Fabricação Digital de Implantes Ortopédicos Customizados

Implantes metálicos são utilizados em cirurgia ortopédica com o objetivo de aliviar sintomas e melhorar a funcionalidade dos pacientes, contribuindo desta forma para uma melhor qualidade de vida. No entanto, as soluções existentes ainda apresentam potenciais riscos relacionados a segurança e eficácia, resultando em efeitos pós-operatórios indesejáveis, que comprometem a saúde e o bem-estar dos pacientes. Associado a isso, as técnicas tradicionais utilizadas para fabricação de implantes têm se mostrado dispendiosas, resultam em excesso de desperdício de materiais, e são incapazes de reproduzir estruturas complexas para implantes ortopédicos. O projeto ADAPT tem como objetivo fornecer e demonstrar em escala industrial, avanços tecnológicos e digitais integrados ao Fabrico Aditivo (FA), com o foco em atender às exigências rigorosas no desenvolvimento de implantes metálicos customizados para artroplastias da anca e do joelho, as quais que se caracterizam por geometrias complexas e estruturas exigentes. Diante da complexidade geométrica envolvida associada aos os elevados padrões de qualidade definidos para os implantes ortopédicos, o projeto ADAPT implementa e expande uma ampla gama de tecnologias avançadas ao longo de todo o processo de FA: desde a segmentação automática de imagens obtidas por tomografia computadorizada com recurso a inteligência artificial e computação em nuvem, passando pelo projeto inteligente de implantes com recurso a desenho generativo assistido por IA, com a integração de tecnologias avançadas ao processo fusão a laser em cama de pó (PBF-LB) de pós metálicos de ligas de Ti de grau médico produzidos por atomização por ultrassom, incluindo etapas de pós-processamento (tratamento térmico e tratamento de superfície) e controlo de qualidade, garantindo que os implantes atendam aos requisitos de precisão e desempenho, até o estudo da reciclabilidade das ligas de Ti utilizadas para fabricar os demonstradores de caso de uso de implantes customizados de anca e joelho. Assim, o projeto ADAPT visa acelerar a inovação nas áreas da Digitalização e Fabricação Avançada por meio de um consórcio transacional, aumentando a capacidade dos centros tecnológicos portugueses neste domínio. Os objetivos do projeto são: • Desenvolver algoritmo baseado em Inteligência Artificial (IA) para segmentação de imagens de estruturas ósseas obtidas por tomografia computadorizada. • Desenvolver algoritmo para desenhos generativos tridimensionais de implantes ortopédicos customizados para o joelho e anca. • Implementar sistemas digitais baseados em modelagem matemática e simulação computacional (digital twins) para FA em diferentes escalas e condições de materiais. • Implementar trajetórias avançadas e geometricamente especializadas para a fonte laser utilizada no processo de FA denominado Fusão a Laser em Cama de Pó (PBF-LB), para controle preciso da entrega térmica e de tensões residuais em implantes ortopédicos produzidos por PBF-LB. • Pós-processamento dos protótipos de anca e joelho, incluindo testes in vitro, controle de qualidade e validação das geometrias e processos de fabricação aditiva. • Atomização por ultrassom de pós das ligas de titânio de aplicação biomédica – Ti-6Al-4V (ASTM F136-13(21)) e as ligas Ti beta Ti-13Nb-13Zr (ASTM F1713-08(21)), Ti-12Mo-6Zr-2Fe (ASTM F1813-21), qualificadas para fabricação de implantes ortopédicos. • Investigar a reciclabilidade das ligas de Ti utilizados na fabricação de implantes