Prototipagemrapida manufatura aditiva aplicacoesbiomedicas

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Universidade de Brasília – Faculdade Gama 2/2010
Processos de Fabricação

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Prototipagem Rápida / Manufatura Aditiva – Aplicações Biomédicas

Professor Marcelo Vasconcelos de Carvalho

BRUNO FERNANDES
FERNANDA ALMEIDA

Brasília, 26 de janeiro de 2011.

Prototipagem Rápida (PR)– Manufatura Aditiva

Os processos popularmente conhecidos como prototipagem rápida faz uso de tecnologias para construir modelos físicos, protótipos, componentes de ferramental e baixas produções por processos aditivos a partir de modelos computacionais tridimensionais obtidos de softwares CAD.
Inicialmente, sua aplicação era destinada a confecção de protótipos, sem grandes preocupaçõesquanto à resistência e precisão. Por isso, o processo foi denominado prototipagem rápida. Porém, sua aplicação foi estendida de forma que, não só protótipos eram confeccionados, mas produtos finais passaram a ser produzidos. Viu-se necessário dar outra nomenclatura aos processos. Surgiram então denominações como: manufatura por camada, fabricação de forma livre, manufatura de bancada e manufaturaaditiva.
Devido à grande versatilidade de geometrias a serem obtidas através desses processos, diversos ramos da indústria e da medicina fazem uso dessas tecnologias.

A prototipagem e a Medicina

Dentre as diversas áreas de aplicação da prototipagem rápida, destaca-se o relevante aumento da participação da medicina nesse cenário. Dados tridimensionais de estruturas internas e externas docorpo humano possibilitam a construção dos chamados biomodelos. Estes são réplicas de partes anatômicas construídas com diferentes materiais a partir de dados das imagens de exames como Tomografia Computadorizada (TC), Imagem por Ressonância Magnética (IRM), Tomografia por Emissão de Posítrons (PET/SPECT) e Ultrasonografia. Atualmente, a maior parte desses biomodelos reproduz estruturas ósseas e sãoconstruídos a partir de dados de TC. A tecnologia de PR também proporciona a confecção de próteses, obtenção de scaffolds (estrutura temporária ou não, que pode ser constituída de diversos biomateriais, sendo utilizado na área da saúde em reconstruções de tecidos ou órgãos) e desenvolvimento na área de biofabricação.
Para atuar nesse campo de aplicações, em agosto de 2001, foi criado pelaDivisão de Desenvolvimento de Produtos, atual Divisão de Tecnologias Tridimensionais, do Centro de Tecnologia da Informação (CTI), o projeto Promed – Prototipagem Rápida na Medicina. Seu objetivo é empregar a computação gráfica e a PR para auxiliar o planejamento de cirurgias complexas.

Confecção de Biomodelos

A integração entre as ciências biomédicas, informática e engenharia proporcionou aconfecção de biomodelos. O procedimento necessário para sua obtenção envolve três etapas básicas:
* Aquisição e armazenamento das imagens obtidas através de TC, RM ou Ultra-sonografia nos parâmetros e formatos adequados;
* Processamento das imagens através de programas específicos de biomodelagem para obtenção dos modelos virtuais;
* Confecção dos biomodelos físicos por processos de PR.* Aquisição de Imagens:
A técnica mais utilizada é a tomografia computadorizada. O resultado de uma tomografia é apresentado através de um filme radiográfico, que apresenta cortes da região anatômica de interesse. É um método de diagnóstico por imagem que utiliza a radiação X e que permite a obtenção de uma secção do corpo humano nos três planos espaciais. Enquanto as radiografias tradicionaisprojetam num único plano todas as estruturas atravessadas pela radiação X, a TC evidencia as estruturas em profundidade, permitindo assim uma visualização tridimensional.
* Composição e Parâmetros das Imagens:
O exame tomográfico de uma região anatômica é constituído de várias imagens tomadas em sequência, onde cada imagem representa um plano do corpo do paciente. É formada por uma matriz...
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