A elevada demanda de utilização de materiais poliméricos pela sociedade resultou no crescimento exponencial da produção destes no século passado, sendo que em 2022 este valor atingiu 400,3 milhões de toneladas. A maioria destes polímeros foram derivados de fontes finitas, e menos de 10% foi efetivamente reciclado; logo, surge a demanda da produção polímeros, bem como de iniciadores e catalisadores destas reações, mais verdes. A biomassa, que são moléculas orgânicas encontradas na natureza de forma abundante e que podem ser extraídas a baixo custo, apresentam elevado potencial de aplicação na área de polímeros, sejam como monômeros, iniciadores e catalisadores. O breu, composto principalmente pelo ácido abiético e chamado de ácidos resinosos, é uma biomassa extraída no Brasil de forma sustentável, sendo a maior parte exportada ou destinada a aplicações subvalorizadas. No presente projeto sugere-se duas modificações estruturais e independentes do ácido abiético que serão então testadas no breu, sem nenhuma purificação prévia. Logo, após as caracterizações, no presente projeto sugere-se duas aplicações independentes destas moléculas na área de polímeros: a primeira como iniciadores para reações de fotopolimerização utilizando-se monômeros convencionais (derivados de fontes finitas) e de fontes renováveis que são aplicados na manufatura aditiva (impressora 3D). Já a segunda aplicação consiste em utilizar estas mesmas moléculas em sínteses de complexos metálicos e então aplicá-los como catalisadores em reações de carbonatação. Estas propostas de aplicações visam propor soluções economicamente viáveis aos desafios encontrados na produção de materiais biopoliméricos, especialmente aqueles produzidos via fotopolimerização, bem como os que são produzidos a partir de monômeros com carbonatos cíclicos (que são resultantes da incorporação de CO2 e consequentemente a fixação desta molécula).

A manufatura aditiva, ao se tratar do cenário industrial, rapidamente se expande. Diversas áreas, tais como a engenharia, a medicina e a arquitetura, se beneficiam de suas possibilidades, visto que, com ela, é possível desenvolver peças as quais seriam difíceis de serem produzidas por outros mecanismos. Em vista disso, o projeto utilizará um manipulador robótico de 6 eixos, o qual permitirá a produção de peças maiores e mais complexas. Uma extrusora polimérica será utilizada, o que reduz o custo da matéria-prima, possibilitando a impressão com material em estado mais bruto. Para um melhor aproveitamento desse mecanismo, serão desenvolvidos algoritmos de pós-processamento do fatiamento de peças, prevendo-se a utilização da linguagem Python, convertendo g-codes customizados para o formato previsto para os jobs de manipuladores Yaskawa. Após tais procedimentos, serão realizados testes práticos com o robô, a fim de analisar a qualidade dos modelos impressos, ao analisar suas dimensões e estabilidade estrutural.

O mar dispõe de recursos inimagináveis para desenvolvimento de novas tecnologias e, em consonância com a Década do Mar decretada pela ONU, estes recursos precisam ser explorados de maneira correta para que consigamos sanar gargalos tecnológicos. Uma das potenciais aplicações que vem chamando a atenção no uso destes bioativos, é o uso de bioativos marinhos para a obtenção de biomateriais aplicados regeneração celular. Este projeto tem o objetivo principal a de extração de colágeno a partir de esponjas marinhas (Aplysina fulva), aplicando-o como matriz para a fabricação de compósitos com nanopartículas funcionais. As nanoparticulas a serem utilizadas (Ag2WO4, Ag2MoO4, ZnWO4 e ZnMoO4) apresentam características biológicas interessantes, como alta atividade antimicrobiana, atividade antitumoral, alta biocompatibilidade e capacidade de regeneração celular, que em conjunto com o colágeno pode apresentar propriedades biológicas amplificadas no campo de engenharia tecidual. O foco principal é obtenção de curativos a partir da impressão 3D. As caracterizações dos materiais obtidos serão realizadas por diversas técnicas físico-químicas, visando compreender as como as modificações estruturais, morfológicas e eletrônicas alteram as respostas mecânicas e térmicas dos compósitos. A atividade antimicrobiana dos curativos será avaliada a través de testes de time kill e halo de inibição, utilizando modelos de fungos e bactérias. As propriedades de proliferação, genotoxicidade e atividade anti-inflamatória serão avaliadas através de estudos in vitro utilizando linhagens celulares murinas e humanas, a fim incrementar a regeneração celular destes curativos. Serão realizadas analises investigativas dos processos biológicos, a fim de se correlacionar o papel das nanoparticulas funcionais nos compósitos de colágeno obtidos a partir de impressão 3D.

A manufatura aditiva (MA) de ligas de Ti permite produzir componentes com complexidade geométrica quase que ilimitada. Porém, essa técnica de fabricação envolve diversas questões ainda não totalmente resolvidas e dentre elas encontra-se a tendência à formação de grãos colunares, caracterizando intensa textura cristalográfica. A anisotropia microestrutural resultante afeta negativamente o comportamento mecânico da amostra produzida, gerando respostas assimétricas à solicitação mecânica. Há diversas formas de se controlar a formação de microestrutura colunar e uma delas baseia-se na adição de elementos de liga que ampliem a tendência ao super-resfriamento constitucional. A liga Ti-42Nb exibe, dependendo das condições de processamento, razoável nível de tensão limite de escoamento e baixo módulo de elasticidade. Este trabalho visa investigar o papel da adição de Fe e Cu na transição colunar-equiaxial da liga Ti-42Nb processada pela técnica de fusão a laser em leito de pó. A preparação de amostras em forno a arco e simulações usando ThermoCalc® permitirão estabelecer teores de elementos de liga a serem adicionados à liga Ti-42Nb. A caracterização das amostras envolverá o uso de microscopia óptica de luz visível, eletrônica de varredura usando EBSD (difração de elétrons retroespalhados), difração de raios X, ensaios mecânicos de dureza, nanoindentação e de tração.

A infecção por esquistossomose tem se reduzido em muitas localidades no Brasil e em outros países, mas ao mesmo tempo, sua área de ocorrência geográfica tem se expandido, devido a rotas migratórias e ecoturismo. Nestas situações de baixa endemicidade, os métodos diagnósticos clássicos mostram limitada sensibilidade. Por outro lado, métodos mais modernos, como o Helmintex® (HTX), apresentam maiores taxas de sensibilidade e requerem uma análise laboratorial mais complexa, o que impede que este método seja utilizado em áreas insalubres, nas quais a doença persiste. Diante desse cenário, o objetivo principal deste projeto é o desenvolvimento, fabricação e validação de um novo dispositivo produzido a partir da tecnologia de manufatura aditiva, ou impressão 3D, visando a filtração dos ovos e remoção dos detritos fecais, a fim de otimizar o HTX ao produzir redução no tempo de procedimento, melhora na biossegurança do processo e na taxa de recuperação de ovos e, além disso, evitar contaminação cruzada entre as amostras. Este novo dispositivo será um filtro de profundidade constituído por uma junção de malhas tridimensionais de resina fotopolimerizável, com gradiente de aberturas entre 480 µm a 180 µm, sob regime de baixa e intermitente pressão. Sua eficácia será avaliada no laboratório de um grupo de pesquisa parceiro da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), através da semeadura de um número conhecido de ovos em fezes, tendo como foco final, a taxa de recuperação de ovos, contribuindo assim no esforço pela eliminação da esquistossomose, como método de referência, de controle de cura e para certificação da interrupção de transmissão.

A cirurgia guiada para instalação de implante consiste em planejar virtualmente a posição ideal do implante em boca, o planejamento é realizado com a tomografia computadorizada associada a scanners intraorais. A partir do uso de softwares é possível o desenvolvimento de um guia para instalação mais precisa e segura, quando comparada com uma cirurgia convencional. O guia cirúrgico é obtido através da manufatura aditiva com resina líquida. Durante a instalação do implante, o guia cirúrgico entra em contato com sangue e com saliva do paciente, fazendo-se necessário sua desinfecção ou esterilização prévia. Estudos prévios demonstram que o processo de desinfecção e esterilização podem afetar de maneira negativa as propriedades mecânicas dos polímeros utilizados para a confecção das guias. Esse estudo tem como objetivo analisar a microdureza knoop de amostras do polímero dima® Print Surgical Guide & Tray (Kulzer GmbH, Hanau, Alemanha) após os métodos de desinfecção em diferentes métodos. Serão desenhados e impressos 50 espécimes em formato de barra que serão orientadas diagonalmente a um ângulo de 45 graus em relação ao eixo principal, numa impressora 3D através do método DLP, onde serão separados em 5 grupos: C (Controle), AP (Desinfecção com ácido peracético 0,2%), CLX (Desinfecção com clorexidina 2%), EA (Esterilizado em autoclave) e AL (Desinfecção com álcool 70%). Serão realizadas três microindentações na superfície de cada espécime, onde será utilizado uma carga de 25g (c) com um tempo de permanência de 30s. A microdureza das superfícies será medida usando um durômetro modelo HMV-G21DT (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japão).

As técnicas de Manufatura Aditiva (MA) possuem a capacidade de fabricar peças de geometriascomplexas, usando uma variedade de metais e ligas. A aplicabilidade dos componentes produzidospor MA inclui veículos, aeronaves, além de materiais destinados a aplicações ortopédicas. Nestecampos, a demanda por ligas especiais é evidente, especialmente em componentes com geometriascomplexas, as quais são desafiadoras de serem obtidas por meio de processos convencionais demanufatura subtrativa. No contexto específico de aplicações ortopédicas e de ligas combiocompatibilidade, as ligas Ti-² têm se destacado. Isso se deve principalmente ao menor móduloelástico em comparação com ligas Ti ±+², por exemplo, amplamente comercializadas para estafinalidade. Neste cenário, emerge a proposta de integrar processos de MA com o uso de ligas Ti-²de baixo módulo elástico relativo para implantes ortopédicos, com foco na obtenção in-situ de duasligas à base de Ti-Mo e Ti-Mo-Mn utilizando a tecnologia L-DED (Laser Directed EnergyDeposition). As dificuldades previstas nesse desenvolvimento residem no controle dos parâmetrosde deposição para a obtenção da composição almejada e da microestrutura adequada das ligas.Assim, o presente projeto de iniciação científica tem como objetivo central o estudo e odesenvolvimento de ligas Ti-² a partir dos pós elementares empregando a tecnologia L-DED. Oescopo do projeto inclui uma investigação com as ligas Ti-15Mo e Ti-15Mo-5Mn, conhecidas porseu conjunto de propriedades mecânicas, químicas e biológicas, que as tornam compatíveis com ouso em implantes ortopédicos. Ao longo dos 12 meses estão previstas atividades que incluemexperimentos para caracterização dos pós, determinação das variáveis de processamento por L-DEDpara obtenção in-situ das ligas (trilhas e áreas), estudo das microestruturas e determinação domódulo elástico.

Dentre as diversas tecnologias de manufatura aditiva de ligas metálicas, devido à sua grande capacidade de customização e seu alto nível de resolução, destaca-se o processo de Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), onde a matéria prima em forma de pó metálico interage com um laser, construindo o componente, camada por camada. Um dos grandes desafios se encontra na falta de controle do processo, resultando em diferentes tipos de defeitos. Diante desse desafio, a proposta desse trabalho é analisar as propriedades mecânicas dos componentes fabricados via L-PBF por meio de ensaios de flexão, tração, compressão e análises de superfície.

A biomassa lignocelulósica desempenha um papel importante nos setores agrícola, energético e ambiental do país. Como fonte de energia renovável, permite reduzir os gases responsáveis pelo efeito estufa - que contribuem para o aquecimento global e mudanças climáticas -, promover o desenvolvimento regional e uma transição energética para economia circular, sustentável e de baixo carbono, que compõem as estratégias da Plataforma do Biofuturo e dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Agenda 2030 da ONU. E a caracterização da composição química inorgânica é importante pois ela determina as propriedades, a qualidade, a aplicação e os problemas relacionados ao uso da biomassa. Nesse sentido, este projeto busca aprofundar o conhecimento da análise espectroscópica elementar (Al, Ca, Cl, Fe, K, Mg, Na, P, S, Si) e molecular (fosfato, fosfito, nitrato, amônio, uréia) de biomassa lignocelulósica florestal (resíduos de poda, espécies invasoras, eucalipto, bambu) e agrícola (gramíneas: cana-energia, capim elefante, sorgo-biomassa) e derivados (biocarvão, biocomposto) empregando HR-CS AAS (e HR-CS MAS), ICP-MS, ICP-OES e Espectroscopia Raman. Propostas modernas, inovadoras, de preparo de amostras, de calibração, de especiação, de produção de biocompostos são objetivos deste projeto, vão de encontro com os preceitos do desenvolvimento sustentável rural e regional, e mantêm ênfase no desenvolvimento de novas tecnologias em produtos sustentáveis.

O contínuo desenvolvimento de novas tecnologias tem conduzido a um novo paradigma na fabricação: elaborar processos adaptativos que podem ser personalizados de acordo com as necessidades de cada usuário, permitindo a manufatura de peças com geometrias complexas e a um baixo custo. Tradicionalmente, a produção de cerâmicas em grande escala envolve processos como prensagem, colagem, torneamento e moldagem, os quais podem ser complementados (ou totalmente substituídos no futuro) pela manufatura aditiva (AM). Dentre as opções disponíveis, a técnica de processamento digital de luz (Digital Light Processing - DLP) é uma das mais versáteis e com maior precisão para a produção de estruturas porosas ou densas. Porém, além da escolha criteriosa das configurações de impressão para se produzir cerâmicas de alta qualidade, as propriedades e desempenho final das peças dependerão fortemente das etapas subsequentes de pós-processamento (debinding e sinterização), as quais devem garantir a adequada remoção dos componentes orgânicos e consolidação da microestrutura cerâmica. Pensando nisso, o principal objetivo deste projeto consiste em avaliar a eficiência do debinding químico de peças de alumina produzidas via DLP. Para isso, serão analisadas amostras produzidas com três diferentes formatos (variando-se a razão área superficial/volume) quando em contato com solventes (álcool isopropílico, acetona e clorofórmio) mantidos em diferentes temperaturas (20 ou 40C). A fração de polímero removido e a porosidade das amostras impressas serão monitorados em função do tempo de contato com o solvente nas condições analisadas. Adicionalmente, as propriedades físicas e microestruturais dos corpos de prova obtidos após o debinding químico e sinterização até 1600C serão analisados, visando identificar a melhor condição obtida para a remoção dos polímeros utilizados. Portanto, almeja-se a definição de rotas mais adequadas para a obtenção de peças cerâmicas de alta qualidade obtidas por AM, minimizando-se o aparecimento de defeitos microestruturais indesejados na etapa de pós-processamento.