Fabrico e caracterização mecânica de placas estabilizadoras de fraturas em material compósito polimérico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sales, Flaminio C.P.
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/23245
Resumo: Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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spelling Fabrico e caracterização mecânica de placas estabilizadoras de fraturas em material compósito poliméricoPlacas estabilizadoras de fraturasRegeneração ósseaFlexãoProcesso de fabricoBiomateriaisDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia MecânicaMestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáFraturas são eventos com altíssima ocorrência e que, além dos impactos na qualidade de vida, geram enormes gastos por todo o mundo. Para auxiliar nos processos de consolidação óssea após um destes incidentes, são utilizadas placas estabilizadoras de fratura, normalmente, fabricadas em materiais metálicos. Contudo, estes materiais apresentam algumas desvantagens, tais como os efeitos adversos provocados pela corrosão, as falhas por fadiga, as reações alérgicas, o custo, considerado alto e, principalmente, o fenômeno da blindagem óssea: uma redução na densidade dos ossos devido à alta rigidez do implante. Visando contornar tais problemas, o objetivo deste estudo foi fabricar e caracterizar placas estabilizadoras de fratura em material compósito de resina poliuretana (PU) reforçada com fibra de vidro. Para tal, foram concebidas e simuladas diferentes geometrias; o material foi avaliado em tração e, posteriormente, os implantes na flexão em 4 pontos. As simulações numéricas não mostraram diferenças significativas nas propriedades em flexão dos diferentes modelos avaliados, desta forma, o modelo mais utilizado atualmente foi adaptado para o fabrico em compósito. Em tração, a resina PU utilizada demostrou aumento de 102% na tensão máxima atingida quando se empregou 15 Wf% de reforços. Nas placas, a inserção de reforços entre 10 a 25% também aumentou a rigidez estrutural em 126-165%, comparativamente com as amostras de PU pura. Por outro lado, alterações no número de furos, de 4 para 6, reduziram a tensão máxima atingida em 40%. Quanto ao processo utilizado, este apresentou baixo custo, foi altamente customizável e permitiu o desenvolvimento de geometrias complexas. Desta forma, mesmo que os valores de resistência e rigidez ainda precisem aumentar para utilização segura quando implantado, os métodos adotados mostraram-se uma alternativa efetiva para o fabrico e caracterização deste tipo de dispositivo.Fractures are events with a very high occurrence that, besides the impact caused to the wellness, it also generates huge expenses all over the world. To assist the bone healing processes after one of these incidents, osteosynthesis plates, usually manufactured with metallic materials, are used. However, these materials have some disadvantages, such as adverse effects caused by corrosion, fatigue failures, allergic reactions, high cost and, mainly, the stress shielding phenomenon: a reduction in bone density due to the high implant stiffness. To avoid these problems, this study aims to manufacture and characterize fracture osteosynthesis plates, made with glass fiber reinforced polyurethane composite. For this, three different geometries were designed and simulated; the material was evaluated in tensile tests and, subsequently, the implants were submitted to 4-point bending. Finite Element Simulations did not show significant differences in the flexural properties of the evaluated models, thus, the most modern one was adapted to be manufactured using composite. The maximum stress reached by the samples in tensile test, increased 102% when 15% of reinforcements were used. In the plates, fiber reinforcements between 10 and 25% also increased the structural stiffness by 126-165%, when compared to pure polyurethane. On the other hand, changes in the number of holes, from 4 to 6, reduced the maximum stress by 40%. Regarding to the manufacturing process used, it was low cost, highly customizable and allowed the development of complex geometries. Thus, even though the values of strength and stiffness still need to be increased for safe implanted use, the methods adopted have proved to be an effective alternative for the manufacture of bone plates.Ribeiro, J.E.Costa, Rony Cavalcante daBiblioteca Digital do IPBSales, Flaminio C.P.2021-02-05T12:14:09Z202020192020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10198/23245TID:202606759enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-21T10:52:01Zoai:bibliotecadigital.ipb.pt:10198/23245Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T23:14:16.552294Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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