Compósitos baseados em PLA e ABS para impressão 3D de simuladores antropomórficos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Thomazi, Eduardo
• Orientador(a): Zorzi, Janete Eunice
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng; por
• Palavras-chave em Português: Cerâmica; Impressão em três dimensões; Tomografia; Materiais biomédicos; Compósitos poliméricos
• Palavras-chave em Inglês: Pottery; Three-dimensional printing; Tomography; Biomedical materials; Polymeric composites
• Link de acesso: https://repositorio.ucs.br/11338/12712

A manufatura aditiva vem se destacando há alguns anos tanto no meio científico, como no industrial. Dos métodos de impressão 3D por extrusão de materiais, destaca-se a técnica de fabricação por filamento fundido (FFF). Esta técnica faz a utilização de matérias-primas no formato de filamentos e, por este motivo, muitas pesquisas são voltadas para a obtenção de filamentos adequados para aplicações específicas. Na área da saúde, a customização é importante devido à especificidade de cada ser humano. Um exemplo são os simuladores antropomórficos, que são dispositivos médicos personalizados baseados em tomografias computadorizadas (TC), e que visam garantir uma representação fiel do modelo 3D do paciente. As aplicações destes dispositivos envolvem terapias e exames laboratoriais onde ocorre a exposição à radiação e, por isso, existe a necessidade de que reproduzam a intensidade e similaridade tecidos humanos (macios e ósseos) quando expostos aos raios X. Neste trabalho, foram desenvolvidos compósitos de materiais poliméricos com cerâmicas e foi determinada a atenuação de cada mistura, na escala Hounsfield Unit (HU), usada em exames de tomografia computadorizada. Foram testadas combinações dos polímeros ABS e PLA com diversas cargas cerâmicas (hidroxiapatita, óxido de alumínio, óxido de zircônio e carbonato básico de bismuto). Para imitação de tecido ósseo, as amostras de ABS com óxido de zircônio ou carbonato de bismuto mostraram resultados acima do limite de mínimo de tecido ósseo cortical, de 225 Hounsfield Unit (HU), chegando a alcançar valores próximos a 2000 HU com 12 % de carbonato de bismuto. Para tecidos macios, a hidroxiapatita e o óxido de alumínio não apresentaram melhorias consideráveis em relação aos polímeros puros devido à porosidade das amostras impressas. Para adequar a reologia dos filamentos ao processo de impressão, foram utilizados como surfactantes o ácido esteárico e a cera de carnaúba. Os dois aditivos mostraram-se adequados para melhorar a distribuição das partículas nos polímeros, e mantiveram a fluidez das misturas próximas às dos polímeros puros. Os testes de impressão 3D de um simulador de cabeça e pescoço, utilizando uma impressora de duplo cabeçote, com um dos bicos imitando tecido macio e o outro imitando tecido ósseo, exibiram resultados satisfatórios na geração de imagens com radiografia panorâmica, tomografia computadorizada de feixe cônico (odontológica) e tomografia computadorizada (médica). [resumo fornecido pelo autor]