Navegação Periódicos - Artigos por assunto "3d printing"

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  • IPEN-DOC 28658

    OLIVEIRA, M.V.L.; SAVI, M. ; ANDRADE, M.A.B.; VILLANI, D. ; POTIENS, M.P.A. ; BRANCO, H.S.; UBEDA, C.; MDLETSHE, S.. Attenuation properties of common 3D printed FFF plastics for mammographic applications. Brazilian Journal of Radiation Sciences, v. 10, n. 1, p. 1-17, 2022. DOI: 10.15392/bjrs.v10i1.1732

    Abstract: The aim of this study was to evaluate the feasibility of using acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polylactic acid (PLA) 3D printing filaments as materials for mammography phantom construction, comparing their attenuation properties at two different set-ups: at a Calibration Laboratory and directly to a mammography unit. The attenuation of 3D printed test phantoms of two types of common 3D printing Fused Filament Fabrication (FFF) filaments (ABS and PLA) were characterized in comparison with polymethylmethacrylate (PMMA). The measurements were carried out with standard IEC 61267 X-rays, using RQR 2-M and RQR 4-M beam qualities at the Instruments Calibration Laboratory, and then applied to a mammography unit, with measurements with 28 kV and 35 kV. Attenuation characteristics evaluated indicate the suitable equivalence of PLA to PMMA for 3D printing breast complex phantoms. The plastic materials used in this study suggest that the FFF technique may be suitable for mammography phantom development.

    Palavras-Chave: 3d printing; acrylonitrile; animal tissues; attenuation; butadiene; filaments; mammary glands; phantoms; pmma; styrene; x radiation

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  • IPEN-DOC 29607

    MARTINS, LUCIANE; LESSA, LUIS G.F.; ALI, TACCYANNA M.; LAZAR, MONIZE; KIM, CHONG A.; KANTOVITZ, KAMILA R.; SANTAMARIA, MAURO P.; ARAUJO, CASSIA F.; RAMOS, CAROLINA J.; FOSTER, BRIAN L.; FRANCO, JOSE F.S. ; BERTOLA, DEBORA; NOCITI JUNIOR, FRANCISCO H.. Childhood hypophosphatasia associated with a novel biallelic ALPL variant at the TNSALP dimer interface. International Journal of Molecular Sciences, v. 24, n. 1, p. 1-10, 2023. DOI: 10.3390/ijms24010282

    Abstract: The goal of this study was to perform a clinical and molecular investigation in an eight-year-old female child diagnosed with hypophosphatasia (HPP). The proband and her family were evaluated by medical and dental histories, biochemical analyses, radiographic imaging, and genetic analysis of the tissue-nonspecific alkaline phosphatase (ALPL) gene. A bioinformatic analysis was performed to predict the structural and functional impact of the point mutations in the tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNSALP) molecule and to define their potential contribution to the phenotype. We identified a novel combination of heterozygous ALPL missense variants in the proband, p.Ala33Val and p.Asn47His, compatible with an autosomal recessive mode of inheritance and resulting in skeletal and dental phenotypes. Computational modeling showed that the affected Asn47 residue is located in the coil structure close to the N-terminal α-helix, whereas the affected Ala33 residue is localized in the N-terminal α-helix. Both affected residues are located close to the homodimer interface, suggesting they may impair TNSALP dimer formation and stability. Clinical and biochemical follow-up revealed improvements after six years of ERT. Reporting this novel combination of ALPL variants in childhood HPP provides new insights into genotype–phenotype associations for HPP and specific sites within the TNSALP molecule potentially related to a childhood-onset HPP and skeletal and dental manifestations. Beneficial effects of ERT are implicated in skeletal and dental tissues.

    Palavras-Chave: genotype; phenotype; alkaline phosphatase; hereditary diseases; dentistry; teeth; children; 3d printing

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  • IPEN-DOC 27198

    SAVI, MATHEUS ; ANDRADE, MARCO A.B.; POTIENS, MARIA P.A. . Commercial filament testing for use in 3D printed phantoms. Radiation Physics and Chemistry, v. 174, p. 1-7, 2020. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2020.108906

    Abstract: There is a great demand for phantoms by many areas of knowledge to be used for teaching or daily work. However, commercial phantoms are expensive and hard to obtain, especially in countries going through development. As an alternative, 3D printing can be the way to produce less expensive and reliable 3D phantoms. The goal of this study is to evaluate 14 available commercial filaments, in order to find if and how they can be used in 3D printed phantoms in computed tomography. Each material was printed as a 2 cm edge cube with rectilinear pattern and 60, 80 and 100% infill. The 80% infill of five other patterns were also printed and compared. Each 100% infill cube was weighted and had its density calculated. After that, the cubes were scanned in a Philips CT Brilliance 6 with 120 kVp, 200 mA, 2 mm slices and standard reconstruction. At the center of each cube, a ~120 mm2 region of interest was set to measure the mean Hounsfield Unit (HU) and its standard deviation. The software Origin was used to plot HU results for rectilinear pattern, determine linear trends with its R2 and compare achieved values with HU tissue range from literature. To confirm the response of HU values of selected tested materials in CT imaging as a function of percentage infill, a phantom prototype of a finger was 3D printed. The HU of the tested materials ranged from −516.2 ± 7.3 to 329.8 ± 18.9. All human tissues could be mimicked making use of these materials, except cortical bone above ~350 HU and tooth parts. The most promising filament was PLA + Cu, due to the multiple infill configuration that allows the resulting HU range to represent from adipose and skin tissue to marrow bone.

    Palavras-Chave: 3d printing; phantoms; fabrication; filaments; radiology; computerized tomography

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  • IPEN-DOC 28659

    SAVI, M. ; ANDRADE, M.A.B.; VILLANI, D. ; RODRIGUES JUNIOR, O. ; POTIENS, M.P.A. . Development of FFF filaments for bone and teeth representation in 3D printed radiological objects. Brazilian Journal of Radiation Sciences, v. 10, n. 1, p. 1-20, 2022. DOI: 10.15392/bjrs.v10i1.1739

    Abstract: The use of 3D printing technologies is growing widely, including the possibility of designing phantoms for imaging and dosimetry. High attenuation tissues such as cortical bone, dentin and enamel need to be simulated to accurately produce 3D printed phantoms, especially for Fused Filament Fabrication (FFF) printing technology. A commercially available radiopaque FFF filament had been hard to find. This study aims to report, step-by-step, the development of a radiopaque FFF filament. A combination of radiopaque substances (Barium Sulfate - BaSO4 and Calcium Carbonate - CaCO3) were selected for use as fillers in an Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) matrix and added in quantities calculated using the National Institute of Standards and Technology (NIST) XCOM tool. The filament was homogenized and characterized by analyzing its density and images obtained using Scanning Electron Microscopy (SEM), Computed Tomography (CT) and micro-CT (μCT) scans. Three filaments were produced with different Hounsfield Units (HU) equivalences: XCT-A (1607HU), XCT-B (1965HU) and XCT-C (2624HU) with respective densities of 1.166(6) g/cm³, 1.211(2) g/cm³ and 1.271(3) g/cm³. With these values, high attenuation tissues, such as bones, dentine and enamel, can now be simulated with FFF 3D printing technology, at a low cost of production.

    Palavras-Chave: 3d printing; attenuation; barium sulfates; density; bone tissues; teeth; calcium carbonates; filaments; phantoms; radiology

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  • IPEN-DOC 28333

    ALMEIDA, J.S. ; VILLANI, D. ; POTIENS, M.P. A. ; WILLEGAIGON, J.. Dosimetric characterization of 3D printed for 137Cs gamma rays. Journal of Physics: Conference Series, v. 1826, n. 1, p. 1-6, 2021. DOI: 10.1088/1742-6596/1826/1/012042

    Abstract: The aim this paper is characterize materials for 3D printed with different infill percentages for 137Cs gamma rays. The RAISE 3D PRO2 printer was used to print PLA and ABS plates. Using a 137Cs source, the attenuation coefficient was obtained by the transmission method and results compared with PMMA. The readings were performed by a Radcal ionization chamber, model 10X6-6. The results of attenuation coefficients show that the PLA filament demonstrated a equivalent behavior to PMMA. The PLA plates exhibits an increase in radiation transmission when reduces the infilling, and ABS printing achieved same results for all infills.

    Palavras-Chave: 3d printing; computer-aided fabrication; gamma radiation; cesium 137; phantoms

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  • IPEN-DOC 28883

    BARTOLOMEI, SUELLEN S.; SILVA, FELIPE L.F. da; MOURA, ESPERIDIANA A.B. de ; WIEBECK, HELIO. Recycling expanded polystyrene with a biodegradable solvent to manufacture 3D printed prototypes and finishing materials for construction. Journal of Polymers and the Environment, v. 30, n. 9, p. 3701-3717, 2022. DOI: 10.1007/s10924-022-02465-7

    Abstract: The amount of plastic waste generated is causing damage to the environment, such as sea and soil pollution, and one of the alternatives for disposing of polymers is recycling. This work proposes recycling expanded polystyrene using a biodegradable solvent, its plastification with glycerol, and the preparation of the composite with post-consumer recycled gypsum for applications to manufacturing by 3D printing and for finishing materials for construction. Specimen for tensile testing and shore D hardness were prepared by injection process and by 3D printing. In addition, Thermogravimetric (TG), Fourier-transform infrared spectrometry (FTIR), Differential scanning calorimeter, Scanning electron microscope (FESEM) analyses, and flame propagation tests were also carried out. TG and FTIR analyses show that the recycling process did not degrade the material, and the addition of glycerol and gypsum improved the thermal stability of the composite. The mechanical properties of the injected and 3D printed samples with gypsum were similar, due to the dimensional stability of the manufactured filament, which improved the speed and quality of the specimen printing. The increase in ductility and the reduction in the glass transition temperature showed that the recycled expanded polystyrene (RPS) were effectively plasticized with the addition of 2 wt% glycerol, preserving their flame self-extinguishment when subjected to the flame propagation test. Due to these properties, the plasticized RPS can be used to manufacture articles for finishing in civil construction, and the RPS composite can be used to manufacture 3D printed prototypes.

    Palavras-Chave: 3d printing; recycling; composite materials; gypsum; polystyrene

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  • IPEN-DOC 27826

    SAVI, M. ; VILLANI, D. ; ANDRADE, M.A.B.; RODRIGUES JUNIOR, O. ; POTIENS, M.P.A. . Study on attenuation of 3D printing commercial filaments on standard X-ray beams for dosimetry and tissue equivalence. Radiation Physics and Chemistry, v. 182, p. 1-7, 2021. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2021.109365

    Abstract: 3D printing techniques and materials have become widely available in the last couple of decades and remains an important topic of research as the equipments and supplements gets chipper. This study aims to evaluate the attenuation behaviour of several commercially available 3D printing filaments (ABS and PLA-based filaments and other polymers blends) over standard X-ray beams ranging from ~30 keV - to ~50 keV and comparing the experimental results with theoretical data of Cortical Bone, Soft Tissue and PMMA. It was used the transmission method to obtain experimental attenuation coefficients to all materials. HVL for the materials were also calculated. Results show that PLA-based printing filaments mixed with metals (Al, BRASS and Cu) has higher attenuation than pure PLA. Comparing the experimental data with theoretical cross section of Soft Tissue, Cortical Bone and PMMA, it was possible to observe that with the increase of beam energy, ABS-based and other blends’ attenuation behaviour agree with PMMA/Soft tissue. None of the studied materials showed agreement of attenuation with Cortical Bone. Some variations of PLA (SILK, Black and Bone) and some of the other blends of PETG and TPU showed good agreement with Soft Tissue/PMMA since about 30 keV and it can be concluded that these filaments can be used as substitute of PMMA for mimetizing soft tissue in 3D printed phantoms.

    Palavras-Chave: attenuation; coefficient of performance; photon beams; bone tissues; radiations; particle beams; phantoms; 3d printing

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  • IPEN-DOC 27808

    VILLANI, D. ; RODRIGUES JUNIOR, O. ; MASCARENHAS, Y.M.; CAMPOS, L.L. . Study on electronic equilibrium of 137Cs gamma radiation for 3D printed phantoms using OSL dosimetry. Journal of Physics: Conference Series, v. 1826, p. 1-6, 2021. DOI: 10.1088/1742-6596/1826/1/012057

    Abstract: With the popularization of 3D printing technologies, it is now possible to develop patient specific simulators and various other accessories using this technology in medical physics and dosimetry. This work aims to evaluate the electronic equilibrium of 3D printed phantoms using PLA and ABS filaments compared to PMMA for 137Cs gamma rays using OSL dosimetry. A Landauer microStar ii commercial OSL system was commissioned and it was used nanoDot dosimeters. Phantom plates with 2.5, 3.0 and 5.0 mm thickness were used to obtain electronic equilibrium for 137Cs gamma rays. Measurements were compared with PMMA measurements at standard conditions. Results show that measurements with ABS and PLA thicknesses of 2.5 and 3.0 mm presents dosimetry results within irradiation uncertainty. More accuracy is obtained using 3.0 mm for both PLA and ABS phantoms, with differences in less than 0.5%. It can be concluded that PLA and ABS 3D phantom plates has similar properties of PMMA for 137Cs gamma rays dosimetry and can be used for developing dosimetry accessories for this energy photon beam.

    Palavras-Chave: phantoms; 3d printing; gamma radiation; photoluminescence; dosimetry

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

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