Desenvolvimento de bombas de seringa programáveis para estudo de fluxo em sistemas de microfluídica - Proposta e implementação com impressão 3D e Arduino

Aug 27, 2026

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Trabalho voltado ao desenvolvimento de um modelo de bomba de seringa programável para estudos de fluxo em sistemas de microfluídica, explorando o regime laminar característico da baixa razão de Reynolds. A proposta integra técnicas de impressão 3D e controle automatizado por microcontrolador Arduino. O projeto utiliza modelagem no OpenSCAD e geração de GCODE para impressão em PETG via FDM. O circuito emprega fonte de 15V, driver DRV8825 e motor de passo NEMA 17, com programação em AccelStepper para ajustar velocidade e distância. Testes validam parâmetros de fluxo compatíveis com as necessidades do grupo.

IdiomaPortuguese

CategoriaTecnologia

FormatoPDF

Páginas4

Tempo de leitura6 min

AcessoDownload gratuito

Índice

Introdução

Metodologia

Impressão 3D

Circuito controlador

Resultados e discussão

Conclusões

Bibliografia

DEVENVOLVIMENTO DE BOMBAS DE SERINGA PROGRAMÁVEIS PARA ESTUDO DE FLUXO EM SISTEMAS DE MICROFLUÍDICA Palavras-Chave: instrumentação científica, microfluídica, dispositivos Autores: EDUARDO FERNANDES LOPES FABBRIS [IFGW-UNICAMP] PROF.DR. VARLEI RODRIGUES (ORIENTADOR) [IFGW-UNICAMP] INTRODUÇÃO: A microfluídica trabalha com a manipulação precisa de fluidos confinados em canais com dimensões sub-milimétricas [1], possibilitando o desenvolvimento e integração de sistemas miniaturizados, como as plataformas lab-on-a-chip. Entre os instrumentos que são importantes para oestudo de sistemas microfluídicos está a bomba de seringa, que consiste em um dispositivo capaz de bombear soluções para o interior de microcanais. Uma característica muito importante dos sistemas de microfluídica é que os analitos injetadosno microcanal fluem sempre em regime laminar devido ao baixo número de Reynolds, da ordem de 10−5 . Isso nos permite, por exemplo, injetar mais de um analitos em um único microcanal, usando entradas distintas, e elas fluírem pelo canal sem se misturar, como exemplificado na figura 1 [2] . Esse comportamento pode ser explorado para a formação de um microcanal definido pelos fluxos adjacentes de outras soluções, ou seja, no caso do exemplo da figura 1, os dois fluxos em verde definem o canal pelo qual flui o analito vermelho. Variando fluxo das soluções envolvidas, podemos mudardinamicamente a largura do canal central. Figura 1: Fluxo laminar de soluções de corantes (anilina) inseridas em um microchip com três entradas. As regiões2 e 3 foram utilizadas para definir os componentes de cor vermelho e verde, respectivamente, como o valor médio da cor dos pixels. (b) Assinatura na região 1 das cores definidas nas regiões 2 e 3. Representa uma média dos perfis de intensidade decor transversais à seção transversal do canal. As linhas tracejadas indicam a posição da parede do microcanal. Extraído da referência [2]. Buscando explorar essa característica dos sistemas microfluídicos de forma eficiente e barata, esse trabalho visa a produção de um modelo de bomba de seringa, feito a partir de técnicas de impressão 3D e totalmente programável através do microcontrolador Arduíno. A partir da replicação de tal modelo, seria possível obter um sistema de bombas de seringa em que cada saída seria independente efacilmente controlada, capaz de suprir as necessidades atuais do grupo. METODOLOGIA: IMPRESSÃO 3D: Inicialmente foi utilizado do software OpenSCAD para o desenvolvimento do projeto (figura 2) na forma de script, que então foi transformado para GCODE, sendo possível então a sua impressão com o auxílio do software Slic3r. Figura 2: Desenho do modelo no OpenSCAD. No desenvolvimento da parte estrutural da bomba de seringa, utilizou-se uma impressora 3D desenvolvida pelo orientador da pesquisa, Varlei Rodrigues , que opera através do método aditivo FDM, Fosse Deposition Modeling, que consiste na deposição camada a camada de plástico fundido. Para aimpressão dos dispositivos escolhemos como material o Polietileno Tereftalato Glicol (PETG) devido asua compatibilidade com a impressora disponível , grande disponibilidade no laboratório e boa estruturafísica [3] . CIRCUITO CONTROLADOR: Para a montagem eletrônica do circuito (figura 3), utilizou-se uma fonte de 15V, juntamente do motor de passo NEMA 17, que foi controlado pelo microcontrolador Arduino, com o auxílio do driver de corrente DRV8825 , permitindo uma precisão de até 312 de passo na rotação do motor. Figura 3: Esquema da bomba de seringa. A programação do sistema foi feita na própria IDE do Arduino, com auxílio da biblioteca AccelStepper, que permite o controle de diversos parâmetros, como velocidade de giro e distância percorrida, de forma simples e intuitiva. facilmente controlada, capaz de suprir as necessidades atuais do grupo. RESULTADOS E DISCUSSÃO: Após a finalização de ambas as partes, elétrica e estrutural, realizamos diversos testes para obterum

Perguntas frequentes

Qual é o objetivo principal do trabalho com bombas de seringa programáveis?

Produzir um modelo de bomba de seringa totalmente programável para estudar o fluxo em sistemas de microfluídica, atendendo às necessidades do grupo.

Como a microfluídica e o regime laminar são explorados no estudo de fluxo?

Como o escoamento ocorre em regime laminar devido ao baixo número de Reynolds, analitos podem fluir sem se misturar, permitindo análise e controle do canal por meio da variação de fluxos adjacentes.

Quais componentes e ferramentas foram usados para implementar o sistema?

A estrutura foi feita com impressão 3D via OpenSCAD, Slic3r e material PETG (FDM). O controle usou Arduino, biblioteca AccelStepper, fonte de 15V, driver DRV8825 e motor de passo NEMA 17.

Aug 27, 2026

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