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Doutorado - Paloma Hohmann Poier

por dirppg-ct publicado 04/06/2020 09h56, última modificação 04/06/2020 13h09
Avaliação da aplicação da Manufatura Aditiva de baixo custo por extrusão de material no desenvolvimento de órteses de punho, mão e dedos para crianças com Paralisia Cerebral
Quando
25/06/2020
de 14h00 até 18h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Via videoconferência - Link para a defesa <https://meet.google.com/rrg-qipf-zjr>
Pessoa de contato
Prof. José Aguiomar Foggiatto, Dr.
Participantes
Orientador(a): Prof. José Aguiomar Foggiatto, Dr. - UTFPR
Coorientador(a): Profa. Leandra Ulbricht, Dra. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Prof. José Aguiomar Foggiatto, Dr. - UTFPR
Prof. Neri Volpato, PhD. - UTFPR
Profa. Maria Lucia Okimotto, Dra. - UFPR
Prof. Osiris Canciglieri Junior, PhD. - PUCPR
Profa. Maria Gabriela Reis Carvalho, Dra. -Fundação Oswaldo Cruz/Minas Gerais
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Resumo: A aplicação da Manufatura Aditiva (Additive Manufacturing - AM) para a concepção de órteses personalizadas tem sido apontada como uma forma modernizar o processo e o produto. Os modelos tradicionais apresentam problemas relacionados ao desconforto, imprecisão dimensional e custo dos materiais. O processo de confecção é artesanal e limitado em termos de permitir personalização. As órteses de punho mão e dedos são uma Tecnologia Assistiva (TA) coadjuvante no tratamento das afecções ortopédicas de membro superior na Paralisia Cerebral (PC). Estudos internacionais sobre a AM e órteses apoiam-se na aplicação de tecnologias de alto custo e não contemplam a especificidade da PC. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar se a tecnologia de AM de baixo custo baseada em extrusão de materiais é apropriada para produzir órteses de punho, mão e dedos para pessoas com PC. Para isto foi construído um modelo de referência para avaliar as órteses produzidas por AM. Foram desenvolvidas órteses de punho, mão e dedos para PC e estas foram avaliadas utilizando o modelo proposto. O modelo também auxiliou na definição de requisitos para o reprojeto do mesmo modelo de órtese, utilizando a AM de baixo custo. Para apoiar o reprojeto de órteses por AM, foi desenvolvido um fluxograma conceitual. O modelo de referência para avaliação foi constituído com sete dimensões: adequação clínica, preferências do usuário, características físicas, produção, serviço, sustentabilidade e fatores econômicos. A avaliação da aplicação da AM de baixo custo em quatro casos de crianças com PC mostrou que as órteses geradas são adequadas clinicamente, correspondem com as preferências do usuário, apresentam características físicas similares as tradicionais, foram produzidas com mínimo desperdício e com vantagens relacionadas a personalização. O material utilizado foi o Ácido Polilático (PLA) que é reciclável e com valor 82% inferior aos tradicionalmente empregados. Em contrapartida, observaram-se como desafios para a aplicação da AM neste contexto, a falta de redes de serviço para produção e manutenção fora dos contextos de pesquisa. A necessidade de equipe especializada e o investimento inicial tornam o custo elevado, necessitando de maiores estudos sobre o impacto econômico. O reprojeto da órtese, permitiu a exploração da AM de baixo custo de uma forma inovadora, mostrando que o valor da órtese por AM pode ser superior por esta proporcionar atributos que não podem ser obtidos pelos processos tradicionais. Conclui-se que a aplicação da AM de baixo custo para produção de órteses de punho, mão e dedos para PC é viável tecnologicamente, apresenta vantagens com relação a personalização, sustentabilidade e é capaz de produzir órteses adequadas clinicamente. Em termos econômicos ela é vantajosa com relação ao custo do material. Por fim, considerando os aspectos do fluxograma proposto as vantagens da aplicação da AM de baixo custo são maximizadas com relação a exploração de aspectos exclusivos da AM.
Palavras-chave: Órteses; Manufatura Aditiva; Baixo Custo; Avaliação; Paralisia Cerebral; Tecnologia Assistiva.

Evaluation of low cost extrusion material additive manufacturing application in the wrist, hand and finger orthoses development for children with cerebral palsy
Abstract: The application of Additive Manufacturing (AM) for the design of personalized orthoses has been identified as a way to modernize the process and the product. Traditional models have problems related to discomfort, dimensional imprecision and cost of materials. The manufacturing process is handmade and limited in terms of allowing customization. The wrist and hand orthoses are an assistive technology (TA) supporting the treatment of orthopedic disorders of the upper limb in Cerebral Palsy (CP). International studies on BF and orthoses are based on the application of high-cost technologies and do not address the specificity of CP. Thus, the objective of this work was to evaluate whether low-cost AM technology based on extrusion of materials is appropriate to produce wrist, hand and finger orthoses for people with CP. For this, a reference model was built to evaluate the orthoses produced by AM. Wrist, hand and finger orthoses for CP were developed and evaluated using the proposed model. The model also helped to define requirements for the redesign of the same orthosis model, using low-cost AM. To support the redesign of orthoses by AM, a conceptual flowchart was developed. The reference model for evaluation was constituted with seven dimensions: clinical suitability, user preferences, physical characteristics, production, service, sustainability and economic factors. The evaluation of the application of low-cost breastfeeding in four cases of children with CP showed that the generated orthoses are clinically adequate, correspond to the user's preferences, have similar physical characteristics to the traditional ones, were produced with minimal waste and with advantages related to personalization. The material used was Polylactic Acid (PLA) which is recyclable and is 82% less than traditionally used. On the other hand, the lack of service networks for production and maintenance outside research contexts was observed as challenges for the application of BF in this context. The need for specialized staff and the initial investment make the cost high, requiring further studies on the economic impact. The redesign of the orthosis, allowed the exploration of low-cost AM in an innovative way, showing that the value of the orthosis for AM can be higher because it provides attributes that cannot be obtained by traditional processes. It is concluded that the application of low-cost AM for the production of wrist, hand and finger orthoses for PC is technologically feasible, has advantages with respect to personalization, sustainability and is capable of producing clinically adequate orthoses. In economic terms it is advantageous in relation to the material cost. Finally, considering the aspects of the proposed flowchart, the advantages of applying low-cost AM are maximized in relation to the exploration of exclusive aspects of AM.
Keywords: Orthoses; Additive Manufacturing; Low cost; Evaluation; Cerebral Palsy; Assistive Technology.


Lista de publicações: FERNANDES, B.; FOGGIATTO, J.; POIER, P. USO DA IMPRESSÃO 3D NA FABRICAÇÃO DEÓRTESES - UM ESTUDO DE CASO - Atalho. In: Fourth International Conference on Integration of Design, Engineering and Management for innovation., SC- Florianópolis. Anais... SC- Florianópolis: 2015.


ULBRICHT, L. ; KOCHAKE, T. ; PERESSUTE, A. ; FOGGIATTO, J. A. ; POIER, H. P. . Inovação tecnológica aplicada a manufatura de órteses customizadas de baixo custo para crianças com paralisia cerebral que utilizam o SUS: avaliação das órteses. In: 34º Seminário de Extensão Universitária da Região Sul - SEURS, 2016, Cambouriu. 34º SEURS, 2016. v. 1. p. 1350-1355.

WEIGERT, M. C. ; POIER, H. P. ; ROSENMANN, G. C. ; FOGGIATTO, J. A. ; VOLPATO, N. . Indirect 3D scanning of the foot plant - comparison between a medium and low-cost tools. In: ISPE International Conference on Transdisciplinary Engineering, 2016, Curitiba. ISPE International Conference on Transdisciplinary Engineering, 2016.

WEIGERT, M. C. ; ROSENMANN, G. C. ; POIER, H. P. ; FOGGIATTO, J. A. ; OKIMOTO, M. L. ; ULBRICHT, L. . Desenvolvimento e Fabricação por Manufatura Aditiva de Adaptador de Escrita para Aluno com Paralisia Cerebral. In: 1º CBTA. Congresso Brasileiro de Pesquisa e desenvolvimento em Tecnologia Assistiva: Engenharia e Design, 2016, Curitiba. ANAIS DO 1º CBTA CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM TECNOLOGIA ASSISTIVA: ENGENHARIA E DESIGN, 2016. v. 1.


Fernandes, B.O. ; FOGGIATTO, J. A. ; POIER, H. P. . USO DA IMPRESSÃO 3D NA FABRICAÇÃO DE ÓRTESES: UM ESTUDO DE CASO. In: Fourth International Conference On Integration Of Design, Engineering And Manegement For Inovation, 2015, Florianópolis. IDEMI 2015, 2016.


DOURADO, JVLS; POIER, PH; ARCE, RP; FOGGIATTO, JÁ. PROPOSTA DE SISTEMAS DE FIXAÇÃO PARA ÓRTESES DE BAIXO CUSTO PRODUZIDAS POR MANUFATURA ADITIVA. (F. O. Medola, L. C. Paschoarelli, Eds.) In: CONGRESSO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA ASSISTIVA, BAURU. Anais... BAURU: Canal 6 Editora, 2018.

ROSENMANN, GC.; WEIGERT, MC.; POIER, H.; FOGGIATTO, JA.; OKIMOTO, ML; VOLPATO, N. ULBRICHT, L. Development and evaluation of low-cost custom splint for spastic hand by additive manufacturing. Advances in Intelligent Systems and Computing, v. 588, p. 701–711, 2018.

 

Obs: Esta defesa será realizada exclusivamente através de videoconferência, caso tenha interesse em acompanhar, entre em contato com o orientador com pelo menos 24 horas de antecedência da data de realização.