Estudo, fabricação e caracterização de pinças de biópsia para endoscopia flexível através do processo de moldagem de pós por injeção

Abstract

Este trabalho tem como objetivo estudar os parâmetros do processo de fabricação e a possibilidade da obtenção de pinças de biópsia por endoscopia flexível através do processo de Moldagem de Pós por Injeção (MPI), visto que atualmente essa peça não é produzida no Brasil. Essa pinça possui basicamente seis componentes, sendo o material utilizado o aço inoxidável austenítico AISI 316L, material largamente utilizado em instrumentos médicos, pois este possui boa resistência à corrosão aliada a boas propriedades mecânicas e é considerado biocompatível. A carga injetável utilizada no processo foi produzida no Laboratório de Transformação Mecânica. Inicialmente foram realizados estudos reológicos de cinco tipos de sistemas aglutinantes, após essa etapa foi variado o tamanho de partícula e carregamento do pó esférico de 316L atomizado a gás, no qual os melhores resultados apresentados foi a combinação de 90% em peso de pó de 316L, com tamanho de partícula de 90% menor que 27μm e 10% do sistema aglutinante formado por 50% de polipropileno, 30% de parafina, 15% de cera de abelha e 5% de ácido esteárico. Os parâmetros de injeção foram definidos conforme a necessidade apresentada durante o processo, sendo que a pressão de injeção ideal foi de 1200 bar. A extração química foi realizada por imersão em hexano a 40oC por 2 horas. A sinterização foi realizada em duas temperaturas, 1150oC por 2 horas e 1250oC por 1 hora, ambos com atmosfera de hidrogênio, sendo que a extração térmica foi a 450oC por 1 hora. A sinterização mostrou-se mais eficiente com temperatura de sinterização de 1250oC por 1 hora, apresentando um nível de porosidade aceitável, menor que 5% e dureza de 121,4 HV. Porém as peças apresentaram perda de forma, podendo ser causada pela alta taxa de aquecimento durante a extração térmica ou até mesmo por uma eventual heterogeneidade da carga injetável.

The goal of this work is to study the parameters and the possibility to obtain biopsy forceps by means of flexible endoscopy obtained through the process of Powder Injection Molding (PIM). This forceps is not currently produced in Brazil. This forceps has basically six components, and the material used is 316L stainless steel powder, which is widely used in medical instruments, because it has good corrosion resistance combined with good mechanical properties and is considered biocompatible. The feedstock used in the process was produced in the Metal Forming Laboratory. Initially rheological studies of five types of binders were conducted, and after this step, one has varied the size of the particle and loading of the powder of the gas atomized spherical 316L, in which the best results presented a combination of 90% in 316L powder volume, with particle size 90% less than 27μm and 10% of the binder consisting of 50% polypropylene, 30% paraffin wax, 15% bee wax and 5% stearic acid. The parameters of injection were defined according to the need presented during the process, and the ideal pressure of injection was of 1200 bar. The chemical debinding was performed by immersion in hexane at 40oC for 2 hours. The sintering was done at two temperatures, 1150oC for 2 hours and 1250oC for 1 hour, both with hydrogen atmosphere, and the thermal debinding was at 450oC for 1 hour. One has verified that sintering is more efficient with a landing sintering at 1250oC for 1 hour, presenting an acceptable level of porosity, less than 5% and hardness of 121,4 HV. But the pieces had loss of shape, which may be caused by the high rate of thermal debinding heating during or even by any heterogeneity of the feedstock.