Cabeçote de impressão 3D para biomateriais com múltiplas ponteiras, troca automática e sistema de sucção e pressão por bomba peristáltica
Additive manufacturing, known as 3D printing, is the precursor of many types of research in several areas, becoming a priority in health and biology. Scientists seek to solve the significant problem of the lack of organs and tissues to supply the demand for transplants. Researchers and institutes of...
| Autor principal: | Gasoto, Sidney Carlos |
|---|---|
| Formato: | Tese |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2022
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30058 |
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riut-1-300582022-11-10T06:07:31Z Cabeçote de impressão 3D para biomateriais com múltiplas ponteiras, troca automática e sistema de sucção e pressão por bomba peristáltica 3D print head for biomaterials with multiple tips, automatic change and suction and pressure system by peristaltic pump Gasoto, Sidney Carlos Schneider Júnior, Bertoldo https://orcid.org/0000-0002-7240-9652 http://lattes.cnpq.br/3675060302477169 Setti, João Antônio Palma https://orcid.org/0000-0003-0659-1297 http://lattes.cnpq.br/5231547788496074 Schneider Júnior, Bertoldo https://orcid.org/0000-0002-7240-9652 http://lattes.cnpq.br/3675060302477169 Foggiatto, José Aguiomar https://orcid.org/0000-0001-5393-3654 http://lattes.cnpq.br/8013863352635494 Rodrigues, Luiz Carlos de Abreu http://lattes.cnpq.br/2048224805097773 Hara, Marcos Santos http://lattes.cnpq.br/8070220022292930 Canciglieri Junior, Osiris https://orcid.org/0000-0002-8503-9275 http://lattes.cnpq.br/9598512164868745 Manufatura aditiva Impressão tridimensional Materiais biomédicos Bioengenharia Biopolímeros Processo de extrusão Raspberry Pi (Computador) Impressão tridimensional - Custos Engenharia de protótipos Additive manufacturing Three-dimensional printing Biomedical materials Bioengineering Biopolymers Extrusion process Raspberry Pi (Computer) Three-dimensional printing - Costs Prototypes, Engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA Engenharia Elétrica Additive manufacturing, known as 3D printing, is the precursor of many types of research in several areas, becoming a priority in health and biology. Scientists seek to solve the significant problem of the lack of organs and tissues to supply the demand for transplants. Researchers and institutes often have difficulty accessing equipment due to their high cost. This research shows an integrable platform, called a head, for the uniform deposition of biomaterials, with the ability to change up to 15 tips automatically. Through a systematic search of articles published in Spacenet, Web of Science, Scopus databases, and patents in Google Patents, INPI, and other international bodies, it became evident that the technology is expanding and demands a lot of research due to the low number of publications. An auto-change head system adjacent to a peristaltic pump, developed to reduce pulsation and achieve high precision in displacing low viscosity liquids and gels, was built and installed on a 3D printer. Was used the Marlin firmware as the bioprinter’s operating system, and was implemented tool change control algorithms, tip center location, and Z height. On a Raspberry Pi 3B with a camera and WiFi communication. The extrusion tests performed by the author use Vick Vaporub® and a water preparation with corn starch and vegetable triacylglycerol derived from corn, obtaining 40 layers of 0.2 mm in different printing forms. The cost of producing the prototype is attractive, in addition to allowing low-value supplies, such as micropipette tips and disposable syringes, the development of bioinks, biocompatible hydrogels, and biological tissues in three dimensions. The device proposed was forwarded to the invention patent filing with the responsible body in Brazil. Conhecida como impressão 3D, a manufatura aditiva é a precursora de muitas pesquisas em diversas áreas, tornando-se uma prioridade na área da saúde e biologia. Cientistas buscam resolver o grande problema da falta de órgãos e tecidos para suprir a demanda por transplantes e muitas vezes, pesquisadores e institutos têm dificuldade de acesso aos equipamentos devido ao custo elevado destes. Esta pesquisa mostra uma plataforma integrável, denominada cabeçote, para a deposição uniforme de biomateriais, com capacidade de troca automática de até 15 ponteiras. Através de busca sistemática em artigos publicados nas bases de dados Spacenet, Web of Science, Scopus e patentes em Google Patents, INPI e outros órgãos internacionais, ficou evidenciado que a tecnologia se encontra em expansão e demanda muita pesquisa em razão do baixo número de publicações. Um sistema de cabeçote com troca automática, adjacente a uma bomba peristáltica, desenvolvida para reduzir a pulsação e obter alta precisão no deslocamento de líquidos e géis de baixa viscosidade, foram construídas e instaladas em uma impressora 3D. Foi utilizado como sistema operacional da bioimpressora o firmware Marlin, sendo implementados os algoritmos de controle de troca de ferramenta, localização do centro da ponteira e altura Z. Para o envio do código G e controle manual da bioimpressora, foi utilizado o aplicativo Octoprint PI instalado em um Raspberry Pi 3B com câmera e comunicação WiFi. Os testes de extrusão executados pelo autor, utilizam Vick Vaporub® e um preparado de água com amido de milho e triacilglicerol vegetal derivado de milho, obtendo 40 camadas de 0,2 mm em diferentes formas de impressão. O custo da produção do protótipo é atrativo, além de permitir o uso de suprimentos de baixo valor, como as ponteiras de micropipeta e seringas descartáveis, o desenvolvimento de biotintas, hidrogéis biocompatíveis e tecidos biológicos em três dimensões. O dispositivo proposto foi encaminhado para o depósito de patente de invenção junto ao órgão responsável no Brasil. 2022-11-09T18:17:03Z 2022-11-09T18:17:03Z 2022-08-29 doctoralThesis GASOTO, Sidney Carlos. Cabeçote de impressão 3D para biomateriais com múltiplas ponteiras, troca automática e sistema de sucção e pressão por bomba peristáltica. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30058 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial UTFPR |
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Additive manufacturing, known as 3D printing, is the precursor of many types of research in several areas, becoming a priority in health and biology. Scientists seek to solve the significant problem of the lack of organs and tissues to supply the demand for transplants. Researchers and institutes often have difficulty accessing equipment due to their high cost. This research shows an integrable platform, called a head, for the uniform deposition of biomaterials, with the ability to change up to 15 tips automatically. Through a systematic search of articles published in Spacenet, Web of Science, Scopus databases, and patents in Google Patents, INPI, and other international bodies, it became evident that the technology is expanding and demands a lot of research due to the low number of publications. An auto-change head system adjacent to a peristaltic pump, developed to reduce pulsation and achieve high precision in displacing low viscosity liquids and gels, was built and installed on a 3D printer. Was used the Marlin firmware as the bioprinter’s operating system, and was implemented tool change control algorithms, tip center location, and Z height. On a Raspberry Pi 3B with a camera and WiFi communication. The extrusion tests performed by the author use Vick Vaporub® and a water preparation with corn starch and vegetable triacylglycerol derived from corn, obtaining 40 layers of 0.2 mm in different printing forms. The cost of producing the prototype is attractive, in addition to allowing low-value supplies, such as micropipette tips and disposable syringes, the development of bioinks, biocompatible hydrogels, and biological tissues in three dimensions. The device proposed was forwarded to the invention patent filing with the responsible body in Brazil. |
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GASOTO, Sidney Carlos. Cabeçote de impressão 3D para biomateriais com múltiplas ponteiras, troca automática e sistema de sucção e pressão por bomba peristáltica. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
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