Ensaio biaxial em biomateriais
Para a modelagem adequada devem ser determinados com exatidão primeiramente o comportamento mecânico e a estrutura causadora (subjacente) dos tecidos.Visto que tecidos biológicos no organismo estão sempre expostos a cargas de múltiplos eixos, existe para a pesquisa dessas cargas a necessidade de uma máquina para ensaios de materiais a qual exerça cargas de múltiplos eixos sobre a amostra de tecido.
Por esse motivo foi desenvolvida uma máquina de ensaios biaxial a qual foi projetada especialmente para a caracterização mecânica de materiais macios naturais e artificiais.Ela integra quatro acionamentos lineares controlados independentemente um do outro por posição, força ou deformação.A medição de força é feita por meio de células de carga (à prova d’água), respectivamente duas no sentido X e no sentido Y.Acrescentam-se as quatro unidades eletrônicas de medição e controle assim como um recipiente de fluído para a regulagem otimizada da temperatura do agente.A força máxima de ensaio é de 100 N por célula de carga, a resolução alcança 0,6 mN.O curso de deslocamento para a medição de tração é de 50 mm (resolução de 0,1 μm) e a velocidade máxima é de 2.000 mm/min.
Além de dispositivos de fixação por aperto as amostras podem ser conectadas às células de carga por meio de ganchos e cordões com um dispositivo de fixação giratório.Este dispositivo permite a introdução homogênea de força na amostra e, portanto, também a distribuição homogênea de força na amostra.Outra grande vantagem da máquina de ensaios biaxial é o extensômetro laser Speckle.Ele permite a medição bidimensional sem contato da deformação sem marcações da amostra.O princípio de medição está baseado na avaliação de quadros Speckle gerados por meio de iluminação a laser da superfície da amostra, os quais são lá refletidos e captados por uma câmera.
A amostra de biomaterial natural é testada primeiramente de forma experimental no laboratório, em seguida estes dados serão reproduzidos em um modelo matemático e finalmente transferidos para um modelo computadorizado.Com base nas características do material determinadas com a máquina de ensaios biaxial pode ser acompanhado por ex. a reconstrução virtual da parede do coração e a previsibilidade do comportamento (patológico) da parede do coração pode ser examinada.
Solução de ensaio alternativa
Outra máquina de ensaios biaxial possui 4 atuadores de ensaio eletromecânicos de 1 kN de capacidade de carga e de 200 mm de curso, respectivamente.A variação de extensão da amostra é captada por meio do extensômetro laserXtens/videoXtens.A regulagem de temperatura do banho de água está diretamente integrada.
Ensaio triaxial em materiais biológicos e tecidos
Para poder determinar as características de cisalhamento de tecidos biológicos macios (ortotrópicos) foi desenvolvido um sistema de ensaio para aplicações triaxiais.A máquina de ensaio possui dois componentes principais:
Uma plataforma superior que pode ser deslocada verticalmente (no sentido z) e um plataforma inferior que pode ser deslocada no plano horizontal em duas direções perpendiculares uma à outra (os sentidos x e y).A amostra de tecido está ligada durante o ensaio às plataformas superior e inferior por meio de uma fina camada de adesivo instantâneo e submersa em uma solução fisiológica de temperatura regulada.A plataforma inferior se desloca em relação à plataforma superior horizontal fixa, o que provoca o cisalhamento da amostra.A medição das forças geradas nos três sentidos ortogonais (sentidos x, y e z) pode ser feita de forma simultânea com o auxílio de uma célula de carga especial montada na plataforma superior.
O curso de deslocamento dos acionamentos lineares x e y perpendiculares entre si é de ±14 mm (a resolução de curso é de 0,25 μm) com a velocidade máxima de 3.000 mm/min.A força máxima de ensaio da célula de carga de 3 eixos nos três sentidos é de 2 N e a acuracidade de medição foi determinada com 0,5 % do valor de medição.O comportamento de cross-talk da célula de carga entre os sentidos x e y foi definido com superior a 0,5 % do valor final, e entre x/y e z com superior a 1 % do valor final.
