Desenho Assistido por Computador e Impressão 3D em Próteses

O desenho assistido por computador (CAD) e a manufatura aditiva (impressão 3D) introduzem fluxos de trabalho digitais no desenho e produção de dispositivos protéticos e ortóticos. Um membro ou região do corpo é capturado por digitalização, um dispositivo é modelado e modificado na tela, e então produzido por manufatura controlada por computador, seja esculpindo um modelo para fabricação tradicional (CAD/CAM) ou construindo o dispositivo diretamente camada por camada através da impressão 3D. Esses métodos prometem maior reprodutibilidade, personalização e, em alguns contextos, menor custo.

Definition

O desenho assistido por computador e a impressão 3D em próteses é o uso de modelagem digital (CAD) juntamente com manufatura controlada por computador ou aditiva para desenhar e fabricar dispositivos protéticos e ortóticos, substituindo ou complementando a moldagem manual e a fabricação artesanal.

Scope

Este tópico abrange o processo digital de desenho e fabricação, conforme aplicado a próteses e órteses: digitalização, modelagem CAD, manufatura assistida por computador e manufatura aditiva, juntamente com seus parâmetros de desenho e compensações. É um material de referência sobre a tecnologia e suas considerações, não um protocolo de fabricação ou orientação clínica para a produção de um dispositivo para um indivíduo.

Core questions

• Como funciona um processo digital de desenho e fabricação em próteses e órteses?
• Como o CAD/CAM e a manufatura aditiva diferem?
• Quais parâmetros de desenho afetam a resistência e a qualidade de um dispositivo impresso em 3D?
• Quais são os potenciais benefícios e limitações da fabricação digital?

Key concepts

• Desenho assistido por computador (CAD)
• Manufatura assistida por computador (CAM)
• Manufatura aditiva (impressão 3D)
• Digitalização de superfície e captura de forma digital
• Fabricação por filamento fundido
• Parâmetros de preenchimento e camada
• Reprodutibilidade e personalização

Mechanisms

Um fluxo de trabalho digital geralmente começa capturando a forma do membro ou região do corpo com um scanner de superfície, produzindo um modelo tridimensional. O clínico ou engenheiro modifica este modelo em software CAD para criar a geometria do dispositivo, aplicando retificações de forma análogas às realizadas manualmente em um molde de gesso. O modelo é então realizado por manufatura assistida por computador, que esculpe um modelo positivo para moldagem convencional, ou por manufatura aditiva, que constrói o dispositivo diretamente depositando material camada por camada. Em peças impressas, parâmetros de processo como a escolha do material, a orientação da camada e a densidade de preenchimento influenciam a resistência mecânica, portanto, essas configurações são centrais para determinar se um dispositivo impresso pode suportar cargas funcionais.

Clinical relevance

O desenho digital e a manufatura aditiva estão remodelando a forma como os dispositivos protéticos e ortóticos são produzidos e oferecem fluxos de trabalho reproduzíveis e personalizáveis que são uma área ativa de pesquisa e prática. Esta entrada descreve a tecnologia e suas considerações de engenharia como material de referência; não fornece instruções para fabricar um dispositivo ou orientação para selecionar um método de fabricação para um paciente individual.

Evidence & guidelines

A base de evidências é dominada por estudos e revisões de engenharia. Revisões sobre manufatura aditiva baseada em polímeros descrevem a crescente adoção e a gama de materiais e processos em uso, enquanto estudos experimentais, como os de Campbell e colegas (2018), examinam como parâmetros de impressão como a porcentagem de preenchimento afetam a resistência de encaixes transtibiais impressos em 3D, destacando que a adequação mecânica depende fortemente de como um dispositivo é impresso.

History

O desenho e a manufatura assistidos por computador entraram na área de próteses e órteses a partir da década de 1980 como uma forma de digitalizar a modelagem de encaixes e órteses que tradicionalmente era feita à mão em moldes de gesso. A posterior disseminação da impressão 3D acessível, particularmente a fabricação por filamento fundido, estendeu o processo digital à produção direta de dispositivos e estimulou a pesquisa em materiais, parâmetros de impressão e a resistência de componentes impressos.

Seminal works

• campbell-2018
• sakib-2023

Frequently asked questions

Qual a diferença entre CAD/CAM e impressão 3D em próteses?

No CAD/CAM, um modelo digital é usado para usinar um modelo positivo para fabricação convencional, enquanto na impressão 3D (manufatura aditiva) o próprio dispositivo é construído diretamente depositando material camada por camada.

A forma como um encaixe é impresso em 3D afeta sua resistência?

Sim. Parâmetros de processo como o material, a orientação das camadas impressas e a densidade de preenchimento influenciam a resistência mecânica de um dispositivo impresso, portanto, essas configurações são importantes para determinar se ele pode suportar cargas funcionais.