ISEL - Engenharia Mecânica
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Browsing ISEL - Engenharia Mecânica by Subject "3D printing"
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- 3D printing of abdominal immobilization masks for therapeutics: dosimetric, mechanical and financial analysisPublication . Duarte, Jessica; Loja, M.A.R.; Portal, Ricardo; Vieira, Lina OliveiraMolding immobilization masks is a time-consuming process, strongly dependent on the healthcare professional, and potentially uncomfortable for the patient. Thus, an alternative sustainable automated production process is proposed for abdominal masks, using fused deposition modelling (FDM) 3D printing with polylactic acid (PLA). Radiological properties of PLA were evaluated by submitting a set of PLA plates to photon beam radiation, while estimations of their mechanical characteristics were assessed through numerical simulation. Based on the obtained results, the abdominal mask was 3D printed and process costs and times were analyzed. The plates revealed dose transmissions similar to the conventional mask at all energies, and mechanical deformation guarantees the required immobilization, with a 66% final cost reduction. PLA proved to be an excellent material for this purpose. Despite the increase in labour costs, a significant reduction in material costs is observed with the proposed process. However, the time results are not favorable, mainly due to the printing technique used in this study.
- Desenvolvimento de uma cabeça de maquinagem para uma impressora 3D FDM de 5 eixosPublication . Kolyuda, Volodymyr; Carvalho, André Rui Dantas; Bragança, Ivo FerreiraAtualmente as tecnologias de manufatura aditiva estão em crescente desenvolvimento e aplicadas em diversas áreas. Esta rápida expansão requer numerosas abordagens de produção e adaptação quanto à taxa de produção das peças. Dentro das diferentes tecnologias de manufatura aditiva a que possui um maior relevo atualmente, é a deposição de filamentos fundidos devido à disponibilidade de máquinas compatíveis, custo e simplicidade de conceito. Muitas vezes os requisitos para este tipo de fabrico consistem em grande qualidade dimensional para aplicações específicas. Por exemplo, algumas marcas de automóveis utilizam peças impressas com deposição de filamentos fundidos para segurar e centrar os logótipos e encaixes das matrículas. Esta tarefa requer tolerâncias apertadas para que as peças manipuladas encaixem nas peças de centragem. Foi proposto um projeto para uma célula robótica com a função de deposição de filamentos fundidos e maquinação a partir de qualquer orientação e com tolerâncias dimensionais e de superfície requeridas. Esta célula é composta por um robô de 5-eixos com uma cabeça removível. Este robô necessita de trocar automaticamente a cabeça entre as funções de impressão e maquinação, ou seja, esta tarefa tem de ser efetuada sem intervenção humana. Este projeto tem o foco na cabeça de maquinagem para o robô e o mecanismo que vai permitir a troca automática entre maquinagem e impressão.
- Estudo do efeito dos parâmetros de impressão 3D na resistência mecânica de peças impressasPublication . Pereira, André Laranjeira; Mendes, Mário José Gonçalves Cavaco; Silva, Teresa Moura eEsta dissertação teve como objetivos principais o estudo da influência de alguns parâmetros de impressão 3D nas propriedades mecânicas das peças impressas em PLA (Polyacitic Acid), bem como a avaliação do efeito que a reciclagem do material impresso e diferentes tratamentos térmicos induzem no comportamento mecânico dos componentes impressos. Na primeira parte do trabalho procedeu-se ao estudo e definição de alguns parâmetros de impressão - densidade de enchimento, altura de camada e a orientação de enchimento - com o objetivo de majorar a resistência mecânica das peças impressas. Numa segunda fase desta dissertação estava previsto a realização de pelo menos um ciclo de reciclagem aos provetes utilizados nos ensaios de tração, com o intuito de obter um filamento reciclado para impressão, e verificar possíveis alterações nas propriedades mecânicas. Infelizmente não foi possível realizar estes ciclos de reciclagem devido a limitações da máquina de extrusão disponível, pelo que se optou por adquirir um filamento reciclado comercial e avaliar as propriedades do mesmo face a um material virgem. O trabalho desenvolvido incluiu também um estudo sobre a influência de tratamentos térmicos (usando diferentes tempos e temperaturas) nas propriedades mecânicas das peças impressas em material virgem e reciclado. Os estudos efetuados permitiram concluir que existe influência de todos os parâmetros de impressão estudados na resistência mecânica das peças impressas, com o maior impacto a ser verificado para a densidade de enchimento. Relativamente ao material reciclado comercial verificou-se que a tensão de cedência e extensão na rotura apresentavam melhores resultados face ao material virgem. Por fim, as aplicações dos tratamentos térmicos evidenciaram melhorias nas tensões máximas para todos os casos de estudo
- Radiotherapy-customized head immobilization masks: from modeling and analysis to 3D printingPublication . Loja, Amélia; Craveiro, D. S.; Vieira, Lina Oliveira; Sousa, Eva; Rodrigues, J. A.; Portal, R. J. F.Immobilization devices may be a valuable aid to ensure the improved effectiveness of radiotherapy treatments where constraining the movements of specific anatomical segments is crucial. This need is also present in other situations, specifically when the superposition of various medical images is required for fine identification and characterization of some pathologies. Because of their structural characteristics, existing head immobilization systems may be claustrophobic and very uncomfortable for patients, during both the modeling and usage stages. Because of this, it is important to minimize all the discomforts related to the mask to alleviate patients’ distress and to simultaneously guarantee and maximize the restraint effectiveness of the mask. In the present work, various head immobilization mask models are proposed based on geometrical information extracted from computerized tomography images and from 3D laser scanning point clouds. These models also consider the corresponding connection to a radiotherapy table, as this connection is easily altered to accommodate various manufacturers’ solutions. A set of materials used in the radiotherapy field is considered to allow the assessment of the stiffness and strength of the masks when submitted to typical loadings.