Finite element simulation analysis for orthosis development

Authors

  • Rosangela Monteiro dos Santos Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Unesp)
  • Luciano Malgueiro Lima Faculdade de Tecnologia de Mauá
  • Rosemeire dos Santos Almeida Faculdade de Tecnologia de São Paulo
  • Marcos Henrique Silva Mesquita Faculdade de Tecnologia de São José dos Campos. UNIAN. ITA. Faculdade de Tecnologia de São Paulo
  • Flavio Cardoso Ventura Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho – UNESP
  • Marcus Antonio Pereira Bueno Universidade Estadual Paulista

DOI:

https://doi.org/10.29147/datjournal.v10i3.1101

Keywords:

Orthosis, Rapid prototyping, Assistive technology

Abstract

Individuals with hemiplegia or hemiparesis often require the use of orthoses. The aim of this study was to develop an orthosis for the lower limb using digital modeling and three-dimensional printing. Three distinct designs were created. The orthotic models were developed using Inventor software and printed with the Elegoo Neptune 4 Pro printer, using ePA-FC filament. Finite element simulation was carried out using SolidWorks software. According to the simulation, the orthosis design and the material used in the 3D printing process meet mechanical resistance requirements, as the von Mises stress value (55.9 MPa) remained below the material’s yield strength, which is 140 MPa. The orthosis was found to be well-suited to the patient’s anatomical and biomechanical features. Overall, the device demonstrated good functionality, usability, and user experience. However, certain aspects can still be improved.

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Author Biographies

Rosangela Monteiro dos Santos, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Unesp)

Doutora em Design pela Universidade Estadual Paulista “ Júlio de Mesquita Filho”(Unesp) - FAAC, Bauru/SP. Mestre em Psicologia do Desenvolvimento e Aprendizagem na Universidade Estadual Paulista “ Júlio de Mesquita Filho”(Unesp) - FC, Bauru/SP. Leciono a disciplina de ergonomia nos cursos de Tecnologia em gestão da produção industrial, na Fatec Jahu e no curso de Design de produto na Fatec Tatuapé, projeto integrador no curso de Gestão de turismo, na Fatec São Paulo. Atua no desenvolvimento de pesquisas nas áreas de saúde e qualidade de vida, tecnologias assistiva, inclusão de pessoas com deficiência em espaços culturais e no ambiente corporativo.

Luciano Malgueiro Lima, Faculdade de Tecnologia de Mauá

Graduação em Tecnologia de Fabricação Mecânica pela Faculdade de Tecnologia de Mauá – FATEC Mauá. Curso Técnico em Eletromecânica pela ETE Júlio de Mesquita, Santo André/SP. Atua como Desenhador Projetista, ou áreas relacionadas à Metalurgia e Metalmecânica. Membro do grupo de estudo sobre tecnologia Assistiva das Fatec Jahu, Diadema e Mauá.

Rosemeire dos Santos Almeida, Faculdade de Tecnologia de São Paulo

Graduada em Tecnologia Mecânica pela Faculdade de Tecnologia de São Paulo, Mestre em Ciência e Tecnologia de Materiais da Faculdade de Engenharia Química pela UNICAMP, Doutorado e Pós-doutorado em Materiais e Processos de Fabricação da Faculdade de Engenharia Mecânica pela UNICAMP. Professora nos cursos de Fabricação Mecânica e Gestão da Produção Industrial nas Fatec Mauá e Diadema, e Pesquisadora Colaboradora do Laboratório de Biopolímeros e Eletrofiação do Dpto. de Materiais e Manufatura da UNICAMP. Possui experiência Industrial na área de projetos de produto, projetos de moldes plásticos, processamento de polímeros, processos de fabricação ferramentaria e estampagem.

Flavio Cardoso Ventura, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho – UNESP

Doutor e Mestre em design pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho – UNESP; especialização em engenharia de produção pela UNESP; graduação em desenho industrial - Projeto de Produto pela UNESP. Atua como docente no curso de Gestão da Produção Industrial (GPI) da Faculdade de Tecnologia de Jahu (Fatec Jahu), onde ministra as disciplinas de Projeto de Produto I, Projeto de Produto II e Fundamentos de Automação Industrial. Realiza pesquisas sobre: design inclusivo; tecnologias assistivas; e explora potencialidades do bambu in natura e bambu laminado colado (BLC).

Marcus Antonio Pereira Bueno, Universidade Estadual Paulista

Pós- -doutorado, Doutorado e Mestrado em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia de Bauru (FEB-UNESP), sendo bolsista Capes. Pós-Graduado (Latu Sensu) no curso Empreendedorismo e Inovação Tecnológica nas Engenharias Pela Unesp/Univesp/Cre- -SP, Graduado pela Faculdade de Tecnologia de Jahu (SP) (2008) no Curso Superior de Tecnologia em Construção e Manutenção de Sistemas de Navegação Fluvial e Graduação em Engenharia de Produção pela FAAG - Faculdade de Agudos (2022), professor de Ensino Superior na Faculdade de Tecnologia de Jahu - Fatec/Jahu. Atua na área de matérias e manufatura aditiva.

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Published

2026-01-29

How to Cite

Santos, R. M. dos, Lima, L. M., Almeida, R. dos S., Mesquita, M. H. S., Ventura, F. C., & Bueno, M. A. P. (2026). Finite element simulation analysis for orthosis development. DAT Journal, 10(3), 417–430. https://doi.org/10.29147/datjournal.v10i3.1101

Issue

Vol. 10 No. 3 (2025): Design, Art and Technology + Dossier: V International Congress and XI Workshop: Design & Materials – WDM –UNIFEI – 2025

Section

Dossiê V Congresso Internacional e XI Workshop: Design & Materiais – WDM – UNIFEI – 2025

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