Fabricação de próteses para articulação: um estudo comparativo entre processos convencionais e manufatura aditiva em liga de titânio

dc.contributor.advisor-co1Shiki, Sidney Bruce
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0573973677787523por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9373-3630por
dc.contributor.advisor1Barbosa, Gustavo Franco
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4027686840017498por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2961-5178por
dc.contributor.authorLozan, Rodrigo
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3587679868774573por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0008-3607-8834por
dc.date.accessioned2025-01-06T11:23:41Z
dc.date.available2025-01-06T11:23:41Z
dc.date.issued2024-03-01
dc.description.abstractEngineering seeks to align itself with medicine, seeking solutions to make the life of the human being increasingly comfortable, and joint prostheses that are implanted directly into the human body are an example of this partnership. So, the aim of this research is to conduct a comparative analysis between two primary manufacturing processes employed in the fabrication of joint prostheses, where analysis focuses on evaluation of surface finish roughness and mechanical properties are performed. The product chosen for analysis was a radial head prosthesis, applied in surgeries called partial elbow arthroplasty. To achieve this objective, specimens made of Ti6Al4V alloy were manufactured using both conventional machining and additive manufacturing techniques, specifically Electron Beam Melting (EBM). Following laboratory tests, tensile tests, three-point flexural tests, surface hardness measurements, and surface finish roughness verification were performed to evaluate the mechanical characteristics. The test’ results showed that both manufacturing processes yield comparable mechanical characteristics, suggesting that more specific requirements should serve as the primary parameter for selecting between them. Thus, the advantages of the additive manufacturing process over conventional machining include: reduction of removed material during the production, and places where a high level of precision is not required, additively manufactured parts can be removed near net shape. The disadvantages are: high fabrication time, high process cost and poor quality of finishing.eng
dc.description.resumoA engenharia busca alinhar-se com a medicina, buscando soluções para tornar a vida do ser humano cada vez mais confortável, sendo as próteses de articulação que são implantadas diretamente no corpo humano, um exemplo dessa parceria. Assim, o objetivo deste trabalho foi realizar um estudo comparativo entre dois processos primários de fabricação de matéria prima para próteses de articulação, analisando fatores como rugosidade dos acabamentos superficiais e propriedades mecânicas, através da confecção de amostras semelhantes obtidas pelos processos de usinagem convencional e por manufatura aditiva. O produto escolhido para análise foi uma prótese de cabeça do rádio, aplicada em cirurgias denominadas artroplastia parcial do cotovelo. Após ensaios em laboratório de amostras denominadas como corpo de prova, verificou-se as diferenças entre as características mecânicas das peças produzidas a partir dos dois processos de fabricação da matéria prima e o processo posterior de usinagem a que foram submetidos e com isso obter alguns parâmetros de vantagens e desvantagens para cada modelo. O material utilizado foi a liga Ti6Al4V ELI, um biomaterial, que já vem sendo utilizado no processo de manufatura aditiva pelo processo EBM (Electron Beam Melting), através de fornecimento de pó metálico para deposição. Para avaliação das características mecânicas utilizou-se ensaio de tração, ensaio de flexão a três pontos, medição de dureza superficial, verificação de rugosidade de acabamento superficial. Os resultados obtidos após os testes demonstraram que os dois processos de fabricação entregam características mecânicas semelhantes, deixando como parâmetro de escolha, entre eles, necessidades mais específicas. Como vantagens do processo de manufatura aditiva em relação à usinagem convencional pode-se destacar: diminuição do material removido; locais em que não se faz necessário elevado nível de precisão, podem ser retirados prontos. As desvantagens são: tempo de processo de manufatura aditiva elevado; custo do processo elevado; qualidade ruim do acabamento.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.identifier.citationLOZAN, Rodrigo. Fabricação de próteses para articulação: um estudo comparativo entre processos convencionais e manufatura aditiva em liga de titânio. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21163.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21163
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMecpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBiomaterialpor
dc.subjectEBMpor
dc.subjectPropriedades mecânicaspor
dc.subjectEnsaio de traçãopor
dc.subject.cnpqCIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CIRURGIA::CIRURGIA ORTOPEDICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::ENGENHARIA DO PRODUTOpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::ENGENHARIA DO PRODUTO::DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOSpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::BIOMATERIAIS E MATERIAIS BIOCOMPATIVEISpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::TECNOLOGIA DE PROTESESpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIASpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::EQUACAO DE ESTADO, EQUILIBRIO DE FASES E TRANSICOES DE FASEpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::EXTRACAO E TRANSFORMACAO DE MATERIAISpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::ANALISE DE TENSOESpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CIRURGIApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO::CONFORMACAO MECANICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO::METALURGIA DE POpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO::TRATAMENTO TERMICOS, MECANICOS E QUIMICOSpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO::USINAGEMpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::ESTRUTURA DOS METAIS E LIGASpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::PROPRIEDADES FISICAS DOS METAIS E LIGASpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::PROPRIEDADES MECANICAS DOS METAIS E LIGASpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::TRANSFORMACAO DE FASESpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::MAQUINAS DE USINAGEM E CONFORMACAOpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICApor
dc.titleFabricação de próteses para articulação: um estudo comparativo entre processos convencionais e manufatura aditiva em liga de titâniopor
dc.title.alternativeManufacturing processes for joint prostheses. a comparative study between machining and additive manufacturing in titanium alloyeng
dc.typeDissertaçãopor

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