Desenvolvimento de prótese transtibial em metamaterial por meio de impressão 3D

Abstract

Com a evolução da tecnologia, novas modalidades de manufatura estão disponíveis para a indústria e a população e devido à alta demanda de pessoas com a necessidade do uso de próteses pelo mundo, o presente trabalho teve como objetivo a prototipação e desenvolvimento de uma prótese transtibial em metamaterial, sendo concebida por meio de impressão 3D. Buscou-se o desenvolvimento de uma prótese sem nenhum tipo de assistência, por exemplo, elétrica ou pneumática. O grande diferencial desta prótese está na utilização do metamaterial para produzir uma prótese em peça única, ou seja, a parte rígida e flexível são feitas em apenas uma impressão, sendo diferenciadas em razão das geometrias utilizadas em cada uma das partes. A primeira prototipação foi concebida após pesquisas de artigos acadêmicos sobre metamaterial, próteses e fisiologia humana. Foram verificados os pontos falhos e que precisavam de uma nova solução utilizando a ferramenta de simulação Ansys. No ensaio de tração, foram utilizadas as próteses com 5 e 10 milímetros de espessura, sendo que a primeira teve a resistência a tração de 8,17 N, enquanto a prótese com o dobro da espessura obteve uma média de 34,16 N, ou seja, ao dobrar a espessura, a resistência a tração ficou 4 vezes maior. A prótese final, com 10 milímetros de espessura, foi submetida a um ensaio de compressão, cuja força foi aplicada verticalmente (mesma direção da tíbia). Neste ensaio a prótese resistiu a pouco mais de 400 N antes de flambar. Sabendo que uma prótese será composta de 6 a 10 seções de mesma espessura, este número será ainda superior, pois quanto maior a espessura, maior o esforço necessário para que a peça flambe. Por fim foi realizado o ensaio de fadiga, para avaliar a região que simula o tornozelo, a geometria, inclusive os “slopes” não apresentaram deformação significativa após 20 mil ciclos, sendo este um resultado muito importante tendo em vista que o paciente utilizara esta peça para caminhadas.