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Próteses de quadril: pesquisadores desenvolvem máquina para fabricar esferas cerâmicas

Getty Images

Fonte

EESC-USP

Data

sábado, 26 novembro 2016 12:35

Áreas

Projeto Mecânico. Biomecânica. Automação. Próteses. Biomateriais.

Os pesquisadores Marcos Paulo Gonçalves Pedroso, o Prof. Dr. Benedito de Moraes Purquerio e o Prof. Dr. Carlos Alberto Fortulan, da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP) desenvolveram um equipamento capaz de fabricar esferas de cerâmica em série com qualidade e eficiência. A máquina possui desempenho adequado à sua finalidade e também ao seu pequeno porte, apresentando precisão submicrométrica para usinagem de cerâmicas de alumina, zircônia e compósitos desses materiais. As esferas produzidas pela máquina podem ser utilizadas, principalmente, em próteses cirúrgicas de artroplastia de quadril, procedimento cirúrgico que substitui o quadril natural por um artificial.

A cerâmica é um dos materiais utilizados nas próteses para artroplastias de quadril (AQs) devido à  resistência ao desgaste, o que aumenta a durabilidade do implante. No entanto, a maioria dos implantes protéticos de cerâmica utilizados no Brasil são de origem alemã, o que acaba onerando significativamente o custo final das AQs, além de não estarem disponíveis no Sistema Público de Saúde (SUS). Um dos fatores que dificultam a fabricação da prótese cerâmica de quadril no país é o processo de usinagem, que deve ser realizado por meio de ferramentas de corte diamantadas.

Como alternativa, é possível realizar a usinagem de peças cerâmicas em um estágio anterior ao processo de sinterização, na chamada usinagem de cerâmica verde. Esse procedimento não exige ferramentas de materiais extremamente duros, consome pouca energia e produz superfícies complexas.

Um protótipo de máquina para produzir esferas cerâmicas verdes de 30 milímetros de diâmetro foi desenvolvido na EESC-USP. A montagem da máquina de usinagem de esferas cerâmicas utilizou uma mesa em granito sintético sobre uma estrutura de metal soldado que auxiliou no amortecimento de vibrações. Os moldes para as esferas eram de silicone e o processo de fabricação foi realizado por prensagem isostática. No processo de usinagem foram utilizados motores controlados e alimentados por uma fonte central. Os ensaios realizados no protótipo permitiram um melhor entendimento do processo de usinagem das esferas cerâmicas. Além disso, os materiais elaborados também possuem aplicação como mancais de elementos rolantes, instrumentos de calibração de máquinas ou mesmo esferas-padrão medidoras de circularidade.

Os resultados do projeto foram apresentados e divulgados na 59th Brazilian Ceramic Conference e publicados na revista científica online Materials Science Forum. Os pesquisadores acreditam que aplicações futuras com diferentes entradas para os motores, medição do coeficiente de atrito e avaliação da variação da rotação no acabamento superficial e circularidade das esferas serão os próximos passos do projeto.

Acesse o link da revista científica (em inglês).

Acesse a tese sobre o projeto da máquina.

Fonte: EESC-USP. Imagem: Getty Images.

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