Desenvolvimento de prótese passiva para mão humana com sistema mecânico para restaurar movimentos dos dedos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Tálita Saemi Payossim Sono
Rudolf Huebner
Rudolf Huebner
Resumo
É possível encontrar no mercado internacional variados tipos e modelos de próteses
sofisticadas, que incorporam ao seu mecanismo tecnologias avançadas como
microprocessadores, motores e complexos circuitos eletrônicos, entretanto, como
não são produzidas em grande escala, torna-se o acesso a estes dispositivos
restrito apenas para aquelas pessoas que possuem maior poder aquisitivo. Dentro
deste contexto e levando em consideração a relevância do assunto, este trabalho
tem como objetivo desenvolver uma prótese mecânica para mão humana de baixo
custo fabricada por meio da manufatura aditiva. A metodologia para o
desenvolvimento da prótese foi utilizado material acessível e de baixo custo no
mercado. Sendo realizado ensaio de tração com o propósito de mensurar as
propriedades mecânicas a fim de verificar a resistência do material de impressão
utilizado. Para concepção da prótese, foi considerado que o seu funcionamento será
puramente mecânico e que utiliza os movimentos de flexão de punho para realizar
suas funções. Os componentes da prótese e seu sistema mecânico foram
projetados utilizando-se programa CAD, levando em consideração as dimensões do
membro sadio e do coto de usuários relatados na literatura. Posteriormente, é feito
o estudo de viabilidade mecânica no dispositivo realizado por meio do programa de
elementos finitos. Concluindo que se pode observar fatores fundamentais que
influenciam no processo de impressão 3D, principalmente em relação a seus
parâmetros de impressão e propriedades mecânicas. A Tensão máxima, Tensão de
escoamento, Módulo de elasticidade, o alongamento e a dureza são as
propriedades em destaque, que devem ser considerados no momento de escolha
do material polimérico, no caso deste trabalho o material estudado é o PETG
(Polietileno Tereftalato Glicol). De acordo com a simulação a superfície não
apresentou deformações plásticas e/ou rupturas, ou seja, o dispositivo desenvolvido
possui viabilidade mecânica.
Abstract
Several types and models of sophisticated prostheses can be found in the
international market, incorporating advanced technologies such as microprocessors,
motors and complex electronic circuits. However, as they are not produced on a
large scale, access to these devices is restricted for those people who have a higher
purchasing power. In this context and taking into consideration the relevance of the
subject, this work aims to develop a low-cost human hand prosthesis manufactured
through additive manufacturing. The methodology used for the development of the
prosthesis used affordable and low-cost materials in the market. Tensile testing was
performed to estimate the mechanical properties in order to verify the resistance of
the printing material used. To design the prosthesis, it was considered that its
operation will be purely mechanical and uses wrist flexion movements to perform its
functions. The prosthesis components and their mechanical system were designed
using 3D CAD software, taking into account the dimensions of the healthy limb and
stump of users reported in the literature. Afterwards, the mechanical feasibility study
executed on the device was performed using finite element software. In conclusion,
can observe fundamental factors that influence the 3D printing process, especially
in relation to its printing parameters and mechanical properties. Maximum stress,
yield stress, modulus of elasticity, elongation and hardness are the prominent
properties that should be considered when choosing the polymeric material, in the
case of this work the material studied is PETG (Polyethlene Terephthalate Glycol).
According to the simulation the surface did not present plastic deformations and / or
ruptures, in other words, the developed device has mechanical viability.
Assunto
Engenharia mecânica, Bioengenharia, Prótese, Mãos, Método dos elementos finitos
Palavras-chave
Prótese mecânica, Mão humana, Manufatura aditiva, PETG, Elementos finitos