Desenvolvimento de um dispositivo para a avaliação experimental da resistência ao impacto de protetores bucais para uso desportivo

Abstract

O objetivo deste trabalho é a projeção de um sistema de pêndulo que permita avaliar a resistência ao impacto dos protetores bucais para o uso desportivo. Cada vez mais, os desportos se estão a tornar mais competitivos, sendo necessário recorrer ao uso de proteção adequada, por forma a evitar lesões orofaciais. Para isso, é primordial fazer uma avaliação aos protetores bucais, com uma boa aproximação de um impacto real, para obter resultados fiáveis. Deste modo, este sistema contém objetos de impacto com formas distintas, que permitem avaliar o protetor bucal, consoante o desporto para o qual será usado. O mesmo contém, ainda, um sistema de molas que permite simular o movimento da cabeça de um atleta ao impacto. A avaliação poderá ser feita para diferentes energias de impacto, mediante os ângulos de lançamento do pêndulo permitidos. Este sistema foi projetado com a finalidade de atingir a energia de impacto de 4,4 J, uma vez que é um valor já conhecido na literatura aberta. Os sensores aplicados, por forma a obter resultados sobre o impacto, são um acelerómetro, aplicado aos objetos de impacto, e dois extensómetros, aplicados aos dentes da mandíbula simulada. Foram feitas análises de tensão, tanto à estrutura como ao pêndulo, por forma a garantir que estes componentes estariam capacitados para suportar a carga para a qual serão solicitados durante os testes aos protetores bucais. Todo este processo foi possível com as sucessivas alterações, que aparecem discriminadas ao longo deste trabalho. Conclui-se assim que o sistema cumpre os requisitos necessários para produzir o impacto desejado e conseguir avaliar a performance dos protetores bucais. Todos os componentes foram desenhados em Inventor e devidamente detalhados em 2D, para que seja possível a construção deste sistema de pêndulo

The objective of this project is to design a pendulum system which assesses the resistance to impact of mouthguards to be used in sports. Sports are becoming more and more competitive and adequate protection is required in order to avoid orofacial injuries. Having this in mind, a reliable assessment of the mouthguards is achieved through the consideration of scenarios that resemble real impacts. The designed system contains impact objects with different shapes to address the various sports the mouthguard can be used in. It also contains a spring system that allows to simulate the movement of an athlete’s head on impact. The assessment can be made for different impact energies in accordance with the permitted pendulum launch angles. This system was designed with the purpose of reaching the impact energy of 4,4 J, since it is a value already known in the open literature. An accelerometer, applied to the impact objects, and two strain gauges, applied to the teeth of the simulated jaw, compose the proposed system. Stress analyzes were made, both to the structure and to the pendulum, to guarantee that these components would be able to support the load for which they will be requested during the tests on the mouthguards. This whole process was possible with the successive changes, which appear broken down throughout this work. It is concluded that the system meets the necessary requirements to produce the desired impact and to be able to evaluate the performance of mouthguards. All components were designed in Inventor and duly detailed in 2D, so that it is possible to build this pendulum system.