Resumen Introducción: La popularidad de la cirugía asistida con impresión 3D ha crecido en los últimos 10 años. El poco empleo en nuestro medio no permite aprovechar para el paciente todas las aplicaciones y los beneficios de esta herramienta. Materiales y Métodos: Estudio retrospectivo sobre enfermedad del miembro inferior en pacientes tratados en nuestra institución analizando cada etapa del proceso y su utilidad en la planificación, la ejecución quirúrgica y el desarrollo de implantes. Resultados: Se describen 12 casos en los que se utilizó la impresión 3D para tratar defectos acetabulares, resecciones tumorales óseas y secuelas en huesos largos. Conclusiones: Nuestra serie y la bibliografía revisada demuestran que la cirugía asistida con impresión 3D mejora la predictibilidad con lo planificado y reduce los tiempos quirúrgicos, el sangrado y la radiación intraoperatoria, a un costo accesible. Además, no se han comunicado complicaciones asociadas a esta tecnología.

Abstract Introduction: The popularity of 3D printing-assisted surgery has surged over the previous decade. The tool’s limited use in our context prevents us from taking advantage of all of its applications and benefits for the patient. Materials and Methods: A retrospective study on lower limb disease in patients treated at our institution, analyzing each stage of the procedure and its applicability in planning, surgical execution, and implant development. Results: We describe 12 cases in which 3D printing was used to treat acetabular defects, bone tumor resections, and long bone sequelae. Conclusions: Our series and the literature reviewed demonstrate that 3D printing-assisted surgery improves plan predictability while also reducing surgical times, bleeding, and intraoperative radiation at a reasonable cost. Furthermore, no complications from this technology have been reported.

Abstract Additive manufacturing has evolved from a rapid prototyping technology to a technology with the ability to produce highly complex parts with superior mechanical properties than those obtained conventionally. The processing of metallic powders by means of a laser makes it possible to process any type of alloy and even metal matrix composites. The present work analyzes the tensile and compressive response of 316L stainless steel processed by laser-based powder bed fusion. The resulting microstructure was evaluated by optical microscopy. Regarding the mechanical properties, the yield strength, ultimate tensile strength, percentage of elongation before breakage, compressive strength and microhardness were determined. The results show that the microstructure is constituted by stacked micro molten pools, within which cellular sub-grains are formed due to the high thermal gradient and solidification rate. The compressive strength (1511.88 ± 9.22 MPa) is higher than the tensile strength (634.80 ± 11.62 MPa). This difference is mainly associated with strain hardening and the presence of residual stresses. The initial microhardness was 206.24 ± 11.96 HV; after the compression test, the hardness increased by 23%.

Resumen La fabricación aditiva ha evolucionado desde una tecnología de prototipado rápido hasta una con la capacidad de producir piezas altamente complejas con propiedades mecánicas que superan las logradas de manera convencional. El procesamiento de polvos metálicos mediante tecnología láser permite el tratamiento de una amplia gama de aleaciones e incluso materiales compuestos. Este estudio analiza la respuesta a tracción y compresión del acero inoxidable 316L fusionado mediante fusión selectiva láser. La microestructura resultante fue analizada mediante microscopía óptica. En cuanto a las propiedades mecánicas, se determinaron la resistencia a la fluencia, la resistencia última a la tracción, el porcentaje de elongación antes de la fractura, la resistencia a la compresión y la microdureza. Los resultados muestran que la microestructura está compuesta por micropiletas fundidas apiladas, dentro de las cuales se generan subgranos celulares debido al alto gradiente térmico y la alta velocidad de solidificación. La resistencia a la compresión (1511.88 ± 9.22 MPa) es superior a la resistencia a tracción (634.80 ± 11.62 MPa). Esta diferencia está principalmente asociada con el endurecimiento por deformación y las tensiones residuales. La microdureza inicial fue de 206.24 ± 11.96 HV, y después de la prueba de compresión, la dureza aumentó en un 23 %.

ABSTRACT Introduction: Three-dimensional printing is one of the technologies that promote change at an economic and social level, and one of the fundamental elements of industry 4.0. It has enormous potential for the future of medicine, establishing itself as a new paradigm. Despite its advantages, its use in our environment is incipient. Objective: To design and develop solutions based on three-dimensional technologies for the teaching and practice of biomedical sciences. Materials and methods: A technological development investigation was carried out between the Center for Assisted and Sustainable Manufacturing of the University of Matanzas and Matanzas University of Medical Sciences, between September 2019 and July 2022. The designs and fabrications were made from the acquisition of computed tomography images, or from a surface scanner, which were then processed, converted into Standard Tessellation Language format, printed, and post-processed. Virtual designs were developed using computer-aided design software. Results: Various solutions were developed including prototypes: biomodels for craniosynostosis repair and anatomical figures, custom cranial prosthesis mold, hand prosthesis, O2 line splitters, tissue scaffolds, syringe gun, face shields, breast prosthesis; autologous restoration mold and tissue expander. Conclusions: In all areas of application of this technology in medicine―except the printing of medicines, in the current context―, it is feasible to obtain solutions in the territory of Matanzas. It is therefore imperative that managers and the medical community in general, begin to acquire awareness, knowledge, and experience to ensure the optimal use of this technology.

RESUMEN Introducción: La impresión tridimensional es una de las tecnologías que promueve el cambio a nivel económico y social, y uno de los elementos fundamentales de la industria 4.0. Asimismo, constituye un enorme potencial para el futuro de la medicina, estableciéndose como un nuevo paradigma. A pesar de sus ventajas, su explotación en nuestro medio es incipiente. Objetivos: Diseñar y desarrollar soluciones basadas en tecnologías tridimensionales para la enseñanza y la práctica de las ciencias biomédicas. Materiales y métodos: Se realizó una investigación colaborativa, de desarrollo tecnológico entre el Centro de Fabricación Asistida y Sostenible de la Universidad de Matanzas y la Universidad de Ciencias Médicas de Matanzas, entre septiembre de 2019 y julio de 2022. Los diseños y fabricaciones se realizaron a partir de la adquisición de imágenes de tomografía computarizada, o desde un escáner de superficie, las que luego se procesaron, se convirtieron en formato Standard Tessellation Language, se imprimieron y posprocesaron. Los diseños virtuales se desarrollaron empleando un software de diseño asistido por computadora. Resultados: Se desarrollaron varias soluciones que incluyen varios prototipos: biomodelos para reparación de craneosinostosis y figuras anatómicas, molde de prótesis craneal personalizada, prótesis de mano, divisores de líneas de O2, andamios tisulares, pistola portajeringas, protectores faciales, prótesis de mama, molde para restauración autóloga y expansor tisular. Conclusiones: En todas las áreas de aplicación de esta tecnología en medicina―salvo en la impresión de medicamentos, en el contexto actual―, es factible obtener soluciones en el territorio de Matanzas. Es un imperativo, pues, que directivos y la comunidad médica en general, comiencen a adquirir conciencia, conocimientos y experiencias para garantizar la utilización óptima de esta tecnología.

Abstract. - The present work proposes the use of generative design for the modeling of an automobile brake pedal, generating a functional, safe and light design proposal; reducing as much as possible the amount of material, but keeping a good mechanical resistance. For this research, use was made of the generative design module of the Autodesk Fusion 360 ® CAD software. This software employs a series of algorithms and the parameters defined by the user, and based on this, generate a series of pedal design proposals. As a result of the research, two brake pedal proposals were obtained. The finite element analysis (FEM) showed mechanical stresses up to 86.07 % below the ultimate stress of the manufacturing material (aluminum 6061-T4). Additionally, safety factor of up to 4.8 and a reduction in pedal mass of up to 16.67% were obtained. The results showed that generative design is a good tool to explore new ideas and concepts that promote innovation in automotive design, achieving functional, resistant and low material consumption designs.

Resumen. - El presente trabajo propone el uso de diseño generativo para el modelado de un pedal de freno de un automóvil, generando una propuesta de diseño funcional, segura y ligera; reduciendo lo más posible la cantidad de material, pero manteniendo una buena resistencia mecánica. Para esta investigación, se hizo uso del módulo de diseño generativo del software CAD Autodesk Fusion 360 ® . Este software emplea una serie de algoritmos y los parámetros definidos por el usuario, y en base a ello, generar una serie de propuestas de diseño del pedal. Como resultados de la investigación, se obtuvieron dos propuestas del pedal de frenado. El análisis por elementos finitos (FEM) mostro esfuerzos mecánicos de hasta un 86.07% por debajo del esfuerzo último del material de fabricación (aluminio 6061-T4). Adicionalmente, se obtuvo un factor de seguridad de hasta 4.8, con una reducción de la masa del pedal de hasta 16.67%. Los resultados mostraron que diseño generativo es una buena herramienta para explorar nuevas ideas y conceptos que fomentan la innovación en el diseño automotriz, logrando diseños funcionales, resistentes y con bajo consumo de material.

Abstract: About two decades ago, medicine experienced a revolutionary approach, driven by technological development in manufacturing techniques and scientific advances in the medical and life sciences, the field took on the challenge of regenerating tissue and organs damaged by disease, trauma, or hereditary issues, incorporating additive manufacturing as one of its strategies. Since its inception, regenerative medicine has developed techniques like tissue engineering, cellular therapy, medical devices, and artificial organs to provide wound healing and orthopedic applications. The incorporation of additive manufacturing allowed to recreate biologically appropriate environments for cell reproduction and growth that, eventually, lead to useful, regenerated tissue or organs. The objective of the present work is to review recent advances in the application of additive manufacturing techniques and ad hoc biomaterials in the field of regenerative medicine, to determine their impact in the development of new therapies for tissue engineering.

Resumen: Hace aproximadamente dos décadas, la medicina experimentó un enfoque revolucionario, impulsado por el desarrollo tecnológico en técnicas de fabricación y los avances científicos en las ciencias médicas y de la vida. El campo asumió el desafío de regenerar tejidos y órganos dañados por enfermedades, traumatismos o problemas hereditarios, incorporando la fabricación aditiva como una de sus estrategias. Desde su inicio, la medicina regenerativa ha desarrollado técnicas como la ingeniería de tejidos, la terapia celular, los dispositivos médicos y los órganos artificiales para proporcionar cicatrización de heridas y aplicaciones ortopédicas. La incorporación de la fabricación aditiva ha permitido recrear entornos biológicamente apropiados para la reproducción y crecimiento celular, lo que eventualmente ha llevado a la obtención de tejidos u órganos regenerados útiles. El objetivo de este trabajo es revisar los avances recientes en la aplicación de técnicas de fabricación aditiva y biomateriales ad hoc en el campo de la medicina regenerativa, para determinar su impacto en el desarrollo de nuevas terapias para la ingeniería de tejidos.

Abstract In this work, the Lagrangian integration numerical method is used to model polynomial functions obtained in the additive manufacturing process that satisfy the manufacturing time in 3D printing for specimens used in mechanical impact tests in plastic materials. One of the essential scharacteristics of the printing equipment is to work with a file whose geometry is in three dimensions and what is sought is to standardize the time involved in making the specimen by means of mathematical functions that allow optimizing the printing process, controlling various parameters in the 3D equipment; such as the amount of filling, the arrangement, quality and layer thickness in the deposition of the molten material. This case study demonstrates an alternative to mathematically model technological innovation processes and obtain the optimal processing time that will depend on the parameters of the 3D printing equipment.

Resumen En el presente trabajo se emplea el método numérico de integración de Lagrange para modelar funciones polinómicas obtenidas en el proceso de manufactura aditiva que satisfacen el tiempo de fabricación en impresión 3D para probetas utilizadas en ensayos mecánicos de impacto en materiales plásticos. Una de las características esenciales de los equipos de impresión es trabajar con un archivo cuya geometría se encuentra en tres dimensiones. Con ello, se busca estandarizar el tiempo que conlleva elaborar el espécimen por medio de funciones matemáticas que permiten optimizar el proceso de impresión, controlando diversos parámetros en los equipos de 3D, como lo son la cantidad de relleno, el arreglo, la calidad y el espesor de capa en la deposición del material fundido. Este caso de estudio demuestra una alternativa para modelar matemáticamente procesos de innovación tecnológica y obtener el tiempo de elaboración óptimo que dependerá de los parámetros del equipo de impresión 3D.

Resumo No presente trabalho, o método de integração numérica de Lagrange é utilizado para modelar funções polinomiais obtidas no processo de fabricação aditiva que satisfazem o tempo de fabricação em impressão 3D para corpos de prova utilizados em ensaios de impacto mecânico em materiais plásticos. Uma das características essenciais do equipamento de impressão é trabalhar com um arquivo cuja geometria é tridimensional. Com isso, pretende-se padronizar o tempo de preparação do corpo de prova através de funções matemáticas que permitem otimizar o processo de impressão, controlando diversos parâmetros no equipamento 3D, como a quantidade de preenchimento, a disposição, a qualidade e a espessura da camada. na deposição do material fundido. Este estudo de caso demonstra uma alternativa para modelar matematicamente processos de inovação tecnológica e obter o tempo de processamento ideal que dependerá dos parâmetros do equipamento de impressão 3D.

RESUMEN El uso de la impresión tridimensional (3D) en ortopedia sigue el ritmo de los avances técnicos. Sin embargo, debido a su novedad, pocas investigaciones han examinado su aplicación. Por lo tanto, el estudio tuvo como objetivo evaluar la utilidad de la impresión 3D en el uso ortopédico. Se realizó un estudio de revisión sistemática durante el período de abril a mayo. La búsqueda de artículos se realizó en Google Scholar, National Center for Biotechnology Information, Clinical Key, Pubmed y Science Direct. Se incluyeron cinco publicaciones con un total de 99 pacientes. Nuestros hallazgos indican que actualmente se expanden la aplicación ortopédica y la utilización de las tecnologías de impresión 3D. A pesar de la relativa escasez de evidencia, estos hallazgos sugieren la utilidad de la tecnología de impresión 3D en una variedad de aplicaciones de corrección de las deformidades intraoperatorias.

ABSTRACT The use of 3-Dimensional (3D) printing in orthopaedics keeps pace with technical advancements. However, due to its novelty, few research have examined its application. Therefore, our study aimed to assess the utility of 3D printing in orthopaedics use. We conducted a systematic review study during the period of April-May. Article search was conducted in Google Scholar, National Center for Biotechnology Information, Clinical Key, Pubmed, and Science Direct. We included five publications with a total of 99 patients. Our findings indicate that the orthopaedic application and utilization of 3D printing technologies are expanding. Despite the relative paucity of evidence, these findings suggest the utility of 3D printing technology in a variety of intraoperative deformity correction applications.

Resumen La tecnología de fabricación aditiva o impresión 3D se ha posicionado como una herramienta transversal y de uso creciente en el mundo productivo y científico que ha otorgado la posibilidad de diseñar y crear elementos y modelos de diversa complejidad. En el área biomédica ha presentado un aumento significativo de sus aplicaciones a través del tiempo, actualmente teniendo relevancia en ámbitos como el planeamiento quirúrgico, la creación de prótesis, modelos anatómicos para educación y entrenamiento quirúrgico. Actualmente existen diversas dificultades que limitan la formación quirúrgica, especialmente en ciertas áreas de la otorrinolaringología como la cirugía de oído. El objetivo de la presente revisión narrativa fue actualizar los usos de la tecnología de impresión 3D para la creación de modelos para entrenamiento quirúrgico en otorrinolaringología, destacando sus potenciales usos en otología, rinología, cirugía de base de cráneo y vía aérea.

Abstract Additive manufacturing technology or 3D printing has positioned itself as a cross-cutting tool of increasing use in the productive and scientific world that has given the possibility of designing and creating different elements and models of varying complexity. In the biomedical area, it has presented a significant increase in its applications over time, currently having relevance in areas such as surgical planning, the creation of prostheses, anatomical models for education and surgical training. Currently there are various difficulties that limit surgical training, especially in certain areas of otorhinolaryngology such as ear surgery. The objective of this narrative review was to update the uses of 3D printing technology for the creation of models for surgical training in otorhinolaryngology, highlighting its potential uses in otology, rhinology, skull base and airway surgery.

Resumo Pós de aço 4340 foi processado por manufatura aditiva utilizando a técnica FFF (Fused Filament Fabrication). Um filamento compósito foi desenvolvido para imprimir amostras e estudar o efeito da cama de impressão e da temperatura do bico em suas propriedades físicas e microestruturais. As amostras impressas foram despolimerizadas e sinterizadas em estado sólido (Solid State - SS) a 1300 °C e sinterização em fase líquida super solidus (Supersolidus Liquid Phase Sintering -SLPS) a 1420 °C. Por metalografia e microscopia eletrônica de varredura (SEM) a microestrutura e as fases presentes foram identificadas. A dureza das amostras sinterizadas foi medida pelo método de Vickers. O processo SLPS contribui para uma melhor densificação e retração volumétrica; porém, promove distorção geométrica das amostras em relação às amostras SS. A microestrutura das amostras sinterizadas consiste em ferrita de contorno de grão austenítico original e bainita. O mecanismo de sinterização influenciou significativamente na dureza das amostras. Por fim, uma peça foi projetada, impressa, despolimerizada e sinterizada para estudar o ângulo de inclinação máximo, os furos verticais e horizontais mínimos e a espessura mínima da camada vertical, que pode ser obtida ao longo de todo o processo.

Resumen Polvo de acero 4340 fue procesado mediante manufactura aditiva utilizando la técnica FFF (Fused Filament Fabrication). Se desarrolló un filamento compuesto para imprimir muestras y estudiar el efecto de la temperatura de la cama y de la boquilla de impresión en sus propiedades físicas y microestructurales. Las muestras impresas fueron despolimerizadas y sinterizadas en estado sólido (Solid State - SS) a 1300 °C y sinterización en fase líquida super solidus (Supersolidus Liquid Phase Sintering -SLPS) a 1420 °C. Por metalografía y microscopía electrónica de barrido (SEM) se identificó la microestructura y las fases presentes. La dureza de las muestras sinterizadas se midió con el método Vickers. El proceso SLPS contribuye a una mejor densificación y contracción volumétrica; sin embargo, promueve distorsión geométrica de las muestras en comparación con las muestras SS. La microestructura de las muestras sinterizadas consiste en ferrita situada en el límite de grano austenítico original y bainita. El mecanismo de sinterización influyó significativamente en la dureza de las muestras. Finalmente, se diseñó, imprimió, despolimerizó y sinterizó una pieza con el objetivo de estudiar el ángulo máximo de inclinación, los mínimos agujeros verticales y horizontales, y el mínimo espesor de capa vertical, que se pueden obtener a lo largo de todo el proceso.

Abstract 4340 steel powders were processed with an additive manufacturing process using the FFF (Fused Filament Fabrication) technique. A composite filament was developed to print samples and study the effect of the bed and nozzle temperatures on its physical and microstructural properties. The printed samples were debinded and sintered by: Solid State (SS) at 1300 °C or SLPS (Supersolidus Liquid Phase Sintering) at 1420 °C. Metallography and scanning electron microscopy (SEM) identified the microstructure and phases. The hardness of the sintered samples was measured with the Vickers method. The SLPS process contributes to better densification and volume contraction; however, it promotes geometrical distortion of the samples compared to the SS samples. The microstructure of the sintered samples consists of ferrite situated in the original austenite grain and bainite. The sintering mechanism significantly influenced the hardness of the samples. Finally, a part was designed, printed, debinded, and sintered with the aim of studying the maximum inclination angle, the minimum vertical and horizontal holes, and the minimum vertical layer thickness, which can be obtained through the whole process.

SUMMARY: This study aimed to construct three-dimensional (3D) anatomical models of the tongue of domestic mammals of veterinary interest. The tongues were obtained from the didactic collection of the Laboratory of Veterinary Macroscopic Anatomy in the Surgery Department of the School of Veterinary Medicine and Animal Science, University of Sao Paulo. Tongues from a cow, dog, horse, and pig were selected for scanning and creation of the 3D-printed models. The printer used a filamentous thermoplastic material, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), which was deposited together with a support resin. In addition to the printing of models, an interactive 3D PDF was generated, creating a didactic collection for students. The anatomical characteristics and peculiarity of the tongues were easily identified in the scanned and printed images. The 3D scanning and printing offered an innovative method of visualizing different anatomical structures and, together with the existing methods, can optimize anatomy teaching in an educational context.

RESUMEN: Este estudio tuvo como objetivo construir modelos anatómicos tridimensionales (3D) de la lengua de mamíferos domésticos de interés veterinario. Las lenguas se obtuvieron de la colección didáctica del Laboratorio de Anatomía Macroscópica Veterinaria del Departamento de Cirugía de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad de São Paulo. Se seleccionaron lenguas de vaca, perro, caballo y cerdo para escanear y crear los modelos impresos en 3D. La impresora utilizó un material termoplástico filamentoso, acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), que se depositó junto con una resina de soporte. Además de la impresión de modelos, se generó un PDF 3D interactivo, creando una colección didáctica para los estudiantes. Las características anatómicas y la peculiaridad de las lenguas se identificaron fácilmente en las imágenes escaneadas e impresas. El escaneo e impresión 3D ofrecieron un método innovador para visualizar diferentes estructuras anatómicas y, junto con los métodos existentes, puede optimizar la enseñanza de la anatomía en un contexto educativo.

Resumen En este artículo se investiga la influencia de la posición de impresión y la densidad del relleno sobre el módulo de elasticidad, el límite de fluencia, el esfuerzo máximo y la tenacidad de probetas elaboradas mediante modelado por deposición fundida. Se elaboraron probetas de AB S en dos posiciones diferentes XY y XZ, cuyos ángulos ráster fueron -45°/45° y 0°/90°, respectivamente, las cuales se sometieron a ensayos de tracción para calcular sus propiedades mecánicas y evidenciar la incidencia de los parámetros estudiados. Los hallazgos permitieron identificar que las propiedades mecánicas de las piezas terminadas difieren de las del material base (filamento); por lo tanto, según la aplicación final de la parte, es necesario establecer criterios de fabricación que permitan obtener piezas con mayores expectativas de vida útil para una carga dada.

Abstract In this paper, the influence of the printing position and the infill density on the elastic modulus, yield strength, ultimate strength, and toughness are researched in specimens built by fused deposition modeling (FDM). ABS specimens were built in two positions, XY and XZ, in which the angle raster was -45°/45° and 0°/90°, respectively. These specimens were tested to find its mechanical properties, and the studied parameters' influence was demonstrated. The discoveries allowed to identify that the mechanical properties of the final product differ from the ones in the base material (filament). In conclusion, to make parts by FDM, it is important to establish the mechanical properties of the final product, because these can differ substantially from the filament properties. Therefore, depending on the final application of the part, it will be necessary to established fabrication criteria that allow to build parts with more lifespan for a given load.

Resumo Neste artigo, pesquisa-se a influência da posição de impressão e a densidade do enchimento sobre o módulo de elasticidade, o limite de fluência, o esforço máximo e a tenacidade de provetas elaboradas mediante modelagem por deposição fundida. Elaboraram-se provetas de ABS em duas posições diferentes XY e XZ, cujos ângulos raster foram -45°/45° e 0°/90°, respectivamente, as quais se submeteram a ensaios de tração para calcular suas propriedades mecânicas e evidenciar a incidência dos parâmetros estudados. As descobertas permitiram identificar que as propriedades mecânicas das peças terminadas diferem das do material base (filamento); portanto, segundo a aplicação final da parte, é necessário estabelecer critérios de fabricação que permitam obter peças com maiores expectativas de vida útil para uma carga dada.

La cuarta revolución industrial ha crecido exponencialmente y se visualiza a través de la fabricación aditiva (impresión 3D y 4D), big data, laInternet de las cosas (IoT), sensores inteligentes, realidad aumentada, digitalización, inteligencia artificial, robótica colaborativa, entre otros avances en la denominada Industria 4.0. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue investigar cómo la metodología de Educación 4.0 puede apoyar estrategias pedagógicas en una escuela técnica, al ofrecer nuevos recursos de enseñanza y práctica para capacitar a profesionales para este advenimiento. Se realizó un estudio de caso descriptivo cualitativo, mediante la implementación de una metodología basada en los fundamentos de la Educación 4.0 en un curso de mecatrónica en una escuela técnica, a través de la disciplina de Robótica, recurriendo a la observación participante para describir los efectos del nuevo formato de aplicación de clases. La Educación 4.0, con sus metodologías activas, demostró que el estudiante que participó en estas clases fue capaz de comprender, identificar, mejorar y actuar dentro de la cuarta revolución industrial, obteniendo las habilidades necesarias que requiere este mercado. El cambio parece ser inevitable con la Industria 4.0, incluso en del entorno educativo, haciendo de la Educación 4.0 la consigna entre los educadores que desean preparar profesionales efectivos para el mercado laboral.

A quarta revolução industrial tem crescido exponencialmente e visualiza-se através da manufatura aditiva (impressões 3D e 4D), big data, Internet das Coisas - IoT (Internet of Things), sensores inteligentes, realidade aumentada, digitalização, inteligência artificial, robótica colaborativa, dentre outros avanços na chamada Indústria 4.0. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar como a metodologia da Educação 4.0 pode apoiar as estratégias pedagógicas numa escola técnica, oferecendo novos recursos de ensino e prática para formar profissionais para esse advento. Foi realizado um estudo de caso descritivo, de natureza qualitativa, através da implementação de uma metodologia baseada nos fundamentos da Educação 4.0 num curso de mecatrónica numa escola técnica, na disciplina de Robótica, recorrendo à observação participante para descrever os efeitos do novo formato de aplicação das aulas. A Educação 4.0, com as suas metodologias ativas, demonstrou que o aluno participante nessas aulas foi capaz de compreender, identificar, aperfeiçoar e agir dentro da quarta revolução industrial, obtendo as competências necessárias que esse mercado exige. A mudança parece ser inevitável com a Indústria 4.0, inclusive dentro do ambiente educacional, fazendo da Educação 4.0 a palavra de ordem entre os educadores que queiram preparar profissionais eficazes para o mercado de trabalho.

The fourth industrial revolution has grown exponentially and it is visualized through additive manufacturing (3D and 4D printings), big data, the Internet of Things (IoT), intelligent sensors, augmented reality, digitalization, artificial intelligence, advanced robotics, among other advances in the so-called Industry 4.0. Thus, this research aims to investigate how the methodology of Education 4.0 can support pedagogical strategies in a technical school, offering new teaching resources and practices to train professionals for this advent. A descriptive case study of a qualitative nature was carried out through the implementation of a methodology based on the foundations of Education 4.0, in a mechatronics class in a technical school, in the context of the subject of Robotics, and a field journal and participant observation were used to describe the effects of the new application format of the classes. This new methodology demonstrated that the participating student in these classes was able to understand, identify, hone and act within the fourth industrial revolution, obtaining the necessary skills that this market demands.Change appears to be unavoidable with the Industry 4.0, even within the educational environment, making Education 4.0 the watchword among educators who want to prepare effective professionals for the labor market.

Resumen Contexto: Para la presente investigación se revisó la literatura y actualidad sobre industria 4.0 e Ingeniería Inversa con el objetivo de proponer un método de diseño para la digitalización y fabricación de piezas en 3D a través del uso de Manufactura Digital. Método: Se realiza una revisión teórica y sistemática sobre Industria 4.0 e Ingeniería Inversa para determinar la relación entre ambos conceptos; posteriormente, se analizan diversos métodos de diseño publicados para seleccionar uno como referencia y finalmente, de los resultados obtenidos del análisis teórico, se presenta una propuesta de método de diseño para realizar la digitalización y manufactura de una pieza 3D. Como comprobación, el método se aplica en la captura, modelado e impresión 3D de una pieza. Resultados: Se encuentra que el punto de relación entre Industria 4.0 e Ingeniería Inversa es la Manufactura Aditiva y que el método de diseño ideal para el desarrollo de la investigación es el de Archer a través de las perspectivas de Liu y Boyle, ya que el modelo propuesto se enfocará en el criterio del diseñador a través de un proceso de digitalización. Finalmente, su aplicación demuestra la relevancia de considerar a la Manufactura Digital como un componente determinante para la Industria 4.0 en la actualidad. Conclusiones: Las condiciones, particularidades y costos de los nuevos procesos aplicados por la Industria 4.0 hacen necesario que se planteen nuevos modelos que generen beneficios a las empresas para ser más competitivas, rentables y sustentables; en este contexto, la Manufactura Digital se presenta como una alterativa de diseño, que a pesar de que lleva años siendo aplicada, no ha sido reconocida como una nueva tendencia tecnológica, por lo que su inclusión en la Industria 4.0 es pertinente y necesaria.

Abstract Context: This research presents a review of literature and current state of the Industry 4.0 and Reverse Engineering process with the aim of proposing a design method for the digitization and manufacturing of 3D parts through the use of Digital Manufacturing. Method: A theoretical and systematic review about Industry 4.0 and Reverse Engineering is carried out to determine the relationship between them. Subsequently, several published design methods are analyzed to select one as a reference. Finally, according to the results obtained from the theoretical analysis a proposal of the design method to perform the digitization and manufacture of a 3D piece. The application of the proposed method is validated with the digitalization of one piece and its 3D modeling and printing. Results: We identified that the relationship between Industry 4.0 and Reverse Engineering is the Additive Manufacturing and that the ideal design method for the development of the research is the Archer’s model through the perspective of Liu & Boyle, since the proposed model will focus on designer through a process of digitalization. Finally, its application demonstrates its relevance, considering that nowadays the Digital Manufacturing must be a determinant component for Industry 4.0 Conclusions: The conditions, particularities and operating costs of the new processes applied by Industry 4.0 imply the need to consider new models to generate benefits for companies in order to become more competitive, profitable and sustainable companies on a global scale. In this context, Digital Manufacturing is presented as an alternative design, which although it has been applied for years, it has not been recognized as a new technological trend, so its inclusion on Industry 4.0 is relevant and necessary.

Abstract Additive manufacturing is a technology that breaks with restrictions that exist in certain complex geometries, it can generate prototypes faster, build final parts, molds and personalized products. Taking advantage of its characteristics, it will be applied to a new irrigation nozzle design. The new nozzle should produce smaller drops that stay longer on the leaves, bigger drops gather together increasing their weight, causing them to slip off the leaves. With a defined irrigation area and using the same amount of liquid, small drops cover homogenously the foliage while big drops concentrate at certain points. The mix composed by water and insecticide, pesticide or fertilizer is better used instead of wasted in the ground. To obtain a new design several tools were used, CAD to generate a virtual prototype, finite element analysis to validate the structural integrity of the proposed design. Topological optimization was applied to obtain an optimal design that meets the requirements, saves material and production time. The nozzles produced required less material, but Polyjet and SLS, technologies selected to manufacture the nozzles, lacked resolution to include all the details required for the nozzle to be completely functional.

Resumen La manufactura aditiva es una tecnología de fabricación que rompe con restricciones que existen con ciertas geometrías complejas, permite generar prototipos en menor tiempo, fabricar piezas finales, moldes y productos personalizados. Aprovechando las ventajas que ofrece, se aplicará a un nuevo diseño de boquilla para riego por aspersión que pueda generar gotas más pequeñas, las cuales se adhieren mejor a las hojas de las plantas, ya que las gotas grandes tienden a unirse entre sí causando aumento en su peso y que resbalen más fácil de las hojas. Con un área definida para riego y ocupado el mismo volumen de líquido, las gotas pequeñas cubren de forma más homogénea el follaje que las gotas grandes que se concentran en ciertos puntos. De esta forma la mezcla de agua con insecticida, pesticida o fertilizante se aprovecha mejor causando que una menor cantidad termine en el suelo. Para llegar al nuevo diseño de la boquilla, se utilizó un conjunto de herramientas como diseño asistido por computadora para generar un prototipo virtual, análisis de elemento finito para validar que el diseño propuesto cumpliera su función e integridad estructural. Posteriormente se usó la optimización topológica para obtener un diseño óptimo que además de cumplir con sus funciones, generara un ahorro en material y tiempo de fabricación. Las boquillas obtenidas requirieron menos material para ser fabricadas, sin embargo la tecnología PolyjetTM y SLS en plástico no alcanzaron a fabricar detalles fundamentales para el correcto funcionamiento de las boquillas.

New technologies have allowed us to migrate from the spin-wax casting technique (CPC) to additive manufacturing such as selective laser fusion (SLM), providing a better marginal and internal adaptation. Objectives: To compare the marginal and internal discrepancies in Co-Cr unit metal copings on two termination lines: chamfer and bevel, made with CPC and SLM, determining which technique had the best marginal and internal adaptation. Material and Methods: We had 4 study groups: CPC chamfer (n=13), CPC bevel (n=13), SLM chamfer (n=13), SLM bevel (n=13). To assess marginal and internal discrepancies, the silicone replica technique was used, a first sectioning was performed in the vestibular-palatine (V-P) and a secondin the mesio-distal (M-D) direction. The cervical, axial and occlusal zones were measured in a stereomicroscope at 40X. Results: Normality assumptions were evaluated with the Shapiro-Wilk test. Statistical analyzes were Student’s t test and U Mann-Whitney test. The less discrepancy marginal was for the SLM chamfer with mean values less than 24.70±10.29 μm in the V-P cut and 21.82±5.94 μm in the M-D cut, followed by the SLM bevel in the P-V cut of 34.12±16.23 μm and in the cut M-D of 35.34±8.91 μm. The CPC bevel in the V-P cut was 27.17±21.11 μm and in the M-D cut of 47.91±16.77 μm and for the CPC chamfer in the V-P cut was 89.65±58.39 μm and in the M-D cut of 91.72±67.13 μm; the difference was statistically significant only for SLM chamfer copings compared to the CPC chamfer. In the internal discrepancy values, no statistical differences were found among the 4 groups. Conclusions: Accord- ing to the descriptive values the best marginal fit was achieved with the SLM chamfer, followed by the SLM bevel, CPC bevel and CPC chamfer. Regarding internal adaptation, the descriptive values were not conclusive enough to decide which technique was better, but a better adaptation was achieved in the axial zone than in the occlusal zone.

Nuevas tecnologías nos han permitido migrar de la técnica de cera perdida colada por centrifugado (CPC) a la fabricación aditiva como la fusión selectiva por láser (SLM), proporcionando una mejor adaptación marginal e interna. Objetivos: Comparar la discrepancia marginal e interna en cofias unitarias de Co-Cr sobre 2 líneas de terminación: chamfer y bisel, fabricadas con la CPC y SLM, determinando cual tuvo mejor adaptación marginal e interna. Material y Métodos: Se tuvo 4 grupos de estudio: CPC chamfer (n=13), CPC bisel (n=13), SLM chamfer (n=13) y SLM bisel (n=13). Para evaluar la discrepancia marginal e interna se usó el método de la réplica en silicona, seccionando primero en sentido vestíbulo-palatino (V-P) y segundo en sentido mesio-distal (M-D). Se midió las zonas cervical, axial y oclusal con un estéreo microscopio a 40X. Resultados: Se evaluó los supuestos de normalidad con la prueba de Shapiro-Wilk, y el análisis estadístico fue con las pruebas t de Student y U Mann-Whitney. La menor discrepancia marginal fue para la SLM chamfer con promedios menores de 24,70±10,29 μm en el corte V-P y de 21,82±5,94 μm en el corte M-D, seguido por la SLM bisel en el corte V-P de 34,12±16,23 μm y en el corte M-D de 35,34±8,91 μm. La CPC bisel en el corte V-P fue de 27,17±21,11 μm y en el corte M-D de 47,91±16,77 μm y para la CPC chamfer en el corte V-P fue de 89,65±58,39 μm y en el corte M-D de 91,72±67,13 μm; la diferencia fue estadísticamente significativa solo para las cofias de SLM chamfer comparándolas con la CPC chamfer. En la discrepancia interna los valores en los 4 grupos no tuvieron diferencias estadísticas. Conclusiones: Según los valores, la mejor adaptación marginal fue para la SLM cham- fer, seguida por la SLM bisel, CPC bisel y la CPC chamfer. En cuanto a la adaptación interna, los valores no fueron concluyentes para decir que técnica fue mejor, pero se logró mejor adaptación en la zona axial que la zona oclusal.