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Modelagem multiescala e otimização de implantes ósseos fabricados por manufatura aditiva de material compósito utilizando o método dos elementos de contorno e dinâmica molecular

Processo: 19/25588-7
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2020
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
Pesquisador responsável:Renato Pavanello
Beneficiário:Caio César Rocha Ramos
Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais, AP.CEPID
Assunto(s):Modelagem em múltiplas escalas   Enxerto ósseo   Impressão tridimensional   Método dos elementos de contorno   Simulação de dinâmica molecular   Materiais compósitos   Teste de biocompatibilidade   Tomografia computadorizada
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Dinâmica Molecular | Implantes ósseos | Manufatura Aditiva | Materiais compósitos | Método dos Elementos de Contorno | Modelagem Multiescala | Modelagem Multiescala

Resumo

Implantes ósseos são convencionalmente feitos de materiais metálicos, como aço inoxidável e ligas de titânio, devido à sua capacidade satisfatória de suportar cargas mecânicas e resistência à corrosão. Entretanto, a incompatibilidade entre as propriedades mecânicas do osso e do implante metálico pode provocar a blindagem de tensão nos tecidos ósseos adjacentes e, como consequência, conduzir a um quadro de reabsorção do osso e eventual folga ou falha do implante. Os implantes metálicos podem ainda apresentar outros problemas, como a liberação de íons metálicos nocivos, reações inflamatórias e incompatibilidade com exames de ressonância magnética. O uso de materiais compósitos é atraente em virtude da excelente relação entre resistência mecânica e peso que apresentam e da possibilidade de ajustar suas propriedades para atender a requisitos específicos do projeto. Além disso, técnicas de manufatura aditiva de material compósito podem ser utilizadas para produzir geometrias complexas de forma rápida e precisa. No entanto, a aplicação dessas técnicas na fabricação de implantes ósseos ainda é um campo de pesquisa completamente novo. Este trabalho utilizará uma nova abordagem multiescala para investigar o comportamento termomecânico de implantes fabricados por manufatura aditiva de material compósito. Os modelos resultantes abrangerão as escalas contínua e atomística aplicando, respectivamente, o método dos elementos de contorno e dinâmica molecular. Nosso principal objetivo é otimizar implantes ósseos para reproduzir as propriedades do tecido receptor, melhorando a biocompatibilidade, reduzindo a blindagem de tensão e minimizando o desconforto do paciente. A geometria e as propriedades mecânicas do osso hospedeiro serão extraídas a partir de imagens de tomografia computadorizada. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ALVAREZ, JUAN E.; RAMOS, CAIO C. R.; GALVIS, ANDRES F.; SOLLERO, PAULO. A fully dynamic bridging approach for modeling the intergranular failure mechanisms in 2D polycrystalline materials. MECHANICS OF MATERIALS, v. 159, . (19/25588-7)

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