Notícia

Novos materiais para próteses fabricadas por manufatura aditiva

Divulgação, IPT

Fonte

IPT | Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

Data

sexta-feira, 22 fevereiro 2019 14:25

Áreas

Biomateriais. Próteses. Ortopedia. Impressão 3D. Inovação.

O projeto para o desenvolvimento de próteses ortopédicas das ligas Nb-Ti (nióbio-titânio) e Ti-Nb-Zr (titânio-nióbio-zircônio) por fusão seletiva a laser entrou em uma nova fase no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) com a fabricação das primeiras peças por impressão 3D a partir de pós das ligas dos dois materiais.

A primeira fase do trabalho, realizada efetivamente a partir de 2017, iniciou-se com a produção dos pós a partir de uma série de exigências necessárias para trabalhar com o sistema de deposição; a segunda fase concentra-se na manufatura aditiva, ou seja, na fabricação e caracterização das peças, seguida pela execução de ensaios mecânicos.

Os pós das ligas estão sendo usados para a fabricação de próteses de quadril. Participam do projeto a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), a Associação Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii), a Associação de Assistência à Criança Deficiente (AACD), a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo e, no IPT, o Laboratório de Processos Metalúrgicos.

O projeto também está contando com a colaboração de quatro bolsistas (um deles, na verdade, concluiu seu trabalho em 2018) da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), entre eles o engenheiro metalurgista Jhoan Sebastian Guzman Hernández. Em sua área de atuação, um dos grandes desafios é obter peças de alta densidade que permitam incrementar a qualidade final das próteses.

“Estou trabalhando com a liga de nióbio-titânio por conta de sua estrutura cristalina, fazendo a otimização dos parâmetros e a caracterização das propriedades mecânicas das amostras que foram fabricadas a partir destes parâmetros, enquanto outro grupo trabalha com a textura do material, que pode ser controlada na impressão 3D a partir de parâmetros como potência, velocidade e geometria das poças de fusão”, explica Jhoan – as poças são microestruturas tipicas apresentadas nos materiais fabricados por fusão seletiva a laser. “Dependendo da morfologia, é possível controlar a orientação cristalina dos grãos, ou seja, a textura: se os grãos crescem em uma direção, ou em outra, eles apresentam diferentes propriedades mecânicas”.

A exploração da rota de impressão tridimensional exige o conhecimento das relações entre os parâmetros de processo e a qualidade da prótese quanto à resistência mecânica, à resistência à corrosão e ao acabamento superficial. A produção de peças em máquinas de impressão pode ser realizada a partir de diversos parâmetros, o que traz mudanças significativas nos resultados finais.

Novos Materiais

A liga nióbio-titânio faz parte da lista de novos materiais que estão sendo propostos atualmente para a construção de próteses – atualmente, o uso dela é restrito praticamente à fabricação de supercondutores. “Além de esta liga apresentar potencialmente baixo módulo de elasticidade, outra de suas vantagens está no fato de serem dois materiais inertes, ou seja, eles não reagem com o corpo humano”, explica Daniel Leal Bayerlein, pesquisador do Laboratório de Processos Metalúrgicos e coordenador do projeto.

Divulgação Externa

Uma apresentação sobre os primeiros resultados do projeto foi feita em outubro de 2018 na sessão Additive Manufacturing of Metals: Microstructure and Material Properties — Biomedical and Functional AM Materials, dentro do Congresso Internacional Materials Science & Technology (MS&T), realizado na cidade de Columbus, nos EUA.

Acesse a notícia completa na página do IPT.

Fonte: Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Imagem: Divulgação, IPT.

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