Desarrollo de un proceso de producción de plantillas ortopédicas en modelado CAD e impresión 3D
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Título
Desarrollo de un proceso de producción de plantillas ortopédicas en modelado CAD e impresión 3DAutoría
Tutor/Supervisor; Universidad.Departamento
Sancho-Bru, Joaquin L.; Universitat Jaume I. Departament d'Enginyeria Mecànica i ConstruccióFecha de publicación
2020-01Editor
Universitat Jaume IResumen
Una de las funciones de los podólogos es diseñar plantillas ortopédicas para aquellos pacientes
que las necesitan para corregir diferentes patologías comunes. Este proceso no es fácil, ya que
hay que tener en cuenta ... [+]
Una de las funciones de los podólogos es diseñar plantillas ortopédicas para aquellos pacientes
que las necesitan para corregir diferentes patologías comunes. Este proceso no es fácil, ya que
hay que tener en cuenta que cada pie es único y requiere correcciones precisas y adaptadas; de lo
contrario, las patologías podrían agravarse o derivarse nuevas. Por lo tanto, cada plantilla es única.
En la actualidad, incluso en caso de utilizar plantillas prefabricadas, los podólogos tienen que
realizar modificaciones a mano sobre ellas. Esta forma de trabajo es poco precisa, requiere de una
gran cantidad de tiempo y, sobre todo, los posibles errores pueden ser perjudiciales para la salud.
Para intentar solventar este problema, algunas empresas ofrecen la posibilidad de fabricar
plantillas personalizadas mediante impresión en 3D. Sin embargo, aunque estas plantillas se
adaptan anatómicamente al pie del paciente, los podólogos no tienen capacidad para elegir las
correcciones que consideren necesarias, y por ello los pacientes manifiestan malestar e
incomodidad por el uso de estas plantillas. Por eso, en este proyecto se estudiará el desarrollo de
un proceso de producción de plantillas informatizado, basado en el modelado utilizando técnicas
de diseño asistido por ordenador (DAO) y la impresión en 3D, con el objetivo de lograr una
adaptación óptima de la plantilla a la anatomía del paciente, y de permitir un control de los
diferentes parámetros de corrección comúnmente utilizados, para de esta manera mejorar la
precisión, disminuir el tiempo de producción de las plantillas y asegurar su reproducibilidad.
El proceso de diseño y fabricación de plantillas propuesto es el siguiente: se escanea el pie que
necesita la plantilla. A continuación, se carga el escáner en fichero STL al programa CATIA V6,
utilizando para ello una interfaz diseñada para que pueda ser utilizada de forma sencilla por
podólogos sin experiencia en el modelado DAO. Desde esta interfaz se generará automáticamente
un modelo de plantilla adaptado a la anatomía del pie del paciente. Este modelo base se creará de
forma paramétrica, para de esta forma permitir que el podólogo pueda introducir las correcciones
que considere necesarias modificando los parámetros que definen la plantilla. Una vez
completado el diseño de la plantilla, se procederá a su impresión por fabricación aditiva 3D,
utilizando los materiales y patrón de relleno adecuados.
Para la consecución del objetivo propuesto, el proyecto se divide en cuatro etapas:
(1) Modelado: Se acomete el desarrollo de una herramienta que crea de forma automática un
modelo DAO paramétrico de la plantilla adaptado a la anatomía del pie del paciente. Para
ello, se tendrá en cuenta cuáles son los parámetros sobre los que los podólogos, por su
experiencia profesional, necesitan realizar correcciones para que la plantilla resultante
mejore la calidad de vida del paciente. El software que a desarrollar debe ofrecer una
interfaz fácil de usar por los podólogos, permitiéndoles introducir la corrección necesaria
para cada patología, y respetando la anatomía específica del paciente.
(2) Dimensionado mecánico: Además de una geometría adecuada, las plantillas deben
fabricarse con unos materiales y estructura interna adecuados desde el punto de vista
mecánico (rigidez y resistencia adecuadas). Habrá de tenerse en cuenta que la plantilla no
está uniformemente sujeta a los mismos esfuerzos. De hecho, algunos están más sujetos
a la flexión y otros a la compresión (talón). Cada zona debe tener propiedades mecánicas
diferentes para poder resistir los esfuerzos, y para distribuir adecuadamente las presiones.
En este sentido, se estudia si es posible construir la plantilla con estructura reticular del
mismo material, o si bien es necesario utilizar varios materiales o varios patrones de
relleno (Cubico, red, triangular… etc).
(3) Prototipos: Se fabrican prototipos impresos en 3D, diferentes materiales y patrones de
relleno, para asegurar que el proceso de fabricación 3D aditivo se adapta a las
necesidades.
(4) Validación: Para asegurar el correcto funcionamiento de las plantillas, se realizan
simulaciones de su comportamiento mecánico durante situaciones representativas.
Finalmente, se presenta un estudio de viabilidad económica tanto desde el punto de vista del
fabricante del programa (para ver si es factible la realización y comercio del programa) como desde el punto de vista del podólogo (para ver si es factible la compra y aplicación del
programa). [-]
Palabras clave / Materias
Descripción
Treball Final de Grau en Enginyeria Mecànica. Codi: EM1047. Curs acadèmic: 2019/2020
Tipo de documento
info:eu-repo/semantics/bachelorThesisDerechos de acceso
http://rightsstatements.org/vocab/CNE/1.0/
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess