Additive manufacturing applied in the manufacture of assistive devices for animals

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5380/avs.v31i2.101655

Keywords:

Manufatura aditiva, impressão 3D, medicina veterinária, prótese, saúde veterinária.

Abstract

Additive Manufacturing (AM) has represented a significant innovation in the manufacturing field over the past four decades, evolving from a technology predominantly focused on prototyping to manufacturing complex, high-value-added end products. Among AM main advantages is the ability to create customized parts and complex geometries, as well as rapid design and material waste reduction. Several sectors have incorporated AM into development and manufacturing processes, the healthcare industry being the one which benefited the most of this technology. In this area, AM has been widely adopted to produce surgical instruments, anatomical models, prostheses, orthoses, and implants. However, the utilization of this technology in the veterinary field is still recent and little explored in literature. Animals with congenital or traumatic deformities often do not use orthopedic devices due to the lack of substantial scientific evidence on the effectiveness of these devices and also due to the high cost and complexity of manufacturing. In this context, the objective of this work was to develop personalized assistive solutions for two animals with specific needs, using low-cost design and manufacturing technologies. The first case involved a mixed-breed dog with a total amputation of the left pelvic limb. The amputation region was digitized to obtain the dog’s anatomy to develop and to manufacture an articulated prosthesis using AM. The second case involved a duck with a corneal ulcer in one eye, which required protection against trauma and periodic instillation of eye drops for treatment. In this case, indirect digitization was performed for design and AM manufacture was utilized to manufacture a protective helmet for the duck’s right eye. In both cases, it was possible to demonstrate the versatility of AM in the creation and production of personalized devices that promote quality of life and enable treatments for different species.

Author Biographies

Luiz Eduardo Santana de Souza, ufpr

Sou estudante de Engenharia Mecânica na UFPR, com experiência em modelagem e montagem de peças no SolidWorks, além de criação e interpretação de desenho técnico. Tenho forte atuação no desenvolvimento de projetos para manufatura aditiva, especialmente em impressão 3D de filamento. Meu conhecimento inclui desde o design voltado para otimização para fabricação até a calibração de parâmetros para melhorar o acabamento e a precisão das peças produzidas.
Atuei como diretor do projeto de extensão Engenhar por um ano, período no qual liderei equipes e planejei estratégias para o desenvolvimento de novos produtos. Essa experiência ampliou minhas habilidades em liderança, organização e comunicação, permitindo uma visão mais estratégica do desenvolvimento de projetos.

Maria Lúcia Leite Ribeiro Okimoto, ufpr

Postdoctoral fellow at Technische Universitat München, Fakultät für Maschinenwesen Lehrsthul für Ergonomie from July 2012 to Feb 2013, Germany. PhD in Production Engineering from the Federal University of Santa Catarina and RWTH-Aachen, Germany (2000). Master in Production Engineering from the Federal University of Santa Catarina (1994). Degree in Industrial Design from the Federal University of Paraná (1983). Professor| Federal University of Paraná. Mechanical Engineering | Postgraduate Programs: Mechanical Engineering (PGMEC) and DESIGN (PPGDesign)| Coordinates the Ergonomics and Usability Laboratory (LABERG, UFPR). Coordinator of the Assistive Technology Research and Development Network (RPDTA). Interested in Inclusive Design, Universal Design, Usability, Ergonomics, Assistive Technology and Cad3D.

José Aguiomar Foggiatto , utfpr

Bolsista de Produtividade do CNPq em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora (DT2) desde 2013, Pesquisador no NUFER (Núcleo de Manufatura Aditiva e Ferramental) da UTFPR, possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Paraná (1989), mestrado em Engenharia Mecânica - área de Concentração em Projetos - pela Universidade Federal de Santa Catarina (1997) e doutorado em Engenharia Mecânica - área de concentração em Fabricação - pela Universidade Federal de Santa Catarina (2005). Foi Coordenador do Centro de Inovação Tecnológica da UTFPR no biênio 2006/2007, Coordenador dos Cursos Superiores de Tecnologia do Departamento Acadêmico de Mecânica no biênio 2008/2009, Chefe do Departamento de Mecânica no biênio 2013/2014 e coordenador institucional na UTFPR do Projeto: Rede de Pesquisa e Desenvolvimento em Tecnologia Assistiva: ações integradas entre Engenharia Mecânica e Design- (RPDTA), aprovado no Edital PGPTA N 59/2014 da CAPES entre 2015 e 2021. Foi Professor Titular EBTT nos curso de Engenharia Mecânica, Engenharia Mecatrônica, Tecnologia Mecânica, Tecnologia em Mecatrônica e Técnico integrado em Mecânica. Atua como professor permanente no Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais (PPGEM) e é coordenador institucional adjunto do NAPI-TA (Novos Arranjos em Pesquisa e Inovação de Tecnologia Assistiva) com fomento da Fundação Araucária. Pesquisa principalmente os seguintes temas: Tecnologia Assistiva, Impressão 3D (Manufatura Aditiva), Sistemas CAD-3D, Desenvolvimento de Produtos Assistivos e Aplicação da Impressão 3D na Área da Saúde.

Maria Fernanda Pioli Torres, ufpr

Possui graduação em Medicina Veterinária pela Universidade Federal do Paraná (UFPR), pós-doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) com ênfase em manufatura aditiva, doutorado em Clínica Cirúrgica pelo Hospital de Clínicas da UFPR na área de concentração Anestesiologia e Recuperação Pós-operatória, mestrado em Ciências Veterinárias pela UFPR. É professora Associada IV de Anatomia dos Animais Domésticos no Departamento de Anatomia da UFPR onde atua em pesquisa e extensão nas áreas de modelagem orgânica e manufatura aditiva para o desenvolvimento e produção de materiais didáticos e simuladores. É professora permanente do Mestrado Profissional em Ensino de Biologia em Rede Nacional (PROFBIO) da UFPR.

Karin Graf, ufpr

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Paraná (1992), mestrado(2004), doutorado (2009) e pós-doutorado (2010) em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal do Paraná . Tem experiência na área de Engenharia Automotiva, de Materiais e Metalúrgica. Atua desde 2010 como docente do curso de graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Paraná. Desde 2012 participa na coordenação de vários projetos internacionais (AWARE, AIM, EnGlobe) na área automotiva com a Technische Höchschule Ingostadt (Alemanha).

Amália Turner Giannico, ufpr

Responsável pelo serviço de cardiologia veterinária da Animal Cor. Docente de cursos de Pós-Graduação. Possui Pós-Doutorado em Cardiologia e Manufatura Aditiva pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) (2023). Doutora pelo programa de Pós-graduação em Ciências Veterinárias da Universidade Federal do Paraná (UFPR) (2017). Mestre em Ciências Veterinárias pela Universidade Federal do Paraná (2014). Possui especialização em Cardiologia Veterinária pela ANCLIVEPA - SP e especialização em Clínica e Cirurgia de Pequenos Animais pela EQUALIS. Possui especialização em Treinamento no Serviço de Medicina Veterinária - Residência em Clínica Médica de Pequenos Animais na Universidade Federal do Paraná (2012), com graduação em Medicina Veterinária pela Universidade Federal de Lavras (2010). Tem experiência na área de Medicina Veterinária, com ênfase em Clínica Médica de Pequenos Animais e Diagnóstico por Imagem Cardiovascular.Idealizadora e coordenadora técnica do aplicativo PETPlanner, voltado à gestão da saúde veterinária. Responsável pela definição das funcionalidades clínicas, validação com profissionais e supervisão técnica do desenvolvimento. Atua na interface entre tecnologia e medicina veterinária, promovendo inovação no setor pet.

Bruno Pinheiro Advíncula, ufpr

Estudante de Engenharia Mecatrônica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Tem experiência como auxiliar de escritório, já tendo atuado em duas empresas privadas.

References

Arauz PG, Chiriboga P, García M, Kao I, Díaz EA, New technologies applied to canine limb prostheses: A review, Veterinary World, 14(10): 2793-2802, 2021.

Chopra TA, Study on applications of Prosthetic limbs in Animals and use of 3D Printing, A Journal for New Zealand Herpetology, 12(02), 556-560, 2023.

Culmone C, Smit G, Breedveld P, Additive manufacturing of medical instruments: A state-of-the-art review. Additive Manufacturing, 27, 461-473, 2019.. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.03.015.

Frankowski J, Kurzątkowska M, Sobczak M, & Piotrowska U, Utilization of 3D bioprinting technology in creating human tissue and organoid models for preclinical drug research – State-of-the-art. International Journal of Pharmaceutics, 646, 123313, 2023.

Demers L, Weiss R, Ska B, 2022. The Quebec User Evaluation of Satisfaction with Assistive Technology (QUEST 2.0): An overview and recent progress. J Tech Disab.14:101-105.

Dimitrov M, Georgieva D, Ilieva S, Petkova V, The era of digital pharmacy. 3D printing - realities and perspectives. Pharmacia, 70(4), 1083-1092, 2023.

Fischer LAS, Foggiatto JA, Marcondes PVP, Lajarin SF, Design for Additive Manufacturing (DFAM) applied in the manufacture of Master Sample for the automotive industry. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 239(1-2), 96–103, 2024.

ISO/ASTM 52900:2021: Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary. 2. ed. Genebra: ISO/ASTM International, 2021.

Kumar R, Kumar M, Chohan JS, The role of additive manufacturing for biomedical applications: A critical review. Journal of Manufacturing Processes, 64, 828–850, 2021. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.02.022.

Lee S, Wendland TM, RAO S, MAGEE C, Orthotic Device Use in Canine Patients: Owner Perception of Quality of Life for Owners and Patients. Front. Vet. Sci. 8:709364, 2021. doi: 10.3389/fvets.2021.709364.

Mendaza-DeCal R, Peso-Fernandez S, Rodriguez-Quiros J, Orthotics and prosthetics by 3D-printing: Accelerating its fabrication flow. Research in Veterinary Science, 162, 104960, 2023.

Santos BBG, Casoni FTN, Weber SH, Brancher JA, Torres MFP, Farias ELP, Perception of Veterinary Medicine Students Regarding the Use of a 3D Model of the Canine Brain in Learning Neuroanatomy: a Pilot Study. Archives of Veterinary Science, Curitiba, v. 30, n. 2, 2025.

Sossou G, Demoly F, Montavon G, Gomes S, An additive manufacturing-oriented design approach to mechanical assemblies. J. of Comp. Des. and Eng., 5, pp. 3–18, 2018.

Thompson MK, Moroni G, Vaneker T, Fadel G, Campbell RI, Gibson I, Martina F, Design for Additive Manufacturing: Trends, opportunities, considerations, and constraints, CIRP Annals, 2016. 65:2, pp. 737-60.

Volpato N, et al., Manufatura Aditiva: Tecnologias e aplicações da impressão 3D, 2017. 1ª ed. São Paulo: Edgar Blucher Ltda. ISBN: 9788521211518.

Wang R, Exploration of the application of ergonomics in 3Dprintingdogprostheses, Literature and Art Development and Innovation, 1:8, 2024.

Downloads

Published

2026-06-24

How to Cite

Lajarin, S. F., de Souza, L. E. S., Okimoto, M. L. L. R., Foggiatto , J. A., Torres, M. F. . P., Graf, K., … Advíncula, B. P. (2026). Additive manufacturing applied in the manufacture of assistive devices for animals. Archives of Veterinary Science, 31(2). https://doi.org/10.5380/avs.v31i2.101655

Issue

Vol. 31 No. 2 (2026): Three Decades of Science: The Vanguard of Archives of Veterinary Science

Section

Small Animal Medicine and Surgery

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Authors that wish to publish in AVS agree with the following conditions:

  1. To keep copyright of the article and allow the AVS to publish the first time. The article will be licensed by Creative Commons - Atribuição 4.0 Internacional allowing the sharing of their work.
  2. Authors may distribute their work by other channel of distribution (ex.: local or public repository).
  3. Authors have the permission to publish their work online, using different channels (similar to above), even before the final editorial process.