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Otimização topológica de órteses orientada para manufatura aditiva
Ronaldo Franklin Floresta, Sidney Bruce Shiki, Flávio Yukio Watanabe

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Devido ao avanço tecnológico da sociedade atual, a demanda pelo surgimento e aprimoramento de técnicas cria um cenário de expansão de possibilidades para solução de problemas complexos e pouco eficazes. Dito isso, este trabalho apresenta um estudo da tecnologia de otimização topológica somada a manufatura aditiva para aplicação na fabricação de órteses customizadas de pulso.

O foco desta pesquisa foi, primeiramente, encontrar na literatura publicada, artigos que explicassem a teoria sobre otimização topológica e sua aplicação em software de elementos finitos. Diante do conhecimento sobre a teoria da otimização topológica, foi estudado os esforços biomecânicos que um paciente debilitado seria capaz de exercer sobre a órtese, além de também, pesquisar o tipo de material que seria utilizado para impressão 3D e suas propriedades mecânicas. Com esses dados obtidos, um modelo genérico de órtese de pulso obtido na internet foi usado para fazer as simulações necessárias nos softwares ABAQUS e Fusion360.

As simulações foram realizadas em quatros situações diferentes, devido aos graus de liberdade que o pulso possui, permitindo quatro movimentos diferentes: flexão, extensão, desvio radial e desvio ulnar. Cada tipo de movimento apresentou um resultado diferente de outro, mostrando regiões que era mais ou menos críticas na órtese. Para o efeito global e a obtenção de uma geometria final para a órtese, foi identificado nas quatro situações as regiões menos críticas em comum.

Os resultados finais mostraram que a órtese otimizada topologicamente suportaria os esforços aplicados por um paciente. Para chegar nessa conclusão, foram obtidos e comparados valores como, a tensão de Von Misses, o deslocamento máximo e fator de segurança para a órtese antes da otimização e depois da otimização.


Palavras-chave


Otimização topológica; Órteses; Análise estrutural

Referências


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