Estudo da geometria de mecanismos de implantes ortopédicos pelo método de elementos finitos: ensaio comparativo entre liga de Ti – CP e liga Ti35Nb7Zr sob a ótica da inovação disruptiva

Abstract

Com a constante evolução nas pesquisas em biomateriais utilizados na medicina, uma série de incertezas com relação ao uso clínico tem surgido e com isso muitos pesquisadores têm tido a responsabilidade de desenvolver protocolos confiáveis a fim de melhorar as práticas envolvidas no uso desses materiais em produtos médicos implantáveis. Atualmente implantes ortopédicos fabricados em ligas de titânio tem tido bom índice de sucesso, porém, ainda há recorrência de falhas associadas, em muitas vezes, a baixa resistência a fadiga do material, alto módulo de elasticidade em comparação a fisiologia do osso e a falta de biocompatibilidade específica para cada aplicação. Por conta disso, são realizadas pesquisas para desenvolver materiais com propriedades que possam garantir maior longevidade e conforto ao corpo humano. Pretende-se com o presente trabalho avaliar por meio de modelagem tridimensional e utilização do método de elementos finitos, a distribuição das tensões geradas por cargas simuladas sobre implantes estudados com a liga Ti35Nb7Zr, utilizando os dados experimentais já existentes. Comparar o modelo simulado com resultados obtidos sob as mesmas condições na liga de Ti – Comercialmente Puro disponíveis de pesquisas relacionadas. Confrontar os dados obtidos na simulação e avaliar a viabilidade do uso da liga de Ti35Nb7Zr um material desenvolvido em laboratório e com grande potencial para ser introduzido ao mercado nacional. Dessa forma, discutindo a viabilidade de introduzir esse novo material a cadeia produtiva existente e discutindo suas características sob os aspectos da inovação disruptiva. A pesquisa possui abordagens qualitativa e quantitativa e é do tipo exploratória visto que o tema é contemporâneo e pouco abordado na literatura científica. A metodologia usada foi um estudo de caso aplicado em uma pesquisa já consolidada e comparação dos dados da literatura com a inserção de um novo material e por fim discutido os aspectos de inovação disruptiva que podem proporcionar nos sistemas produtivos.

With the constant evolution in research on biomaterials used in medicine, a series of uncertainties regarding their clinical use has arisen and with that many researchers have had the responsibility to develop reliable protocols to improve the practices involved in the use of these materials in medical products. implantable. Currently, orthopedic implants made of titanium alloys have had a good success rate, however, there is still recurrence of failures, often associated with low fatigue strength of the material, high modulus of elasticity compared to bone physiology and lack of specific biocompatibility for each application. Because of this, research is carried out to develop materials with properties that can guarantee greater longevity and comfort to the human body. The aim of the present work is to evaluate, through three- dimensional modeling and use of the finite element method, the distribution of stresses generated by simulated loads on implants studied with the Ti35Nb7Zr alloy, using existing experimental data. Compare the simulated model with results obtained under the same conditions on the Commercially Pure Ti alloy available from related research. To compare the data obtained in the simulation and to evaluate the feasibility of using the Ti35Nb7Zr alloy, a material developed in the laboratory and with great potential to be introduced to the national market. Thus, discussing the feasibility of introducing this new material to the existing production chain and discussing its characteristics under the disruptive innovation aspects. The research has qualitative and quantitative approaches and is exploratory since the topic is contemporary and little discussed in the scientific literature. The methodology used was a case study applied in an already consolidated research and comparison of literature data with the insertion of a new material and finally to discuss the aspects of disruptive innovation that can provide in production systems.