Quando pensamos em impressão 3D de titânio, é geralmente no contexto dos mais altos níveis da indústria, sendo usado para fazer peças caríssimas de automóveis sob medida ou dispositivos médicos. Mas, em um claro sinal de que a manufatura aditiva tem se tornado cada vez mais acessível, dois grupos de estudantes de graduação da Universidade de Duke, no Reino Unido, têm usado e explorado os benefícios da impressão 3D de metais com o trabalho desenvolvido na criação de dispositivos biomédicos de titânio.

Os dois projetos, que fazem parte dos trabalhos de conclusão de curso dos alunos, procuram projetar e produzir um intrincado espaçador de titânio impresso em 3D para cirurgias de coluna e um esqueleto de titânio impresso em 3D para o tratamento de defeitos ósseos.

Embora a impressão 3D baseada em polímeros tenha se tornado relativamente comum na universidade de Durham – com mais de 60 impressoras 3D em operação no Duke Innovation Co-Lab – a impressão 3D de metal tem sido um pouco mais restrita. o que é bastante compreensível: a tecnologia não só requer mais custos operacionais e materiais, como também usar uma impressora 3D de titânio requer mais conhecimento e, portanto, também uma curva de aprendizagem significativamente mais acentuada do que, digamos, a impressão 3D “convencional” (FDM).

Para o prazer dos estudantes de engenharia mecânica, no entanto, a Duke University ofereceu a oportunidade de trabalhar com uma impressora 3D de metal para realizar seus projetos de TCC. E, embora tenha levado um bocado de tempo até os alunos aprenderem os meandros da tecnologia, o esforço com certeza valeu a pena.

“A impressora 3D de metal nos permite fazer projetos que nunca poderiam ser desenvolvidos pelos processos de fabricação tradicionais”, explica Sam Morton, especialista em engenharia mecânica da Duke University. “O método nos permite fazer dispositivos biomédicos reais de titânio que podemos testar e sobre os quais obter feedback direto por parte dos cirurgiões que os utilizam”.

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Os dois grupos de estudantes assumiram os respectivos desafios de criar um espaçador de titânio para cirurgia de coluna e partes de esqueleto de titânio para o tratamento de defeitos ósseos. O primeiro, que se assemelha a um pequeno bloco oco de “Lego®”, geralmente é implantado entre duas vértebras para tratar a dor nas costas causada pela fricção entre as duas vértebras. O espaçador não só fornece um pouco de espaço entre as duas vértebras afetadas, como também ajuda a promover o crescimento ósseo de modo que as vértebras finalmente se fundam, com o decorrer do tempo.

A estrutura de titânio, por sua vez, é usada para dar mais força e apoio aos ossos que foram submetidos a uma cirurgia: a natureza porosa do material refletida nas peças ajudam a encorajar o crescimento natural do osso.

Ao se valer da impressão 3D em metal, as equipes de estudantes de Duke esperam avançar nestes dois dispositivos biomédicos e superar certos desafios que existem em relação aos métodos de fabricação tradicionais. Por exemplo, as versões atuais dos dispositivos médicos são demasiado opacas e difíceis de visualizar o progresso do crescimento do osso do paciente (metal) ou não são fortes o suficiente (plástico).

De acordo com os alunos, eles estão tentando criar dispositivos de titânio que usem a força do metal, mas que também integrem uma estrutura porosa-esponjosa que possibilite o crescimento ósseo e permita que os médicos visualizem com precisão qualquer progresso da operação.

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“A impressora 3D de titânio é realmente uma grande oportunidade porque permite criar estruturas que você não poderia fazer usando técnicas de fabricação convencionais”, diz Samantha Sheppard, especialista em engenharia mecânica. “Nós somos capazes de criar estruturas porosas que são melhores para o crescimento ósseo e que realmente só poderiam ser feitas com essa impressora”, conta.

Atualmente, os dispositivos biomédicos impressos em 3D pelos alunos de graduação não são aprovados para uso humano, e não está claro se isso poderia ser uma opção potencial. Ainda assim, a experiência de projetar e manufaturar aditivamente dispositivos de uso médico certamente elevará os alunos a outro patamar de experiência em suas carreiras.

“Para que os alunos sejam capazes de projetar peças reais que correspondam ao que os médicos querem ver projetado e, em seguida, testar essas peças é algo que você raramente verá em uma universidade”, afirma Ken Gall, diretor associado da Duke MEDx, iniciativa criada para fortalecer os laços entre clínicos e engenheiros. “Eu queria mudar o que a Duke era capaz de proporcionar ao aluno, e parte disso envolvia trazer uma impressora 3D de metal para o campus, e com isso abrir muitas janelas para diferentes tipos de projetos em todos os níveis, desde alunos da graduação até professores”, conta.

Fonte: 3ders.org

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