Design & prototipagem: conhecimento e uso da prototipagem rápida no design brasileiro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da precisão de guias cirúrgicos para implantes osteointegrados obtidos a partir de prototipagem rápida

O planejamento implantodôntico exige precisão e confiabilidade. A prototipagem rápida oferece a possibilidade de transferir o planejamento para o campo operatório, sendo este um importante aliado no tratamento cirúrgico. O presente estudo tem por objetivo avaliar a precisão de guias cirúrgicos obtidos através de tomografia computadorizada, planejamento em software para implantodontia (Implantviwer – Anne Solutions ltda.) e prototipagem rápida, avaliando a angulação e a posição horizontal dos implantes e ainda comparar guias com apoio ósseo e guias com apoio gengival. Foram selecionadas cinco mandíbulas humanas secas, que foram fixadas a um crânio e realizadas as tomografias computadorizadas, o planejamento dos implantes e os guias confeccionados apartir de prototipagem. Após a instalação de vinte implantes foram realizadas novas tomografias e comparação das medidas referentes a angulação e posicionamento horizontal dos implantes através da sobreposição das imagens pré e pós operatórias. Tais resultados foram submetidos a análise estatística pelo teste T para amostras dependentes e análise de variância de Friedman com índice de significância de 95%. Observou-se uma discrepância média de angulação de 2,60º (DP = 3,20º) e de 0.40 mm (DP = 0,51 mm) para o posicionamento horizontal nos guias com apoio sobre gengiva artificial e 5,30º (DP = 3,88º) e 0,70 mm (DP = 0,82 mm) para os guias com apoio ósseo . Os guias com apoio ósseo e gengival apresentaram diferença estatística entre si apenas quanto a angulação. Os guias cirúrgicos para implantes osteointegrados construídos apartir de prototipagem rápida oferecem precisão na transferência do planejamento para o campo operatório e sua utilização poderá aumentar a previsibilidade dos resultados, assim como facilitar a cirurgia e minimizar a intervenção cirúrgica.

Scaffolds de polihidroxibutirato construídos por prototipagem rápida funcionalizados com hidroxiapatita e peptídeo osteogênico

Com a evolução da engenharia tecidual novos materiais estão sendo estudados visando o tratamento de defeitos ósseos. O objetivo deste projeto foi preparar e caracterizar scaffolds a base de polihidroxibutirato (PHB), apatita e peptídeo osteogênico, osteogenic growth peptide (OGP), para aplicação em reparação óssea. Além disso, avaliar a liberação prolongada do peptídeo incorporado aos scaffolds na forma livre ou incorporado a lipossomas. Os scaffolds de PHB foram confeccionados por prototipagem rápida (PR) empregando a tecnologia Selective Laser Sintering (SLS). Posteriormente, a apatita foi incorporada in situ por meio de ciclos alternados de imersão em soluções de CaCl2 e Na2HPO4, respectivamente. Neste estudo foram selecionadas 2 marcações para o OGP, uma com 5,6-carboxifluoresceína (CF) e outra com triptofano (W), para análise de liberação prolongada. Os peptídeos foram incorporados ao sistema de liberação no momento de seu preparo. A caracterização por espalhamento de luz dos sistemas de liberação desenvolvidos mostrou que os peptídeos marcados com CF foram os melhores desenvolvidos. Portanto estes peptídeos foram adsorvidos nos scaffolds de PHB-CaP. Estudos in vitro foram realizados para avaliar o perfil de liberação do peptídeo OGP-CF do sistema de liberação controlada. A incorporação da apatita às matrizes de PHB foi confirmada por análises de microscopia eletrônica de varredura/ espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), absorção atômica, a difratometria de raios-X (DRX). Estas análises sugeriram que a principal fase precipitada foi -TCP. O sistema de liberação lipossoma/OGP-CF foi caracterizado pelas análises de dicroísmo circular e espalhamento de luz, que confirmaram a presença do peptídeo nas amostras. Após a análise da liberação, observou-se que o sistema PHB-CaP/OGP-CF obteve ...

Softwares livres e prototipagem rápida aplicados na engenharia

In modern industry we see a growing need for answers cheaper, accurate and quick to deliver solutions and products to be able to remain competitive. In this way the inclusion of open source software and Rapid Prototyping tools have proven very important to obtain the expected results. This work, through information gathering, analysis software and their applicability, search tools commercially available rapid prototyping will demonstrate the importance of these tools and will also present possible configurations for a space for rapid prototyping within the university, as a proposal to implement a rapid prototyping laboratory at the Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá

Prototipagem ágil centrada no utilizador : aplicações de second screen

Com o desenvolvimento das tecnologias da Comunicação, o ser humano tem alterado os seus hábitos de consumo televisivo. Neste contexto, destaca-se o uso de aplicações mobile designadas como Second Screen, as quais, entre outras possibilidades, permitem interagir com conteúdos adicionais aos que se encontram a ser transmitidos na televisão. Sendo este fenómeno relativamente recente, pretende-se compreender qual a abordagem a adotar no desenvolvimento de uma prototipagem ágil de aplicações Second Screen centradas no utilizador. De modo a compreender o respetivo processo, iniciou-se o estudo com um enquadramento teórico, que possibilitou a familiarização com as aplicações Second Screen e ferramentas de prototipagem ágil já existentes. Após o enquadramento teórico, procedeu-se à criação de dois mockups de aplicações Second Screen, que foram testados em Focus Groups. A partir dos dados obtidos, desenvolveram-se dois protótipos ágeis, os quais foram submetidos a uma última fase de testes (Experimentação por observação, Entrevista e Questionário de avaliação, respetivamente). Os participantes deste estudo foram os mesmos para ambas as fases de testes, constituindo um grupo de consumidores, um grupo de designers e um grupo de especialistas na área de prototipagem. Os resultados obtidos, a partir dos protótipos concebidos, comprovam a validade do processo realizado neste estudo, podendo este ser usado para desenvolver protótipos de aplicações mobile e Second Screen.

Smart design of scaffolds obtained by biofabrication for tissue engineering applications

A engenharia de tecidos é um domínio tecnológico emergente em rápido desenvolvimento que se destina a produzir substitutos viáveis para a restauração, manutenção ou melhoria da função dos tecidos ou órgãos humanos. Uma das estratégias mais predominantes em engenharia de tecidos envolve crescimento celular sobre matrizes de suporte (scaffolds), biocompatíveis e biodegradáveis. Estas matrizes devem possuir não só elevadas propriedades mecânicas e vasculares, mas também uma elevada porosidade. Devido à incompatibilidade destes dois parâmetros, é necessário desenvolver estratégias de simulação de forma a obter estruturas optimizadas. A previsão real das propriedades mecânicas, vasculares e topológicas das matrizes de suporte, produzidas por técnicas de biofabricação, é muito importante para as diversas aplicações em engenharia de tecidos. A presente dissertação apresenta o estado da arte da engenharia de tecidos, bem como as técnicas de biofabricação envolvidas na produção de matrizes de suporte. Para o design optimizado de matrizes de suporte foi adoptada uma metodologia de design baseada tanto em métodos de elementos finitos para o cálculo do comportamento mecânico, vascular e as optimizações topológicas, como em métodos analíticos para a validação das simulações estruturais utilizando dados experimentais. Considerando que as matrizes de suporte são estruturas elementares do tipo LEGO, dois tipos de famílias foram consideradas, superfícies não periódicas e as superfícies triplas periódicas que descrevem superfícies naturais. Os objectivos principais desta dissertação são: i) avaliar as técnicas existentes de engenharia de tecidos; ii) avaliar as técnicas existentes de biofabricação para a produção de matrizes de suporte; iii) avaliar o desempenho e comportamento das matrizes de suporte; iv) implementar uma metodologia de design de matrizes de suporte em variáveis tais como a porosidade, geometria e comportamento mecânico e vascular por forma a auxiliar o processo de design; e por fim, v) validar experimentalmente a metodologia adoptada.

Design e desenvolvimento de equipamentos de iluminação técnica

Este documento é uma sinopse das atividades desenvolvidas e, conhecimentos adquiridos ao longo do estágio na empresa Lightenjin, Sistemas de Iluminação, Lda. e, surge em forma de relatório de projeto. O primeiro projeto foi o desenvolvimento de uma família de candeeiros. O segundo e principal projeto foi a criação e desenvolvimento de um projetor para aplicação em calha eletrificada, com as devidas restrições do Project brief apresentado pela empresa. O terceiro projeto foi o desenvolvimento de um projetor Downlight de encastrar. Houve outras tarefas ligadas à modelação de componentes, desenhos técnicos, manuais de instruções, fichas técnicas e prototipagem rápida. Em todos os projetos foi utilizada a metodologia de trabalho apresentada.

Sistema remoto para monitorização de ambientes refrigerados em viaturas automóveis

Dissertação de mestrado, Engenharia Elétrica e Eletrónica (Tecnologias de Informação e Telecomunicações), Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2015

A biosignal embedded system for physiological computing

Thesis submitted in the fulfilment of the requirements for the Degree of Master in Electronic and Telecomunications Engineering

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

Desenvolvimento de uma arquitetura em hardware prototipada em FPGA para aplicações genéricas utilizando redes neurais artificiais embarcadas

This work proposes hardware architecture, VHDL described, developed to embedded Artificial Neural Network (ANN), Multilayer Perceptron (MLP). The present work idealizes that, in this architecture, ANN applications could easily embed several different topologies of MLP network industrial field. The MLP topology in which the architecture can be configured is defined by a simple and specifically data input (instructions) that determines the layers and Perceptron quantity of the network. In order to set several MLP topologies, many components (datapath) and a controller were developed to execute these instructions. Thus, an user defines a group of previously known instructions which determine ANN characteristics. The system will guarantee the MLP execution through the neural processors (Perceptrons), the components of datapath and the controller that were developed. In other way, the biases and the weights must be static, the ANN that will be embedded must had been trained previously, in off-line way. The knowledge of system internal characteristics and the VHDL language by the user are not needed. The reconfigurable FPGA device was used to implement, simulate and test all the system, allowing application in several real daily problems

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