Ensaios de biomateriais e polímeros

Os Sistemas Sonelastic® são uma alternativa prática e com excelente relação custo-benefício para a caracterização não-destrutiva dos módulos de elasticidade de biomateriais e polímeros. A caracterização dos módulos de elasticidade de biomateriais é essencial para a precisão de simulações pelo Método de Elementos Finitos (FEM). Alguns exemplos de biomateriais caracterizáveis são: cerâmica à base de zircônia, cerâmica feldspática, cimento resinoso, ligas de titânio, resina fotopolimerizável e hidroxiapatita.

Corpos de prova de biomateriais
Corpos de prova de biomateriais prontas para serem testados pelos Sistemas Sonelastic® .

Os Sistemas Sonelastic® empregam a Técnica de Excitação por Impulso para a caracterização precisa e não-destrutiva dos módulos elásticos (E, G e coeficiente de Poisson) e do amortecimento de materiais, e estão de acordo com a norma ASTM E1876. A caracterização dos módulos elásticos e do amortecimento revela informações sobre a microestrutura, presença e a evolução de trincas, micro trincas e defeitos no material, bem como sobre transformações de fase, processos de cura e de secagem.


Corpos de prova porosos de titânio (scaffold) e um corpo de prova de poliestireno expandido (EPS / Isopor)
Muitos materiais de difícil caracterização por ensaios mecânicos convencionais são facilmente caracterizáveis empregando a Técnica de Excitação por Impulso com os Sistemas Sonelastic®. Na imagem acima, corpos de prova porosos de titânio (scaffold) e um corpo de prova de poliestireno expandido (EPS / Isopor).

Aplicações específicas

Os Sistemas Sonelastic® possuem uma ampla gama de aplicações no desenvolvimento e no controle de qualidade de biomateriais e polímeros, como:
  • Medição dos módulos elásticos para análises via método dos elementos finitos (FEA/FEM).
  • Estudo da degradação por intempéries.
  • Avaliação do impacto de tratamentos termoquímicos.
  • Estudo da influência da temperatura e de cargas minerais nas propriedades mecânicas.
  • Detecção de defeitos.
  • Acompanhamento de processos de cura e secagem.
  • Controle de qualidade.

Método de Elementos Finitos (FEM/FEA)
Análise por elementos finitos da distribuição de tensões em canais radiculares restaurados realizada a partir dos módulos elásticos mensurados com os Sistemas Sonelastic®. [Imagem adaptada de: Diana H.H. et al. Brazilian Dental Journal (2016) 27(2): 223-227. http://dx.doi.org/10.1590/0103-6440201600666]

Exemplos de aplicações dos Sistemas Sonelastic® relacionadas a biomateriais e polímeros

Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) - UFSCar
Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) - UFSCar

Aplicação: Pesquisa e desenvolvimento de biomateriais metálicos, incluindo metais porosos (scaffolds).
Contato: Prof. Dr. Conrado R. M. Afonso e Prof. Dr. Claudemiro Bolfarini.

Universidade Politécnica de Valência, Escola Técnica Superior de Engenharia Industrial
Universidade Politécnica de Valência, Escola Técnica Superior de Engenharia Industrial

Aplicação: P&D de biomateriais metálicos produzidos via metalurgia do pó.
Contato: Prof. Dr. Vicente Amigó Borrás.

MARELLI Electronic Systems and Powertrain – Indaiatuba
MARELLI Electronic Systems and Powertrain – Indaiatuba

Aplicação: Caracterização de polímeros avançados para a análise por elementos finitos (FEA) e otimização de componentes e sistemas automotivos.
Contato: Eng. Fernando Luiz Windlin.

FORP/USP - Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto
FORP/USP - Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto

Aplicação: Caracterização dos módulos de elasticidade de biomateriais para simulações de distribuição de tensões mecânicas em próteses odontológicas.
Contato: Prof. Dr. Ricardo F. Ribeiro

FOSJC/UNESP - Faculdade de Odontologia de São José dos Campos
FOSJC/UNESP - Faculdade de Odontologia de São José dos Campos

Aplicação: Caracterização dos módulos de elasticidade de biomateriais para o refinamento de simulações e análises pelo método de elementos finitos.
Contato: Prof. Dr. Alexandre Luiz Souto Borges.

Laboratório de Anelasticidade e Biomateriais - DF/UNESP Bauru
Laboratório de Anelasticidade e Biomateriais - DF/UNESP Bauru

Aplicação: P&D de ligas de titânio para próteses e aplicações biomédicas.
Contato: Prof. Dr. Carlos Roberto Grandini.

LaMaV - Laboratório de Materiais Vítreos DEMA/UFSCar
LaMaV - Laboratório de Materiais Vítreos DEMA/UFSCar

Aplicação: Caracterização dos módulos elásticos de vitrocerâmicas e de biovidros.
Contato: Prof. Dr. Oscar Peitl e Prof. Dr. Edgar Dutra Zanotto.

Exemplos de publicações relacionadas a biomateriais e polímeros que empregaram os Sistemas Sonelastic®

Lima, Julia Magalhães Costa et al. CAD-FEA modeling and fracture resistance of bilayer zirconia crowns manufactured by the rapid layer technology. Brazilian Dental Journal, v. 32, n. 3, pp. 44-55, 2021. ISSN 1806-4760. https://doi.org/10.1590/0103-6440202104163.

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MIRANDA, JEAN SOARES; DE CARVALHO, RONALDO LUÍS ALMEIDA; DE CARVALHO, RODRIGO FURTADO; BORGES, ALEXANDRE LUIS S.; BOTTINO, MARCO ANTÔNIO; ÖZCAN, MUTLU; MELO, RENATA MARQUES DE; SOUZA, RODRIGO OTHÁVIO DE ASSUNÇÃO E. Effect of different loading pistons on stress distribution of a CAD/CAM silica-based ceramic: CAD-FEA modeling and fatigue survival analysis. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, v. 94, p. 207-212, 2019. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmbbm.2019.03.011

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