Desenvolvimento de um equipamento que combina métodos experimentais (ensaio físico) e métodos numéricos (ensaio virtual) para a determinação das propriedades mecânicas de materiais biomédicos

Resumo

Ensaios mecânicos são críticos para a área de desenvolvimento de novos materiais e produtos principalmente para a indústria de dispositivos médicos. Realizar ensaios em materiais e produtos garante que os implantes, próteses, órteses e dispositivos não falhem quando em uso, garantido assim a saúde e o bem-estar dos pacientes que utilizam este tipo produto. As máquinas de ensaio que combinam ensaio axial e de torção desempenham um papel importante ao testar a qualidade de uma variedade de produtos além de representar de maneira mais realista os esforços sofridos por estes materiais. A ciência dos materiais moderna emprega o uso de ferramentas computacionais avançadas para a realização de simulações que possibilitam a pré-análise do projeto, avaliando possíveis falhas mesmo antes do material ser submetido aos processos de fabricação. Essa prática pode ser de grande valia, pois, com os dados obtidos, pode-se direcionar o projeto de forma mais eficaz e precisa, poupando muito tempo e investimento. Assim o principal objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um equipamento que combina Métodos Experimentais (Ensaio Físico) e Métodos Numéricos (Ensaio Virtual) para a determinação das propriedades mecânicas de materiais biomédicos. O desenvolvimento do equipamento está dividido nas seguintes etapas: Projeto mecânico, Projeto eletrônico, Sistema de fixação e Software. Após a calibração do equipamento ( ensaios de precisão de mecânica, calibração da célula de carga e calibração do transdutor de torque), ensaios mecânicos de validação serão executados conforme os seguintes grupos: Grupo 1 - Ensaio de tração (Orientações: X, Y e Z), Grupo 2 - Ensaio de compressão (Orientações: X, Y e Z), Grupo 3 - Ensaio de flexão, Grupo 4 - Ensaio de torção (Orientações: X, Y e Z), Grupo 5 - Ensaio de tração e torção simultâneos, Grupo 5 - Ensaio de compressão e torção simultâneos (Orientações: X, Y e Z), Grupo 6 - Ensaio de compressão e torção simultâneos (Orientações: X, Y e Z), Grupo 7 - Ensaios destrutivos, repetindo as condições dos 6 primeiros grupos, Grupo 8 - Reprodução dos ensaios, utilizando as constantes do material obtidas nos 6 primeiros grupos de ensaio, através de análises por elementos finitos com o software comercial, Grupo 9 - Reprodução dos ensaios, utilizando as constantes do material obtidas nos 6 primeiros grupos de ensaio, através de análises por elementos finitos com o software desenvolvido. Assim, espera-se uma convergência entre os Ensaios Físicos e Ensaio Virtual validando assim um equipamento que integre Métodos Experimentais e Métodos Numéricos para a obtenção e determinação das propriedades mecânicas de materiais biomédicos. (AU)