ESTEREOLITOGRAFIA (SL), MOLDAGEM POR DEPOSIÇÃO DE MATERIAL FUNDIDO (FDM) E SINTERIZAÇÃO SELETIVA A LASER (SLS)

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ESTEREOLITOGRAFIA (SL), MOLDAGEM POR DEPOSIÇÃO DE MATERIAL FUNDIDO (FDM) E SINTERIZAÇÃO SELETIVA A LASER (SLS)
Fabíola ester de queiroz chaves julio
Fernanda Fávero Fabrile
Stefânia Maria vizaccro
Tecnologia de Fabricação
Introdução
Os três tipos de prototipagem rápida (estereolitografia (SL), modelação por extrusão de plástico (FDM) e sinterização seletiva a laser (SLS) hoje em dia são muito utilizados na área médica. 
Estas técnicas consistem na possibilidade de fabricar em série peças complexas a partir de um desenho em computador. As principais função na área médica é de se produzirem próteses e protótipos, que podem tanto auxiliar na análise, na funcionalidade e no efeito estético do produto projetado, como facilita ao médico a explicação dos procedimentos cirúrgicos, e ao paciente a compreensão dos mesmos
Estereolitografia (SL)
 Este processo constrói modelos tridimensionais através da fotopolimerização de resinas líquidas (epóxi, poliéster, vinilester) pela incidência de um feixe laser de raios ultravioleta (UV), com alta precisão de foco, e direcionado por um conjunto de espelhos, que provoca na resina uma reação fotoquímica. 
Durante a fabricação o processo de polimerização é apenas parcial, pelo que, no final o modelo sofre um processo de pós-cura num forno de radiação ultravioleta que lhe confere a máxima resistência mecânica.
Este processo permite a construção de modelos de grande complexidade, utilizando suportes auxiliares à construção que são gerados automaticamente pelo software do equipamento e retirados do modelo final. Os suportes são utilizados com o intuito de facilitar a separação do modelo da plataforma e simultaneamente permitir a obtenção de superfícies não apoiadas.
 Os componentes são sujeitos a serem lixados e/ou polidos ou pintados. Este processo possui uma elevada precisão dimensional, permite obter modelos praticamente isentos de porosidades, com formas complexas e detalhes finos.
O processo de estereolitografia é um dos melhores no que refere à precisão dimensional, e permite obter superfícies de acabamento ótimas após ser lixado e polido.
PROCESSO
Vantagens
Tem a enorme vantagem de possuir uma vasta gama de materiais, desde materiais para fins comuns até materiais especiais para aplicações específicas. Destaca-se para a utilização comum as várias resinas de epóxi disponíveis no mercado e as resinas acrílicas para aplicação na área médica.
Desvantagens
Tem, no entanto, como desvantagem o fato das matérias-primas terem um custo elevado, sendo também elevado o tempo de fabricação. Refere-se também como desvantagem o fato dos componentes terem uma fraca resistência mecânica, ser necessária a pós-cura, e os modelos obtidos terem propensão a empenos.
Aplicação na área médica
 Este processo é o mais utilizado em modelos biomédicos por utilizar materiais com boas características físicas e propriedades atrativas para a área médica. Destaca-se o fato de permitir a realização de modelos translúcidos, o que possibilita uma melhor visualização dos ossos, cavidades e outras variações anatómicas, o que é uma mais valia na preparação cirúrgica.
Aparelho de ouvido
Na área médica, tem vindo a ser utilizada em aparelhos auditivos produzidos pelo processo de estereolitografia, onde os modelos possuem pequenas dimensões e paredes finas.
Moldagem por deposição de material fundido (FDM)
O processo de FDM consiste na fabricação de protótipos por adição de material em camadas, moldadas por extrusão através de uma micro fieira, de material termoplástico (plásticos, elastómeros, ceras).
Produção
O material termoplástico utilizado para a construção dos modelos, sob a forma de fio, é alimentado através de uma bobine. Uma cabeça da máquina deposita o material em camadas finas, dando-se a solidificação quando a camada depositada se une à anterior, devendo para isso a plataforma onde se encontra o modelo estar a uma temperatura inferior à do material. Esta plataforma é revestida por uma espuma densa e flexível e movimenta-se no sentido vertical.
Este processo necessita de suportes auxiliares à construção, sendo a estruturação destes assegurada por outra cabeça extrusora que deposita o material de suporte. Após a conclusão da peça esses suportes são facilmente removidos.
 Com o intuito de reduzir os gastos energéticos necessários para “fundir” os filamentos, deve recorrer-se a um ambiente aquecido. A temperatura da câmara encontra-se abaixo do ponto de fusão do material utilizado.
 Este processo emprega apenas termoplásticos, usando, no entanto, uma grande variedade destes materiais, nomeadamente ABS, PC, ceras, poliamidas e elastómeros. 
Esquema de funcionamento
Vantagens
tem como vantagem o fato de permitir a fabricação de componentes funcionais, permitir o uso simultâneo de dois materiais, devendo, no entanto, estes ser compatíveis entre si. Este processo é o que permite obter modelos de mais elevadas propriedades mecânicas e melhor qualidade na conversão metálica por “investment casting” (modelos em cera).
Desvantagens
O FDM é o mais lento entre os processos mais utilizados, e tanto o valor do investimento no equipamento bem como o custo global dos modelos são dos mais elevados.
Aplicação na área médica
No que concerne a aplicações na área médica, os modelos obtidos através deste processo são completamente sólidos, resistentes a esterilização e podem utilizar materiais com características específicas, como resistência a agressões químicas, etc...
Modelo ósseo
 O policarbonato é frequentemente usado pela sua compatibilidade médica. Apesar de ser opaco, o que impossibilita a visualização de nervos, veias, etc., a sua coloração branca é frequentemente utilizada para a execução de modelos ósseos, já que os tende a representar de uma forma familiar.
Sinterização seletiva a laser (SLS)
Sinterização Laser Seletivo (SLS) é uma tecnologia de manufatura aditiva que usa um laser de alta potência para fundir material plástico, cerâmica, ou pós muito finos de materiais termoplásticos, compósitos e metais revestidos a termoplásticos. O laser funde seletivamente material sobre a superfície de uma camada de pó, construindo secções transversais geradas a partir de um desenho CAD 3D.
Produção
Numa câmara de construção pré-aquecida é laminada uma camada de pó termoplástico respectiva à espessura de cada camada da construção. Um rolo nivelador deposita e lamina o material sobre a plataforma de construção, de forma a obter-se uma estrutura sólida, parcialmente porosa.
Utiliza-se então um sistema eletromecânico de precisão onde um feixe laser de CO2 é guiado por espelhos, controlados por um sistema computacional, incidindo nas partículas de forma a provocar uma fusão parcial das interfaces dos pós.
Depois de cada secção transversal ser desenhada através da irradiação do laser no leito de pó, uma nova camada de material é aplicada em cima, com o processo repetido até que a peça esteja concluída. Quando o modelo estiver terminado, é retirado da plataforma de construção e o pó não sinterizado é removido.
 É necessária a impregnação com resinas ou tintas de forma a obter peças com garantia de impermeabilidade e de baixa rugosidade, já que os modelos no final do processo ficam porosos e com alguma rugosidade superficial. 
 A tecnologia SLS é amplamente utilizada em todo o mundo devido à sua capacidade de facilmente fazer geometrias muito complexas diretamente de dados de CAD 3D. 
SLS pode produzir peças a partir de uma gama relativamente ampla de materiais em pó disponíveis comercialmente, incluindo polímeros tais como o nylon, nylon com enchimento de vidro, poliestireno, entre outros. 
Esquema de funcionamento
Vantagens
A produção de objetos usando o processo de sinterização de pó oferece inúmeras vantagens, que incluem: A redução na quantidade de equipamentos utilizados, que por sua vez reduz significativamente o número de pessoal qualificado necessário para a conclusão do processo de impressão. A capacidade de produzir
objetos sem a necessidade de um suporte, durante o processo da sinterização seletiva a laser. Isto é devido ao fato de que o objeto sólido é imerso no pó continuamente, o qual ainda não foi sinterizado, e que dá suporte na construção camada por camada. O tempo de impressão e manuseio é, portanto, significativamente reduzido em relação a outros métodos, como na estereolitografia, por exemplo.
Desvantagens
Os modelos possuem uma superfície abrasiva, alguma rugosidade superficial e têm sempre porosidade interna, requerendo muitas vezes infiltrações. Para além disso convém referir ainda o alto custo destes modelos.
Aplicação na área médica
 O processo de sinterização seletiva a laser é uma das técnicas disponíveis que pode ser usada para produzir protótipos biomédicos obtidos a partir de imagens de TC e RNM. Esses protótipos são utilizados com objetivos didáticos, na fabricação de próteses personalizadas, no diagnóstico e planejamento de cirurgias craniofaciais, incluindo as neoplasias e facilitando também a comunicação entre profissional e paciente.
Modelo Tridimensional 
 O PMMA (polimetilmetacrilato) é um polímero transparente e vítreo à temperatura ambiente. É o “ingrediente” mais utilizado para o cimento ósseo para a realização de implantes ortopédicos. Uma vez formado não é possível ser furado, devido à sua grande susceptibilidade a fissurar. O PMMA não é absorvível pelo organismo, sendo, no entanto, bem tolerado no corpo e muito durável. Como exemplo esse modelo Tridimensional com área demarcada para ressecção e placa de reconstrução moldada no pré-operatório.
Conclusão
Com este trabalho pudemos concluir que a utilização das tecnologias dos três tipos de prototipagem rápida (estereolitografia, modelação por extrusão de plástico e sinterização seletiva a laser) na área médica é hoje em dia uma realidade, demonstrando não só a sua viabilidade, como a sua eficiência. Os métodos são eficientes para várias áreas médicas e odontológicas, como: no planejamento de cirurgias complexas que incluem ressecção óssea de face ou mandibular, próteses e aparelhos auditivos. 
Muito Obrigada !
Referências Bibliográficas
ANTAS, A, F, F. Utilização das tecnologias de prototipagem rápida na área médica. Disponível em: <https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/11179/2/Texto%20integral.pdf> Acesso em: 27 de Novembro de 2016
BATISTA, F, C. A prototipagem rápida como ferramenta auxiliar no desenvolvimento de produtos, um estudo de caso envolvendo implantes ortopédicos. Disponível em: < http://brasil.fumep.edu.br/~phlbiblio/10023259.pdf> Acesso em 27 de Novembro de 2016
FERRA, B. et al. Prototipagem Rápida. Disponível em: <http://paginas.fe.up.pt/~projfeup/submit_14_15/uploads/relat_EMM13.pdf> Acesso em: 23 de Novembro de 2016
STEK, J, H. et al. Planejamento de cirurgias complexas em cabeça e pescoço – o uso de modelos tridimensionais. Disponível em:< http://www.sbccp.org.br/wp-content/uploads/2014/11/art_119.pdf> Acesso em: 27 de Novembro de 2016