Anteprojeto de uma prótese passiva de pé fabricada por manufatura aditiva
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Rudolf Huebner
Rafhael Milanezi de Andrade
Rafhael Milanezi de Andrade
Resumo
A manufatura aditiva é um processo de fabricação amplamente empregado para a produção de alguns componentes mecânicos, incluindo biotecnologias. A peça pode ser constituída de vários materiais, inclusive termoplásticos com diferentes propriedades mecânicas. As próteses são um exemplo de componente que pode ser desenvolvido dessa forma, incluindo as próteses passivas de pé. Para alcançar o objetivo, foram idealizadas quatro geometrias, que foram alteradas para alcançar o objetivo proposto. As geometrias propostas nesta dissertação possuem curvaturas, com a função de amortecer o impacto durante a caminhada. Quando a carga é aplicada na parte superior da prótese as curvaturas se deformam, igual uma mola, para amortecer o impacto. Os modelos foram simulados por Elementos Finitos, para analisar as respostas que ele forneceria após as aplicações das cargas. Durante cada simulação foram observados os pontos que poderiam ser alterados para aumentar o deslocamento e fornecer estabilidade para a prótese. O modelo final apresentou uma deformação de 8,775 mm, o que representa um crescimento de 3,19x em relação à deformação do primeiro modelo. Além disso, o modelo em PETG apresentou uma boa margem de segurança no modelo computacional, segundo o critério Tsai-Hill. Apenas após diversas simulações, foram prototipadas duas geometrias, uma em PLA e outra em PETG, para entender como cada uma se comporta quando a carga é aplicada. Ao final, foram realizados ensaios de compressão, com o objetivo de descobrir como seriam as respostas dos protótipos e comparadas aos modelos computacionais.
Abstract
Additive manufacturing is a widely used manufacturing process for the production of some
mechanical components, including biotechnologies. The piece can be made up of various
materials, including thermoplastics with different mechanical properties. Prostheses are an
example of a component that can be developed in this way, including passive foot prostheses.
To achieve the goal, four geometries were designed, which were altered to achieve the proposed
goal. The proposed geometries in this thesis have curvatures, with the function of cushioning
the impact during walking. When the load is applied to the top of the prosthesis, the curvatures
deform, like a spring, to cushion the impact. The models were simulated using Finite Elements
Model to analyze the responses they would provide after the application of loads. During each
simulation, the points that could be changed to increase displacement and provide stability for
the prosthesis were observed. The final model presented a deformation of 8,775 mm, which
represents a growth of 3.19x in relation to the deformation of the first model. In addition, the
PETG model presented a good margin of safety in the computational model, according to the
Tsai-Hill criterion. Only after several simulations, two geometries were prototyped, one in PLA
and one in PETG, to understand how each one behaves when the load is applied. Finally,
compression tests were performed, with the objective of discovering how the prototypes would
respond and comparing them to the computational models.
Assunto
Engenharia mecânica, Bioengenharia, Biotecnologia, Manufatura aditiva, Método dos elementos finitos, Prótese
Palavras-chave
Manufatura aditiva, Prótese, Biotecnologias, Elementos finitos