Comparação de Estratégias de Impressão na Manufatura Aditiva a Laser In-Situ da Liga Ti-15Nb com Baixo Módulo de Elasticidade.

• Processo: 23/13766-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia de Transformação
• Pesquisador responsável: Lucas Barcelos Otani
• Beneficiário: José Matheus Queiroz Rodrigues
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/18293-8 - Ligas de titânio: transformações de fases e manufatura aditiva aplicadas na obtenção de materiais com gradientes funcionais, AP.TEM
• Assunto(s): Biomateriais metálicos Caracterização microestrutural Ligas de titânio Módulo de elasticidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomateriais metálicos | Caracterização microestrutural | In-situ alloying | Ligas de Ti | Manufatura aditiva a laser | Módulo de Elasticidade | Impressão 3D a Laser de Metais

Resumo

O uso da liga Ti-6Al-4V como biomaterial é mais conveniente dentre as ligas de Ti, já que é produzida em maior escala devido às aplicações aeronáuticas mundo afora. Porém, sabe-se que essa liga pode ser prejudicial à saúde do paciente (pela toxicidade do Al e do V), além de não possuir as propriedades mais adequadas. Com o aumento da expectativa de vida, torna-se necessário o desenvolvimento científico e tecnológico dos biomateriais, principalmente daqueles com aplicação em ortopedia. As ligas metálicas utilizadas atualmente no Brasil possuem módulo de elasticidade (E) muito maior que o do osso humano (E = 10 a 30 GPa), como por exemplo: Aço (200 GPa), Ligas Co-Cr (220 GPa), Ti-6Al-4V (110 GPa) e, portanto, a busca por ligas com melhor biocompatibilidade mecânica e química é necessária. As ligas b-Ti (ccc) apresentam a melhor biocompatibilidade mecânica (módulo de elasticidade, E = 44 a 80 GPa) e química (melhor resistência à corrosão, adesão celular e osseointegração). Apesar de serem ligas com custo relativo mais alto (pois todas ligas de Ti são custosas), pela adição de elementos nobres ao Ti, o valor do implante em si não encarece uma cirurgia, assim, deve-se utilizar sempre o melhor material possível, de modo que o preço não seja o prioritário na discussão quando se trata da saúde do paciente. O presente projeto tem como objetivo a comparação de duas diferentes estratégias de impressão 3D através de manufatura aditiva a laser microestrutura e propriedades de uma liga Beta Ti-15Nb (%peso) obtida através de fusão a arco voltaico e através de laser poder bed fusion (LPBF) com Baixo Módulo de Elasticidade buscando um baixo valor de módulo de elasticidade (~60 GPa). Serão comparados o Ti puro (c.p.) processado por diferentes rotas de processamento (Fusão a Arco em Molde de Cobre e Fusão Seletiva a Laser), com uma ou mais ligas b-Ti (uma será a liga Ti-15Nb) com diferentes teores de elementos b-estabilizadores, e possivelmente, formando diferentes combinações de fases (a,a', b, a", w,) microestrutura resultante. Buscar-se-á uma combinação de parâmetros na manufatura aditiva a laser por SLM de modo a otimizar a microestrutura e propriedades, objetivando o módulo de elasticidade E (GPa) reduzido.