AGRADECIMENTOSOs autores desejam manifestar os seus agradecimentos pelos apoios concedidos

pela FAPERJ (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro) através dos Editais Pensa Rio e Auxílio Instalação, assim como também ao CNPq, pela bolsa concedida ao primeiro autor, apoios estes, sem os quais os resultados obtidos neste trabalho não seriam possíveis.

ORIENTADOR:

ANTONIO JOSÉ OLIVEIRA CABRAL

GPPMM - GRUPO DE PESQUISA EM PROJETO METAL-MECÂNICOGPEGS - GRUPO DE PESQUISA EM EXPRESSÃO GRÁFICA E SIMULAÇÃO

Departamento de Engenharia MecânicaEscola de Engenharia Metalúrgica de Volta Redonda

Universidade Federal FluminenseAv. dos Trabalhadores, n 420, Vila Santa Cecília, 27255-125, Volta Redonda-RJ

E-mail: ajoc@metal.eeimvr.uff.br

GPPMM - GRUPO DE PESQUISA EM PROJETO METAL-MECÂNICOGPEGS - GRUPO DE PESQUISA EM EXPRESSÃO GRÁFICA E SIMULAÇÃO

Departamento de Engenharia MecânicaEscola de Engenharia Metalúrgica de Volta Redonda

Universidade Federal FluminenseAv. dos Trabalhadores, n 420, Vila Santa Cecília, 27255-125, Volta Redonda-RJ

E-mail: ajoc@metal.eeimvr.uff.br

1. RESUMO1. RESUMO

A tendência está bem clara no sentido de convergência dos processos de produção de próteses dentais para o sistema CAD/CAM/CAE, cujo domínio está limitado a um restrito grupo de empresas estrangeiras que comercializam a utilização à distância. O desafio tecnológico é realmente muito grande e vencê-lo requer começar já pelas partes mais elementares, paralelamente ao domínio da tecnologia CAD/CAM/CAE genérica.

A experiência clínica tem relatado casos de falhas nos sistemas de implantes osseointegráveis tais como: afrouxamento dos parafusos e até mesmo a fratura dos componentes. Tais falhas representam um prejuízo tanto para o profissional que se vê obrigado a repor os componentes danificados quanto para o paciente que em alguns casos são submetidos a uma nova cirurgia para a recolocação do implante.

O presente trabalho realizou a análise de tensões pelo método dos elementos finitos com a utilização do programa Ansys e SolidWorks em algumas próteses odontológicas e sistemas de implantodontia. Determinaram-se as regiões de maior concentração de tensões que poderiam ocasionar a falha dos componentes. Com os resultados obtidos com as simulações, pretende-se contribuir com novos conhecimentos de forma a permitir um melhor entendimento das falhas que são observadas na prática clínica, gerando dessa forma subsídios à indústria, principalmente a brasileira, que venham a auxiliar no aprimoramento aos sistemas de implantes, através da otimização da geometria dos componentes, assim como a formação de mão de obra qualificada para atuar neste setor, obtendo o máximo desempenho da tecnologia disponível.

A tendência está bem clara no sentido de convergência dos processos de produção de próteses dentais para o sistema CAD/CAM/CAE, cujo domínio está limitado a um restrito grupo de empresas estrangeiras que comercializam a utilização à distância. O desafio tecnológico é realmente muito grande e vencê-lo requer começar já pelas partes mais elementares, paralelamente ao domínio da tecnologia CAD/CAM/CAE genérica.

A experiência clínica tem relatado casos de falhas nos sistemas de implantes osseointegráveis tais como: afrouxamento dos parafusos e até mesmo a fratura dos componentes. Tais falhas representam um prejuízo tanto para o profissional que se vê obrigado a repor os componentes danificados quanto para o paciente que em alguns casos são submetidos a uma nova cirurgia para a recolocação do implante.

O presente trabalho realizou a análise de tensões pelo método dos elementos finitos com a utilização do programa Ansys e SolidWorks em algumas próteses odontológicas e sistemas de implantodontia. Determinaram-se as regiões de maior concentração de tensões que poderiam ocasionar a falha dos componentes. Com os resultados obtidos com as simulações, pretende-se contribuir com novos conhecimentos de forma a permitir um melhor entendimento das falhas que são observadas na prática clínica, gerando dessa forma subsídios à indústria, principalmente a brasileira, que venham a auxiliar no aprimoramento aos sistemas de implantes, através da otimização da geometria dos componentes, assim como a formação de mão de obra qualificada para atuar neste setor, obtendo o máximo desempenho da tecnologia disponível.

2. INTRODUÇÃO 2. INTRODUÇÃO

3. METODOLOGIA3. METODOLOGIA

Os alunos tiveram a oportunidade de colocar em prática conhecimentos apresentados em algumas disciplinas, assim como tiveram a oportunidade de corrigir falhas nas suas formações, além de ter contato com tecnologia de ponta na linha CAD/CAE, disponível apenas para alguns alunos em função da complexibilidade de passar toda essa tecnologia para grupos maiores de alunos.Na execução das atividades deste trabalho os alunos foram estimulados na capacidade de pensar e criar soluções, isto é, os mesmos eram indagados sobre os próximos passos para a solução do problema, estimulando com isso seus sensos críticos. Esta prática também permitiu que os alunos tivessem contato mais próximo com várias pessoas na busca de dados e soluções, ensinando-os não somente como utilizar o conhecimento aprendido em sala de aula, mas também como lidar profissionalmente com outros profissionais, isto é, aprender a trabalhar em grupo, principalmente quando o próximo diverge da sua opinião quanto à solução de determinado problema.

Os alunos tiveram a oportunidade de colocar em prática conhecimentos apresentados em algumas disciplinas, assim como tiveram a oportunidade de corrigir falhas nas suas formações, além de ter contato com tecnologia de ponta na linha CAD/CAE, disponível apenas para alguns alunos em função da complexibilidade de passar toda essa tecnologia para grupos maiores de alunos.Na execução das atividades deste trabalho os alunos foram estimulados na capacidade de pensar e criar soluções, isto é, os mesmos eram indagados sobre os próximos passos para a solução do problema, estimulando com isso seus sensos críticos. Esta prática também permitiu que os alunos tivessem contato mais próximo com várias pessoas na busca de dados e soluções, ensinando-os não somente como utilizar o conhecimento aprendido em sala de aula, mas também como lidar profissionalmente com outros profissionais, isto é, aprender a trabalhar em grupo, principalmente quando o próximo diverge da sua opinião quanto à solução de determinado problema.

5. REFERÊNCIASAshley, S. (1994), "Prototyping with Advanced Tools", Mechanical Engineering, 48-55.Bourell, D. L.; Crawford, R. H.; Marcus, H.L.; Beaman, J. J. e Barlow, J. W. (1994), "Selective Laser Sintering of Metals", Manufacturing Science and Engineering, vol.2, 519-528.Cabral, A. J. O. e de Assis, A. M. (2008), “A Expressão Gráfica no Contexto dos Cursos de Engenharia”, 5 Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia (CLME’2008), Maputo, Moçambique.Forti F S. (2005), “Uma Avaliação do Ensino da Prototipagem Virtual nas Graduações de Design de Produto do Estado do Rio de Janeiro”, Tese de Mestrado, PEC/UFRJ, Rio de Janeiro.Xue, D. (2005), “Teaching CAD in Mechanical and Manufacturing Engineering Programs - An Experience at University of Calgary”, Second CDEN-Conference, Canada.

5. REFERÊNCIASAshley, S. (1994), "Prototyping with Advanced Tools", Mechanical Engineering, 48-55.Bourell, D. L.; Crawford, R. H.; Marcus, H.L.; Beaman, J. J. e Barlow, J. W. (1994), "Selective Laser Sintering of Metals", Manufacturing Science and Engineering, vol.2, 519-528.Cabral, A. J. O. e de Assis, A. M. (2008), “A Expressão Gráfica no Contexto dos Cursos de Engenharia”, 5 Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia (CLME’2008), Maputo, Moçambique.Forti F S. (2005), “Uma Avaliação do Ensino da Prototipagem Virtual nas Graduações de Design de Produto do Estado do Rio de Janeiro”, Tese de Mestrado, PEC/UFRJ, Rio de Janeiro.Xue, D. (2005), “Teaching CAD in Mechanical and Manufacturing Engineering Programs - An Experience at University of Calgary”, Second CDEN-Conference, Canada.

Modelamento e Simulação de

Peças com Geometria Complexa

Modelamento e Simulação de

Peças com Geometria Complexa

4. CONCLUSÕES4. CONCLUSÕES

FRANCIS VALADÃO GOMES DIEGO DA SILVA PEREIRA DOUGLAS MACIEL PACHECOTHIAGO ELLER

FRANCIS VALADÃO GOMES DIEGO DA SILVA PEREIRA DOUGLAS MACIEL PACHECOTHIAGO ELLER

Este projeto consistiu de duas grandes etapas distintas, sendo a primeira a obtenção do material cerâmico e a segunda a simulação desse material utilizando técnicas CAD/CAE.Na primeira etapa blocos de vidrocerâmica foram produzidos com matéria prima nacional (conforme coletados, caracterizados e beneficiados pela Equipe CETEM/MCT).

Modelos digitais de próteses dentais foram obtidos com a ajuda do digitalizador 3D objetivando um modelo o mais fiel a realidade bucal do paciente. A seguir, conforme Fig. 1, encontra-se exemplo de malha obtida através do digitalizador 3D.

Para a simulação CAE foi utilizado os softwares Ansys versão 11 e SolidWorks. Uma vez a geometria importada, fizeram-se as adaptações necessárias para que o software entendesse essa geometria como um modelo a ser gerada a malha e posterior simulação utilizando a técnica de elementos finitos.

Para o pós-processamento foi utilizada a tensão equivalente de von Mises, que é considerada apropriada e largamente utilizada neste tipo de trabalho. Os valores máximos de tensões foram identificados quantitativa e qualitativamente. Esses valores determinam se há falha do componente e a localização da tensão máxima, indica onde deve existir uma maior preocupação para melhoria da geometria original. Assim é possível determinar a necessidade ou não da otimização do projeto.

Para o pós-processamento foi utilizada a tensão equivalente de von Mises, que é considerada apropriada e largamente utilizada neste tipo de trabalho. Os valores máximos de tensões foram identificados quantitativa e qualitativamente. Esses valores determinam se há falha do componente e a localização da tensão máxima, indica onde deve existir uma maior preocupação para melhoria da geometria original. Assim é possível determinar a necessidade ou não da otimização do projeto.

Os implantes dentários têm sua aplicação na reposição de elementos dentários em indivíduos com perdas parciais ou totais desses elementos. Um aspecto que necessita ser adequadamente avaliado no estudo dos sistemas de implantação é o da ação das forças mastigatórias. Outro aspecto é o ponto de aplicação da força mastigatória. Isto requer estudos de simulação e modelamento otimizado. Para simular a ação de forças sobre sistemas de implantação tem-se adotado em diversos trabalhos o método dos elementos finitos (MEF) para a realização das simulações. Para a análise de problemas que envolvam geometrias complexas é muito difícil encontrar uma solução matemática analítica. O uso de métodos numéricos como o MEF é então requerido. No presente trabalho os modelos das próteses dentais foram obtidos em cera, os quais foram então digitalizados, fazendo-se uso de um digitalizador 3D. Na seqüência, utilizando-se software específico, trataram-se as superfícies importadas do software que adquiriu as imagens em 3D dos modelos e para tanto fez-se uso de um software tipo CAD, para então, ocorrerem as simulações com software que utiliza elementos finitos (FEM). .

Figura 1. Malha da prótese dental Figura 2. Geometria importada

Figura 3. Simulação CAE da prótese dental Figura 4. Tensão de Von Mises