é cada vez maior. Porém, os componentes que é possível fabricar estão em geral associados a protótipos demonstrativos não funcionais. Para ultrapassar estas limitações têm vindo a ser desenvolvidos novos materiais, procurando a melhoria das suas características mecânicas. A presente dissertação insere-se no projeto Firend®, que se tem vindo a desenvolver numa parceria entre a Academia Militar e outras instituições como o Instituto Superior Técnico e procura avaliar a viabilidade da utilização da técnica de deposição de resina fotopolimerizável por ultra-violeta no fabrico de projéteis para o transporte especial de agentes extintores, procurando caracterizar o desempenho deste material em condições operativas simulativas do disparo real. A pesquisa bibliográfica da presente dissertação baseou-se numa breve introdução aos materiais poliméricos. O trabalho teórico consistiu na modelação numérica através do método dos elementos finitos do ensaio de compressão utilizando o programa Deform® e na respetiva validação do modelo através de comparação dos resultados das simulações com dados experimentais existentes na literatura da especialidade. O trabalho experimental fundamentou-se no fabrico e preparação de provetes através da tecnologia de impressão 3D, na descrição das ferramentas utilizadas e do plano experimental. No final verificou-se a fratura de todos os provetes ensaiados e uma grande dispersão dos resultados, conseguindo-se apenas retirar uma tensão de segurança que não deve ser ultrapassada. De acordo com o estudo realizado o material ensaiado demonstrou-se não ser apropriado para a aplicação pretendida e recomenda-se a avaliação de outros materiais igualmente utilizados pelas técnicas de prototipagem rápida, tais como uma mistura de uma resina polimérica com um outro material com características mecânicas mais adequadas.

Uma Nova Abordagem à Joalharia Tradicional Portuguesa numa Perspetiva do Eco Design

O design de joias apresenta grandes possibilidades de inserção no mercado atual, devido à grande procura por parte do consumidor, de um acessório que seja revelador de um significado especial e que esteja em perfeita sintonia com as mais recentes tendências do mercado. O Designer de joias além das tendências, necessita conhecer em profundidade as distintas técnicas de produção, os diferentes materiais, para assim responder aos mais variados requisitos. Deve ainda revelar a sua marca pessoal, demonstrando assim a sua criatividade e o domínio dos processos exigidos para a produção de joias. A joia sendo um artefacto que utiliza como referência o corpo e que além disso, reflete o tempo em que foi concebido, é um objeto pessoal que carrega uma mensagem simbólica e emocional. Deste modo, tendo como ponto de partida a simbiose da Joalharia Tradicional Portuguesa e o Traje Popular, anterior ao séc. XX, foi nossa intenção desenvolver este estudo, visando a compreensão da simbologia e função destas duas áreas, bem como, compreender o seu papel perante a sociedade, no que diz respeito aos materiais e técnicas utilizados no período anterior ao Séc. XX comparativamente com o que se produz na nossa contemporaneidade. Ambiciona-se nesta dissertação, desenvolver um projeto ecológico na joalharia, guiado pelos princípios do eco design e pela tecnologia da prototipagem rápida. É nossa intenção demostrar que esta junção potencia a inserção de novas técnicas, como a prototipagem rápida na confeção de novos conceitos na joalharia, desta vez, idealizados para uma abordagem contemporânea

Desenvolvimento de Sistemas de Encapsulamento para Integração em Protótipos de Vestuário/Têxtil

A monitorização de sinais vitais é uma ferramenta essencial da medicina, principalmente no que se relaciona com a avaliação do estado físico de qualquer indivíduo. As ferramentas foram evoluindo ao longo do tempo, tendo a tecnologia desempenhado um papel central na melhoria do seu desempenho. Apesar destes dispositivos estarem intimamente ligados ao contexto médico, as mudanças no estilo de vida no consumo dos utilizadores fizeram com que estas ferramentas passassem a fazer parte do quotidiano. O paradigma alterou-se, ou seja, quando eram utilizadas exclusivamente para fins médicos, agora são também usados para actividades relacionadas com o lazer e desporto. A preocupação com a monitorização de sinais vitais cresceu nos últimos anos, pois a interpretação correcta destes dados permite intervir em certos aspectos da rotina diária, melhorando a qualidade de vida. A portabilidade tornou-se um factor importante uma vez que grande parte dos utilizadores, associa estes dispositivos à sua actividade física. Desta necessidade surgem novos tipos de produtos, que inclusivamente são associados e integrados em peças de vestuário. Este factor obriga a tecnologia a miniaturizar os componentes, no sentido de tornar possivel o funcionamento destes produtos em qualquer lugar e hora. Por outro lado, quanto menos intrusivo for o dispositivo melhor conforto e funcionalidade oferece ao utilizador. Assim sendo, a disciplina do design deve ter em conta as premissas de funcionamento dos diferentes componentes que permitem recolher dados sobre os sinais vitais: batimento cardíaco e temperatura. A intervenção da disciplina do design nesta investigação passa pelo re-design de um dispositivo existente, que é analisado no seu desempenho funcional, ergonómico e estético. O dispositivo em questão é portátil e colocado na zona inferior da perna, acima do tornozelo. Todas as envolvências ergonómicas e funcionais são tomadas em conta para a concepção de hipóteses que incrementem a performance do dispositivo. A integração de componentes e a avaliação funcional são mais eficazes quando se utilizam técnicas de prototipagem, que permitem uma visão efectiva da realidade. Para melhor conceber as propostas, e aprofundar o conhecimento sobre estas técnicas realizaram-se testes com o objectivo de aferir a precisão e a qualidade do acabamento das superfícies das peças prototipadas. No sentido de criar uma proposta final, são criadas várias hipóteses de solução que são avaliadas segundo a detecção de problemas, bem como através do contacto com os utilizadores. Ao longo da investigação as propostas evoluem, culminando naquela que é apresentada como uma proposta optimizada, que aglutina todo o levantamento literário, testes, e análises feitas durante a construção do documento.

Do modelo geométrico ao modelo físico: o tridimensional na educação do arquiteto e urbanista

In the teaching practice of architecture and urbanism in Brazil, educational legislation views modeling laboratories and workshops as an indispensable component of the infrastructure required for the good functioning of any architectural course of study. Although the development of information technology at the international level has created new possibilities for digital production of architectural models, research in this field being underway since the early 1990s, it is only from 2007 onwards that such technologies started to be incorporated into the teaching activity of architecture and urbanism in Brazil, through the pioneering experience at LAPAC/FEC/UNICAMP. It is therefore a recent experiment whose challenges can be highlighted through the following examples: (i) The implementation of digital prototyping laboratories in undergraduate courses of architecture and urbanism is still rare in Brazil; (ii) As a new developing field with few references and application to undergraduate programs, it is hard to define methodological procedures suitable for the pedagogical curricula already implemented or which have already been consolidated over the years; (iii) The new digital ways for producing tridimensional models are marked with specificities which make it difficult to fit them within the existing structures of model laboratories and workshops. Considering the above, the present thesis discusses the tridimensional model as a tool which may contribute to the development of students skills in perceiving, understanding and representing tridimensional space. Analysis is made of the relation between different forms of models and the teaching of architectural project, with emphasis on the design process. Starting from the conceptualization of the word model as it is used in architecture and urbanism, an attempt is made to identify types of tridimensional models used in the process of project conception, both through the traditional, manual way of model construction as well as through the digital ones. There is also an explanation on how new technologies for digital production of models through prototyping are being introduced in undergraduate academic programs of architecture and urbanism in Brazil, as well as a review of recent academic publications in this area. Based on the paradigm of reflective practice in teaching as designed by Schön (2000), the experiment applied in the research was undertaken in the integrated workshop courses of architectural project in the undergraduate program of architecture and urbanism at Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Along the experiment, physical modeling, geometric modeling and digital prototyping are used in distinct moments of the design process with the purpose of observing the suitability of each model to the project s phases. The procedures used in the experiments are very close to the Action Research methodology in which the main purpose is the production of theoretical knowledge by improving the practice. The process was repeated during three consecutive semesters and reflection on the results which were achieved in each cycle helped enhancing the next one. As a result, a methodological procedure is proposed which consists of the definition of the Tridimensional Model as the integrating element for the contents studied in a specific academic period or semester. The teaching of Architectural Project as it is developed along the fifth academic period of the Architecture and Urbanism undergraduate program of UFRN is taken as a reference

Do modelo geométrico ao modelo físico: o tridimensional na educação do arquiteto e urbanista

In the teaching practice of architecture and urbanism in Brazil, educational legislation views modeling laboratories and workshops as an indispensable component of the infrastructure required for the good functioning of any architectural course of study. Although the development of information technology at the international level has created new possibilities for digital production of architectural models, research in this field being underway since the early 1990s, it is only from 2007 onwards that such technologies started to be incorporated into the teaching activity of architecture and urbanism in Brazil, through the pioneering experience at LAPAC/FEC/UNICAMP. It is therefore a recent experiment whose challenges can be highlighted through the following examples: (i) The implementation of digital prototyping laboratories in undergraduate courses of architecture and urbanism is still rare in Brazil; (ii) As a new developing field with few references and application to undergraduate programs, it is hard to define methodological procedures suitable for the pedagogical curricula already implemented or which have already been consolidated over the years; (iii) The new digital ways for producing tridimensional models are marked with specificities which make it difficult to fit them within the existing structures of model laboratories and workshops. Considering the above, the present thesis discusses the tridimensional model as a tool which may contribute to the development of students skills in perceiving, understanding and representing tridimensional space. Analysis is made of the relation between different forms of models and the teaching of architectural project, with emphasis on the design process. Starting from the conceptualization of the word model as it is used in architecture and urbanism, an attempt is made to identify types of tridimensional models used in the process of project conception, both through the traditional, manual way of model construction as well as through the digital ones. There is also an explanation on how new technologies for digital production of models through prototyping are being introduced in undergraduate academic programs of architecture and urbanism in Brazil, as well as a review of recent academic publications in this area. Based on the paradigm of reflective practice in teaching as designed by Schön (2000), the experiment applied in the research was undertaken in the integrated workshop courses of architectural project in the undergraduate program of architecture and urbanism at Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Along the experiment, physical modeling, geometric modeling and digital prototyping are used in distinct moments of the design process with the purpose of observing the suitability of each model to the project s phases. The procedures used in the experiments are very close to the Action Research methodology in which the main purpose is the production of theoretical knowledge by improving the practice. The process was repeated during three consecutive semesters and reflection on the results which were achieved in each cycle helped enhancing the next one. As a result, a methodological procedure is proposed which consists of the definition of the Tridimensional Model as the integrating element for the contents studied in a specific academic period or semester. The teaching of Architectural Project as it is developed along the fifth academic period of the Architecture and Urbanism undergraduate program of UFRN is taken as a reference

Determinação rápida de fármacos básicos em plasma por cromatografia a gás com detector de nitrogênio e fósforo

A simple and fast method for determination of 40 basic drugs in human plasma employing gas-chromatography with nitrogen-phosphorus detection was developed and validated. Drugs were extracted from 800 µL of plasma with 250 µL of butyl acetate at basic pH. Aliquots of the organic extract were directly injected on a column with methylsilicone stationary phase. Total chromatographic run time was 25 min. All compounds were detected in concentrations ranging from therapeutic to toxic levels, with intermediate precision CV% below 11.2 and accuracy in the range of 92-114%.

Avaliação cefalométrica da estabilidade pós-expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente

OBJETIVO: avaliar as possíveis alterações e a estabilidade dentária e esquelética no sentido transversal, bem como as possíveis alterações verticais da face (AFAI), produzidas pela Expansão Rápida da Maxila Assistida Cirurgicamente (ERMAC). MÉTODOS: a amostra selecionada para este estudo retrospectivo foi composta por 60 telerradiografias em norma frontal, de 15 pacientes, sendo 6 do gênero masculino e 9 do gênero feminino, com média de idades de 23 anos e 3 meses. O disjuntor Hyrax foi instalado e o procedimento cirúrgico adotado envolveu a separação da sutura palatina mediana e não-abordagem da sutura pterigomaxilar. A ativação foi realizada do terceiro dias após a cirurgia até o término da expansão, determinada por critérios clínicos. Todos os pacientes foram radiografados nas fases pré-expansão (T1); pós-expansão imediata (T2); 3 meses pós-expansão, com o próprio disjuntor como contenção (T3); e 6 meses pós-expansão, com a placa removível de acrílico como contenção (T4). Medidas lineares foram obtidas a partir dos traçados cefalométricos gerados por um programa computadorizado (Radiocef Studio 2) e analisadas estatisticamente pelos testes de variância (ANOVA) e Tukey ao nível de 5% de significância. RESULTADOS E CONCLUSÕES: concluiu-se que a ERMAC produziu aumentos estatisticamente significativos da cavidade nasal, da largura maxilar e da distância intermolares superiores, de T1 para T2, os quais se mantiveram em T3 e T4. A largura facial e as distâncias intermolares inferiores não apresentaram alterações após a ERMAC. Avaliando o comportamento vertical da face, notou-se um aumento da AFAI nas fases T1 para T2, que diminuiu após a contenção de 3 meses (T3) e permaneceu estável em T4, embora aumentada se comparada com T1.

Avaliação e mensuração da sutura palatina mediana por meio da radiografia oclusal total digitalizada em pacientes submetidos à expansão rápida maxilar

OBJETIVOS: avaliar e mensurar a sutura palatina mediana por meio de radiografias oclusais totais de maxila digitalizadas, antes e depois da sua disjunção. MÉTODOS: a amostra constou de 17 pacientes, com idades entre 7 e 22 anos. Radiografias oclusais totais da maxila foram executadas antes e depois da abertura da sutura palatina mediana, e digitalizadas em scanner HP Scanjet 6110 C com adaptador de transparências HPC 6261 6100 C, utilizando-se o programa Deskscan II. Para a avaliação e medição, foi utilizado o programa Radioimp® (Radiomemory, MG/Brasil). Na análise estatística, foram utilizados a média, o desvio-padrão, o coeficiente de variação e os testes "t" e ANOVA. CONCLUSÕES: após os resultados, foi possível concluir que (1) na região dos incisivos, houve uma abertura palatina mediana estatisticamente significativa; (2) houve abertura de diastema entre os incisivos centrais superiores em torno de 69,37% dos casos; (3) houve uma maior abertura da sutura palatina mediana na região a 10mm a partir da crista para posterior, em comparação com a região a 3mm para posterior do parafuso expansor; (4) na região a 3mm para posterior do parafuso expansor houve uma abertura de 35,97%, e na região a 10mm para posterior da crista uma abertura de 69,37%.