METODOLOGIA PARA A CRIAÇÃO DE UMA ROTINA DE SIMULAÇÃO NUMÉRICA EM IMPLANTES DE QUADRIL
Recentemente no Brasil, devido
ao envelhecimento da população, ocorreu um
aumento significativo no uso de implantes de
quadril, os quais precisam ter uma resistência
mecânica e resistência à corrosão adequadas.
Por tanto, testes mecânicos e análise de
falhas são de extrema importância. De forma
a assegurar sua eficácia e segurança, estes
testes demandam o uso de muitas amostras, as
quais nem sempre se encontram disponíveis.
Ferramentas avançadas para digitalização da
geometria de peças tornaram-se importantes
para o projeto e criação de protótipos de
novos implantes, bem como para a simulação
de testes de amostras comercialmente
disponíveis, implicando em redução de tempo
e custos. No presente trabalho é apresentada
uma metodologia para criação de uma rotina
de simulação numérica de implantes de
quadril. São comparados três métodos de
digitalização de imagem: desenho assistido por
computador (CAD), escaneamento 3D (E3D) e
microtomografia computadorizada de raios X
(μCT). A partir dos resultados destas técnicas
criou-se uma rotina de simulação pelo método
dos elementos finitos (MEF) visando reproduzir
as condições de carregamento e deformação
nos implantes. Os resultados mostraram que a
μCT é o método de digitalização com a melhor
qualidade, porém demanda maior tempo devido
ao tamanho do implante. O E3D mostrou-se
um método muito dependente da resolução
do escâner e da habilidade do operador no
escaneamento e pós-processamento da
imagem. O CAD é o método mais rápido entre
os três, porém o de menor confiabilidade, uma
vez que pode agregar incertezas devido ao
instrumento de medição e devido à habilidade
do projetista.
METODOLOGIA PARA A CRIAÇÃO DE UMA ROTINA DE SIMULAÇÃO NUMÉRICA EM IMPLANTES DE QUADRIL
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DOI: 10.22533/at.ed.45619040420
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Palavras-chave: Implantes de quadril, micro tomografia, escâner 3D, simulação, Elementos Finitos.
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Keywords: Hip prosthesis, micro tomography, 3D scanning, simulation, FEM.
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Abstract:
Recently in Brazil, due to the aging of the population, there has been
a significant increase in the use of hip implants, which must have good mechanical
and corrosion resistance. Thus, mechanical tests of these implants are extremely
important to avoid failure. In order to ensure its effectiveness and safety, these tests
require the use of many specimens, which are not always available. Advanced tools
for scanning geometry of objects have become important for the process of design
and creation of prototypes of new implants, as well as for the simulation of implants,
leading to reduced time and costs. This paper presents a methodology for the creation
of a numerical simulation routine of hip implants. Three methods of image scanning
are compared: Computer Aided Design (CAD); 3D scanning (3DScan); and Micro
Computed Tomography (μCT). From the results of these techniques a simulation
routine was created by the finite element method (FEM) to reproduce the different
loading and deformation conditions in the implants. The results showed that μCT is the
scanning method with the best quality, but it demands longer time due to the size of
the implant. The 3DScan method showed to be very dependent on the resolution of the
scanner and the ability of the operator to scan and post-process the raw image. CAD is
the fastest method among the three, but it is the less reliable method, since it can add
uncertainties due to the measuring instrument and due to the ability of the designer.
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Número de páginas: 15
- Jorge Arturo Hinostroza Medina
- Bianca Aleixo
- Claudio Teodoro dos Santos
- Rafael de Abreu Vinhosa
- Mauricio de Jesus Monteiro
- Ieda Vieira Caminha
- André Maués Brabo Pereira
