BRPI1003549B1 - Processo de obtenqao de estrutura tridimensional de prototlpos e/ou implantes confeccionados a partir do poli (3- hidroxibutirato) (phb) por meio da tecnica de prototipagem rapida com tecnologia de sinterizaqao seletiva a laser - Google Patents
Processo de obtenqao de estrutura tridimensional de prototlpos e/ou implantes confeccionados a partir do poli (3- hidroxibutirato) (phb) por meio da tecnica de prototipagem rapida com tecnologia de sinterizaqao seletiva a laser Download PDFInfo
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Abstract
processo de obtenção de estruturação tridimensional de protótipos e ou implantes confeccionados de matérias primas biodegradáveis, por meio de técnica de prototipagem rápida com tecnologia de sinterização seletiva a laser embarcada, protótipo e ou implante biodegradável e subproduto resíduo biodegradável resultantes representado por uma solução inventiva na indústria e comércio de manufatura de toda sorte de protótipos e ou implantes, onde ao final do processo de manufatura é obtido como produto principal um protótipo biodegradável e como subproduto, material residual biodegradável, onde o protótipo biodegradável traz em sua estrutura tridimensional todas as propriedades previamente definidas em especificação de engenharia e ou marketing, diferenciando-se pelo fato de que tanto o subproduto residual como o produto protótipo propriamente dito, podem ser descartados diretamente na natureza, sem prejuízo da mesma, haja vista que serão decompostos e absorvidos pelo meio ambiente em breve espaço de tempo, sendo que para viabilizar tais predicados foi eleito o material biodegradável do grupo polihidroxialcanoatos (pha), onde em específico para a definição dos parâmetros de operação para a tecnologia de sinterização seletiva a laser (selective laser sintering - sls) foi idealizado processo de manufatura, com parâmetros de processo de equipamento e sinterização do protótipo adequados ao uso de material biodegradável do tipo poli(3-hidroxibutirato) (phb).
Description
[001] O presente pedido de patente de invenção do título em epígrafe e objeto de descrição e reivindicação desta cártula trata de uma solução inventiva no campo de aplicação ditado pela indústria e comércio de manufatura de toda sorte de protótipos, destinados a suprir necessidades emergentes de ao menos quatro grandes setores de atividades, a saber: 1 Setor acadêmico (P&D e ensino): produção de protótipos de naturezas visual e ou funcional, aplicados em Arqueologia; Paleontologia; Geologia; Antropologia; Biologia molecular; Engenharia e Matemática; 2 Setor de saúde (cirurgias): neste caso merece destaque a possibilidade de produção de implantes, em medicina, medicina veterinária, odontologia e bioengenharia. Ainda dentro do escopo de campo de aplicação do setor de saúde se faz pertinente explicitar particular benefício na área de produção de implantes funcionais (ferramental rápido e manufatura rápida), particularmente implantes de material biodegradável, ou seja, que tem por função prover por algum tempo uma base estrutural (tecnicamente denominados de “Scaffolds”para a consolidação de estruturas a serem regeneradas do corpo animal, com destaque para o setor de implantes ósseos); 3 Setor industrial (P&D): produção de protótipos de naturezas visual e ou funcional, aplicados na indústria Automobilística; Aeroespacial; Eletrodoméstico; Jóias e Brindes e Embalagens dentre outros; e 4 Setor de serviços (design)-, produção de protótipos de naturezas visual e ou funcional, aplicados em artes e arquitetura.
[002] O requerente identificou a necessidade de agregar valor a já consagrada técnica de produção de protótipos, visuais e ou funcionais que faz uso de tecnologia de prototipagem rápida, identificada tecnicamente e também nesta cártula pela sigla “PR”, onde este valor agregado e traduzido pelo ganho no aspecto ecológico, pois nas últimas décadas a demanda pela execução de prototipagem rápida experimentou crescimento em curva exponencial, resultando em uma indústria especializada, de grande pujança que passou a atender a demanda de praticamente todo o setor da indústria e ainda da pesquisa científica.
[003] O correto entendimento da leitura do parágrafo anterior, somente é possível, diante da constatação de que toda atividade desenvolvida pela sociedade leva à geração de material residual, tal como resíduo doméstico, (sólido urbano; industrial, hospitalar, nuclear, de construção e ou demolição), onde o citado resíduo pode ainda ser classificado quanto a sua capacidade de contaminação/poluição.
[004] Desta feita, em tempos contemporâneos é fato concreto que a grande intensidade da atividade industrial da relativamente recente indústria de prototipagem rápida (PR) traz em seu bojo a geração de grande volume de material residual durante o processo de manufatura do protótipo e ou implante funcional. Ainda pertinente ao escopo da geração de resíduos, o requerente traz à luz o fato relevante de que a própria natureza do protótipo o leva ao final do desenvolvimento de produtos a ser matéria passível de descarte e, portanto, em um segundo momento no ciclo de desenvolvimento do produto, o próprio protótipo passa a ser considerado material residual.
[005] Em derradeiro, a leitura dos parágrafos anteriores leva o leitor a consolidar o entendimento de que a atividade frenética de prototipagem rápida resulta em uma necessidade imperativa de solver o problema gerado pela formação de grande volume de resíduo (como resultado da manufatura dos protótipos e posterior perda de utilidade destes), que via de regra, tende a ser descartado diretamente no meio ambiente.
[006] Diante do exposto, quer o requerente ter dado entendimento à real demanda do presente invento, que visa solver o problema de geração de material residual pela indústria de prototipagem rápida, onde uma vez atendida esta demanda, poder-se-á falar em prototipagem rápida com o concorrido e cada vez mais mandatário selo de protótipo/prótese ecologicamente correto.
[007] Em consonância com a demanda do invento, o requerente idealizou um inédito protótipo biodegradável cujo processo de consolidação de sua estrutura tridimensional converge para a geração de resíduos também biodegradáveis, atendendo, assim, o requisito de novidade provida de atividade inventiva, pois não decorre de maneira óbvia ou evidente de outras soluções conhecidas no estado da técnica para protótipos gerados com a técnica de prototipagem rápida, diferenciando-se desta por apresentar melhoria do ponto de vista ecológico e, também, econômico, onde em adição dito processo de obtenção do protótipo biodegradável se vale de aplicabilidade industrial, atendendo ao rigor dos requisitos de patenteabilidade, notadamente como patente de invenção, conforme disposto nos ditames do artigo 8o da Lei N° 9.279.
[008] A fim de propiciar veracidade ao contexto explicitado no tópico de demanda da invenção, será apresentada uma breve explanação sobre o estado da técnica para produtos tecnicamente denominados de “protótipos”, bem como a técnica de prototipagem rápida (PR) com tecnologia Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering- SLS) que norteia a demanda do invento, onde será possível a um técnico com expertise no assunto reconhecer que embora os protótipos frutos de prototipagem rápida atendam a expectativa para uma ferramenta auxiliar na decisão e especificação do novo produto, este poderá reconhecer com as ponderações de ordem econômica e ecológica técnica, seus aspectos limitantes.
[009] Do conceito de Protótipo: tendo como paradigma a atividade de desenvolvimento de novos produtos, é possível definir protótipo como uma ferramenta de apoio à consolidação da especificação técnica de um determinado produto, sendo que dita ferramenta nada mais é do que a consolidação física deste produto previamente idealizado, o qual é levado a toda sorte de experimentação e testes, permitindo que sejam revelados e sanados aspectos deficitários de projeto de produto.
[010] Por sua vez, o protótipo pode ser classificado em ao menos duas classes principais, quais seja o protótipo visual, largamente utilizado na definição de design e protótipo funcional, que coloca em prática a funcionalidade idealizada na fase de projeto de produto.
[011] Da técnica convencional aplicada na obtenção de protótipos: em tempos já remotos, os protótipos eram realizados de forma manual, praticamente artesanal, onde por conta desta natureza existia uma demanda de tempo deveras alongada para a consolidação final do protótipo propriamente dito.
[012] Uma vez devidamente analisado por equipes de marketing e de engenharia, o procedimento comum remete a reformas pontuais aplicadas no corpo do protótipo original, atividade esta que demandava novamente grande tempo de execução.
[013] Com o desenvolvimento da indústria a demanda por novos produtos percebeu mudança de patamar, fazendo com que o alongado tempo de execução de um protótipo se tornasse um dos “gargalos” significativos no ciclo de desenvolvimento de novos produtos.
[014] Para contornar o “gargalo” identificado, a indústria de manufatura de protótipos passou a contar com tecnologia de manufatura provida de automação, onde a atividade manual foi progressivamente sendo substituída por ferramentas de apoio ao projeto e a manufatura, reconhecidas por profissionais que militam na área de desenvolvimento de novos produtos, pelas siglas CAD (Computer Aided Design)e CAM (Computer Aided Manufacturing)respectivamente, sendo que sua realização pede a utilização de um parque de equipamentos diferenciados, como softwares para projetos, e máquinas com tecnologia CNC, por exemplo.
[015] A aplicação desse legado tecnológico convergiu em grande benefício na tomada de decisão, tanto de âmbito estratégico como técnico, dando maior sustentação ao sucesso comercial de novos produtos.
[016] Do paradigma de desenvolvimento da Prototipagem Rápida: embora a utilização de tecnologia CAD/CAM tenha atendido inicialmente a demanda pela manufatura de protótipos, a mesma apresenta restrição no que tange a manufatura de protótipos complexos, onde tal restrição é potencializada quando se tem em vista o tempo demandado para sua obtenção sendo que, para atender à necessidade ancorada no binômio “complexidade-tempo”, foi idealizada a técnica hoje consagrada de prototipagem rápida que traz, como recurso principal, a capacidade de construir “rapidamente” protótipos providos de “formas físicas complexas”, difíceis ou mesmo impossíveis de serem construídas pelas tecnologias primitivas de manufaturar de protótipos.
[017] O modelo digital do protótipo é, primeiramente, fatiado e as suas secções transversais são reproduzidas fisicamente por processos automatizados de construção camada-acamada em matérias-primas apresentadas na forma de pó, sólido ou líquido, sendo que, ao final do processo de prototipagem rápida, é obtida a estrutura tridimensional da matéria-prima utilizada que, por sua vez, é traduzida no protótipo (ou implante funcional) propriamente dito.
[018] Do equipamento utilizado para a prototipagem rápida: para que a técnica dita de prototipagem rápida seja factível, foram desenvolvidos inúmeros equipamentos que, apesar de distintos em sua construtividade, trazem em seu bojo base tecnológica comum, ancorada em cinco dispositivos básicos que funcionam sincronamente sob o comando do computador que são: 1 Uma plataforma de construção que se desloca na direção vertical (eixo z); 2 Um sistema de alimentação da plataforma de construção com a matéria-prima; 3 Feixes aglutinantes-feixes para aglutinação da matéria prima - luz (laser, lâmpada UV), elétrons ou líquido; 4 Respectivos sistemas de controle e varredura horizontal (plano xy) dos feixes aglutinante - jogos de espelhos, jogos de magnetos e uma cabeça impressora; e 5 Um computador munido de um software de fatiamento dos modelos virtuais e um software de controle automatizado do processo.
[019] Da forma de apresentação das matérias-primas utilizadas na prototipagem rápida: preliminarmente o requerente traz à luz o fato relevante de que a alimentação do equipamento de prototipagem rápida pode se dar pelo uso de matéria-prima em estado sólido, ou liquido (fluídico) ou ainda em forma de pó, onde para efeito de consolidação do entendimento da demanda desta patente de invenção, apenas a matéria-prima em estado de pó será tratada em profundidade, haja vista que a substituição das atuais matérias-primas em pó utilizadas (polímero, compósito, metal e cerâmica) ancora a consolidação do pleito de reivindicação de privilégio.
[020] Da Prototipagem Rápida fazendo uso de matérias-primas em pó: as tecnologias de prototipagem rápida que utilizam pó como matéria-prima têm quatro características básicas que são: 1 O suporte da peça é o próprio pó; 2 O pó é espalhado e comprimido por um rolo sobre uma plataforma de construção que vai ficando confinado num volume geralmente de secção quadrada; 3 A atmosfera de processo é inerte; 4 Temperaturas acima da temperatura ambiente são aplicadas em diferentes regiões dos equipamentos, exigindo condições especiais de controle devido aos compromissos térmicos que devem ser atendidos para evitar problemas como empenamento da peça e degradação de matéria-prima (caso especial de polímeros).
[021] Das tecnologias utilizadas para prototipagem rápida com matéria prima em pó: embora existam inúmeras tecnologias desenvolvidas para tornar factível a técnica de prototipagem rápida, para efeito de consolidação do entendimento da demanda desta patente de invenção, o requerente elege a tecnologia de sinterização seletiva a laser, também conhecida pela sigla em inglês “SLS” (Selective Laser Sintering)notadamente a tecnologia mais estabelecida industrial e comercialmente. Desta forma, tal como será revelado em tópicos de proposta do invento e detalhamento do invento, o requerente fez uso da mesma para definir a característica distintiva mandatária para os parâmetros de operacionalização desta tecnologia que viabiliza a obtenção de um protótipo (ou implante) fazendo uso de matéria-prima em pó alternativa àquelas até então utilizadas (polímero, compósito, metal e cerâmica).
[022] 1a. Primeiro problema: embora a prototipagem rápida com matéria prima em pó traga em seu bojo resultados consistentes sob a ótica da obtenção de protótipos (de naturezas visual e funcional), o crescimento de sua demanda passa a configurar um primeiro problema de ordem ecológica, pois o crescente volume de protótipos produzidos gera um efeito diretamente proporcional na quantidade de material residual descartado na natureza quer quando da manufatura dos protótipos como pelo seu consequente descarte, após cumprir com sua função de ferramenta auxiliar no desenvolvimento de novos produtos.
[023] 1b. Da causa do primeiro problema: para um correto entendimento do problema de geração de matéria residual quando da prática de prototipagem rápida, se faz mandatária a compreensão da forma como a matéria prima em pó é aplicada, onde esta é tecnicamente classificada em dois tipos básicos, sendo o primeiro destinado a estrutura tridimensional do “protótipo” propriamente dito, por meio de sinterização, e neste caso este será objeto de descarte em sua integralidade após sua efetiva utilização.
[024] Por sua vez, a segunda maior fonte de geração de material descartado reside no resíduo gerado durante a operação de conformação da estrutura tridimensional pela técnica de prototipagem rápida, onde esta é gerada pelo segundo tipo de matéria-prima em pó, tecnicamente denominada de material de suporte, também chamado de material de sacrifício, pois é utilizado apenas para sustentar a estrutura tridimensional à medida que sua construção progride onde, uma vez consolidado o protótipo em sua integralidade tridimensional, este material de sacrifício é removido em etapa de pós- processo para liberar o protótipo, sendo considerado assim um material residual resultante.
[025] 2a. Segundo problema: a tecnologia contemporânea para execução da técnica de prototipagem rápida, quando analisada sob o ponto de vista econômico, revela que dita atividade pode ter sua viabilidade comprometida em função de um possível custo proibitivo da matéria prima em pó, notadamente a de natureza polimérica e, especificamente, o nylon.
[026] 2b. Da causa do segundo problema: pode ser explicado pelo fato de que notadamente a matéria prima em pó de natureza polimérica é refém das oscilações de custo tipicamente apreciada em produtos definidos derivativos das “commodities”,em específico o “petróleo”, onde as oscilações de custo se refletem de forma direta no custo da execução de prototipagem rápida.
[027] Diante do exposto no tópico de fundamentos da invenção, o requerente idealizou um novo processo de manufatura de protótipos (de natureza visual e ou funcional) e implantes funcionais, onde para tal lança mão de forma inédita de matéria prima em pó, esta de natureza biodegradável, ao que para uma forma de realização preferida, dita matéria prima foi definida como sendo o poli(3-hidroxibutirato) (PHB), cuja estrutura molecular é representada por:
[028] Por sua vez, pede adequação de parâmetros típicos da tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering - SLS), amplamente utilizada para execução da técnica de prototipagem rápida, consolidando a estrutura tridimensional do protótipo agora de natureza biodegradável sem, no entanto, prejuízo das propriedades estruturais observadas em prototipagem rápida que faz uso de matéria prima em pó convencional, em especial de natureza polimérica como o nylon por exemplo.
[029] Da característica distintiva do invento: é traduzida na forma de um protótipo (ou implante funcional) biodegradável, de natureza visual e ou funcional, ferramental ou ainda de manufatura onde em adição, desta feita sob a óptica do processo de prototipagem rápida, é aferida a formação de material residual de natureza biodegradável, podendo ambos, produto e subproduto (resíduo) serem descartados na natureza, pois serão devidamente degradados e absorvidos pelo meio ambiente, sem- prejuízo do equilíbrio ecológico.
[030] Da matéria prima biodegradável: para consolidar a característica distintiva, se faz pertinente apresentar conceitualmente o tipo material biodegradável onde, para efeito do pleito inicial desta patente, o requerente elegeu o polímero pertencente ao grupo dos polihidroxialcanoatos (PHA) que são poliésteres acumulados por microorganismos na forma de grânulos intracelulares onde, em especial, dentro deste grupo o requerente elegeu o biopolímero poli(3-hidroxibutirato) (PHB) para consolidar a nova aplicação e geração dos protótipos biodegradáveis lançando mão da tecnologia de sinterização seletiva a laser.
[031] O poli(3-hidroxibutirato) (PHB) é um biopolímero produzido por decomposição bacteriana de plantas, sendo especificamente um poliéster natural cuja produção é feita pelo cultivo da bactéria Alcaligenes eutrophus,atualmente chamada de Cupriavidus Necator, obtida em um meio de cultura com a sacarose presente no açúcar. A sacarose é transformada em glicose para alimentar as bactérias. Por sua vez, a cadeia de carbono da glicose é transformada pela bactéria no poli(3-hidroxibutirato) (PHB).
[032] O requerente sinaliza ainda para o fato relevante de que as propriedades termoplásticas do biopolímero poli(3-hidroxibutirato) (PHB) permitem, após sua extração do interior da célula produtora (mediante o uso de solventes orgânicos), que sejam purificados e processados, gerando um produto biodegradável, compostável e biocompatível.
[033] Em derradeiro, deve ser ressaltado que a vantagem econômica na utilização do biopolímero poli(3-hidroxibutirato) (PHB) é particularmente potencializada em países como o Brasil, cuja matriz energética vive atualmente a virtuose na produção de metanol, e por consequência o custo deste biopolímero será deveras reduzido, graças a sua farta obtenção oriunda da cultura de cana-de-açúcar.
[034] A fim de complementar, o relatório descritivo do presente pedido de patente de invenção está descrito de modo a obter uma melhor compreensão das características técnicas do presente invento, assim como a apresentação e o descritivo das figuras que revelam de forma ilustrativa, a obtenção de uma estrutura tridimensional por técnica de prototipagem rápida, bem como um esquema construtivo de um modelo de equipamento com tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering- SLS) com o intuito de prover melhor entendimento dos parâmetros operacionais e lógica funcional que definem a consolidação do processo de prototipagem rápida aplicada com este tipo de tecnologia, ressaltando-se que estas figuras são meramente exemplos, não sendo intencionados a limitar o escopo do invento, este sim limitado apenas ao explicitado no quadro reivindicatório, onde: A Figura 1 é uma representação ilustrativa (Volpato 2007) de uma etapa inicial do processo de conformação de uma estrutura tridimensional que converge para a obtenção de um protótipo ou implante; A Figura 2 é uma representação ilustrativa (Volpato 2007) de uma etapa final do processo de conformação de uma estrutura tridimensional que converge para a obtenção de um protótipo ou implante; A Figura 3 é um esquema construtivo de um modelo de equipamento com tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering - SLS)”.
[035] A seguinte descrição detalhada deve ser lida e interpretada com referência aos desenhos e esquema construtivos apresentados.
[036] Do campo de aplicação o requerente entende que, para um melhor entendimento do invento, é apresentada através das figuras 1 e 2 respectivamente, onde é revelado um protótipo [Pr], obtido pela técnica de prototipagem rápida, traduzida na conformação progressiva pela formação e sobreposição de camadas [Ca].
[037] Da base tecnológica para a técnica de prototipagem rápida: preliminarmente, o requerente explicita que, embora o equipamento em sua configuração construtiva não seja objeto de reivindicação no pleito da patente de invenção, se faz mandatária sua descrição no sentido de consolidar o entendimento da valoração do efeito prático final obtido do ponto de vista ecológico, pois dá ao leitor a devida visão da grandeza do volume de matéria prima em pó efetivamente sinterizada e matéria de sacrifício; que é o resíduo da operação da tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering - SLS)”
[038] Com o exposto, a apreciação da Figura 3 revela o conceito construtivo e funcional de um equipamento para execução de prototipagem rápida, notadamente um equipamento de Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering- SLS), que foi utilizado como paradigma no desenvolvimento da obtenção do inédito protótipo [Pr] conformado por material biodegradável, notadamente o poli(3-hidroxibutirato) (PHB), onde para tal se fez mandatária a definição de inéditos valores para os parâmetros operacionais que norteiam a obtenção de protótipos [Pr] por técnica de prototipagem rápida, que trazem em seu bojo as mesmas características técnicas/estruturais verificadas em protótipos conformados em material polimérico, como nylon por exemplo.
[039] O conceito construtivo de um equipamento de prototipagem rápida com tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering - SLS) pode ser entendido pelo conjunto dos componentes revelados através da figura 3: - Câmara de construção (A): formada por um receptáculo cujo interior percebe uma mesa móvel (a1), acionada por meio de um pistão (a3), onde dita câmara (A) é envolta em todo seu contorno por uma componente cinta de aquecimento (a2). A mesa móvel (at) tem por função receber de forma sequencial a matéria-prima em pó (Mp), oriunda da(s) câmara(s) de alimentação (B), onde durante o processo de sinterização esta passa a suportar o volume de construção (volume de matéria-prima em pó (Mp) e volume de matéria prima já solidificada pelo processo de sinterização (Mp1); - Câmara(s) de alimentação (B): formadas por um receptáculo provido de uma mesa móvel (b1) acionada por meio de um pistão (b2), sobre a qual é depositado um volume de matéria-prima em pó (Mp); - Rolo de espalhamento (Ro): disposto na parte superior das bordas das câmaras de construção (A) e alimentação (B), onde este percorre linearmente todas as bordas, de tal forma que promove a distribuição de volume de matéria-prima em pó (Mp) do interior da(s) Câmara(s) de alimentação (B) para o interior da câmara de construção (A); - Aquecedor elétrico (Aq): disposto de forma suspensa sobre toda a área das entradas das câmaras de construção (A) e alimentação (B); - Scanner (Sc): disposto imediatamente acima da câmara de construção (A), e tem por função receber o feixe de laser (Ls); que é direcionado para mesa móvel (at); devidamente preenchida com um volume de matéria-prima em pó (Mp); e - Câmara(s) de coleta (C): formadas por um receptáculo cujo interior é depositado um volume de matéria-prima em pó residual (Re), também tecnicamente denominada de material de sacrifício.
[040] Para consolidar a obtenção de protótipo/prótese biodegradável e ainda material residual também biodegradável, notadamente oriundo da matéria tecnicamente denominada de “matéria de sacrifício”, o requerente idealizou um inédito processo de manufatura, regido por etapas sequenciais abaixo reveladas.
[041] A. Configuração do Equipamento: - Preparo da matéria prima em pó (1): peneiramento de pó de poli(3- hidroxibutirato ) (PHB) em peneira com furos de 80 micras - Carregamento da câmara de alimentação (2): introdução de volume de pó de poli(3- hidroxibutirato) (PHB) peneirado no interior das câmaras de alimentação (B); - Configuração de parâmetros operacionais (3): a Temperatura da(s) câmara(s) de alimentação do pó, na faixa de 40-50 °C; b Temperatura do volume de construção: o volume de matéria prima em pó de sacrifício (Mp) e a matéria-prima solidificada pelo processo de sin (Mp1) são aquecidos à temperatura na faixa de 80 a 100 °C; c Potência do laser: 10-13 watts; d Velocidade do rolo: 77 - 178 mm/s; e Sentido de varredura do laser: em x (direção de espalhamento do rolo (Ro); f Espaçamento da varredura do laser: na faixa compreendida entre 0,15 a 0,25 mm; g Espessura das camadas da peça: na faixa compreendida entre 0,10 a 0,18 mm; h Alimentação da câmara de construção (4): que consiste na deposição de camadas de biomaterial poli(3-hidroxibutirato) (PHB);
[042] B. Pré-aquecimento do biomaterial (1): onde a matéria-prima em pó na forma de poli(3-hidroxibutirato) (PHB) é aquecida na faixa de temperatura de 40-50 °C; a Deposição de camadas de isolamento (2): consiste na deposição de 50 camadas de isolamento formadas pelo espalhamento, via rolo de espalhamento (Ro) de volume pó de biomaterial poli(3- hidroxibutirato) (PHB) devidamente aquecido, b Sinterização seletiva do pó (3): onde o volume de biomaterial poli(3-hidroxibutirato) (PHB) devidamente aquecido em atmosfera inerte com fluxo de nitrogênio fixado em 1m3/hora, à temperatura na faixa de 80 a 100° C, recebe um feixe de laser (Ls) oriundo do scanner (Sc) que fornece a energia necessária para sinterizar as partículas d e poli(3- hidroxibutirato) (PHB), limitado à potência de 10 a 13 W e cujo espaçamento de varredura é fixado na faixa de 0,15 - 0,25 mm; c Consolidação da peça com estrutura tridimensional (4): consiste na alternância entre a deposição das camadas de poli(3-hidroxibutirato) (PHB), e a sinterização seletiva até que o objeto físico 3D esteja terminado; e d Liberação da estrutura tridimensional (5): consiste na remoção do pó não sinterizado (material de sacrifício) com aspirador de pó, pincel e jatos de ar para liberação da peça.
[043] Do inédito protótipo biodegradável: ao final do processo de prototipagem rápida por meio de tecnologia de sinterização seletiva a laser, é obtida uma peça com estrutura tridimensional em poli(3- hidroxibutirato) (PHB), que traz em seu bojo as características de ordem visual e ou funcional previamente especificadas para o desenvolvimento de um produto em específico, onde ao final de sua utilidade poderá ser descartado na natureza sem prejuízo ecológico haja vista que o mesmo sofrerá processo natural de degradação.
[044] Do inédito resíduo biodegradável: ao final do processo de prototipagem rápida por meio de tecnologia de sinterização seletiva a laser, é obtido um resíduo em pó de poli(3-hidroxibutirato) (PHB), não sinterizado, conhecido como matéria de sacrifício, sendo distinto por se tratar de material de sacrifício biodegradável (Re) que é recolhido ao interior da(s) câmara(s) de coleta (C) também descartado na natureza sem prejuízo ecológico haja vista que o mesmo sofrerá processo natural de degradação.
[045] A forma de realização descrita para o produto protótipo conformado por estrutura tridimensional em poli(3-hidroxibutirato) (PHB) e processo de prototipagem rápida com tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering - SLS) para obtenção de estrutura tridimensional em poli(3-hidroxibutirato) (PHB), neste tópico de detalhamento construtivo do invento são fornecidos apenas a titulo de exemplo. Alterações, modificações e variações podem ser realizadas para outras quaisquer formas de realização construtivas particulares por aqueles com habilidade na arte sem, no entanto, divergir do objetivo revelado no pedido de patente, o qual é exclusivamente definido pelas reivindicações anexas.
Claims (1)
1. PROCESSO DE OBTENÇÃO DE ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DE PROTÓTIPOS E/OU IMPLANTES CONFECCIONADOS A PARTIR DO POLI (3- HIDROXIBUTIRATO) (PHB) POR MEIO DA TÉCNICA DE PROTOTIPAGEM RÁPIDA COM TECNOLOGIA DE SINTERIZAÇÃO SELETIVA A LASER caracterizado pelo protótipo [Pr] ou implante, ser composto por uma estrutura tridimensional em biomaterial sintetizado consistindo de poli(3-hidroxibutirato) (PHB) e resíduo biodegradável oriundo de material de sacrifício biodegradável [Re] também consistindo de poli(3- hidroxibutirato) (PHB), o dito processo que compreende as seguintes etapas: Etapa A. Configuração do Eguipamento: Preparo da matéria prima em pó (1): peneiramento de pó de poli(3- hidroxibutirato) (PHB) em peneira com furos de 80 micras; Carregamento da câmara de alimentação (2): introdução de volume de pó de poli(3-hidroxibutirato) (PHB) peneirado no interior das câmaras de alimentação (B); Configuração de parâmetros operacionais (3): Temperatura da(s) câmara(s) de alimentação do pó, na faixa de 40 - 50 °C; Temperatura do volume de construção: o volume de matéria prima em pó de sacrifício (Mp) e a matéria-prima sinterizada (Mp1) é aquecido à temperatura na faixa de 80 a 100 °C; Potência do laser: 10-13 watts; Velocidade do rolo: 77 -178 mm/s; Sentido de varredura do laser: em x (direção de espalhamento do rolo (Ro); Espaçamento da varredura do laser: na faixa compreendida entre 0,15 a 0,25 mm; Espessura das camadas da peça: na faixa compreendida entre 0,10 a 0,18 mm; Alimentação da câmara de construção (4): que consiste na deposição de camadas de biomaterial poli(3-hidroxibutirato) (PHB); Etapa B: Pré-aquecimento do biomaterial (1): onde a matéria-prima em pó na forma de poli(3-hidroxibutirato) (PHB) é aquecida na faixa de temperatura de 40 - 50 °C; Deposição de camadas de isolamento (2): consiste na deposição de 50 camadas de isolamento formadas pelo espalhamento, via rolo de espalhamento (Ro) de volume pó de biomaterial poli(3- hidroxibutirato) (PHB) devidamente aquecido; Sinterização seletiva do pó (3): onde o volume de biomaterial poli(3- hidroxibutirato) (PHB) devidamente aquecido em atmosfera inerte com fluxo de nitrogênio fixado em 1m3hora, à temperatura na faixa de 80 a 100 °C, recebe um feixe de laser (Ls) oriundo do scanner (Sc) que fornece a energia necessária para sinterizar as partículas de poli(3- hidroxibutirato) (PHB), limitado à potência de 10 a 13 watts e cujo espaçamento de varredura é fixada na faixa de 0,15 - 0,25 mm; Consolidação da peça com estrutura tridimensional (4): consiste na alternância entre a deposição das camadas de poli(3-hidroxibutirato) (PHB), e a sinterização seletiva até que o objeto físico 3D esteja terminado; e Liberação da estrutura tridimensional (5): consiste na remoção do pó não sinterizado (material de sacrifício) com aspirador de pó, pincel e jatos de ar para liberação da peça.
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