Correo: miaraya@itcr.ac.cr
- Profesor supervisor: Dr. Ing. Jose Luis León Salazar
Periodo del trabajo: enero 2016 - diciembre 2017
Titulo del proyecto: Diseño y validación de dispositivo pie-tobillo para exo-prótesis implementando Tecnología de Manufactura Aditiva de reforzamiento en matriz polimérica mediante Fabricación de Filamento Compuesto (CFF)
Resumen del proyecto:
Esta investigación se centra en el diseño, fabricación y validación de un dispositivo pie-tobillo para exo-prótesis implementando la tecnología de manufactura aditiva Fabricación de Filamento Compuesto (CFF), la cual permite realizar un reforzamiento de fibras continuas dentro de una matriz de Poliamida 6 (PA6).
La primer etapa de la investigación se centró en la caracterización de la tecnología CFF. Esta tecnología de manufactura aditiva utiliza un proceso de impresión capa por capa similar al moldeo por deposición fundida (FDM), pero también es capaz de reforzar las partes con capas de fibras continuas en una matriz de PA6. Debido a las características ortotrópicas de la manufactura aditiva basada en FDM, las partes impresas en 3D pueden presentar un comportamiento mecánico diferente bajo diferentes orientaciones de carga, sumado a esto, las tecnología CFF permite diferentes configuraciones para la fabricación y el reforzamiento de partes. En este estudio, la caracterización mecánica de PA6 reforzada con fibra de carbono y fibra de vidrio se realizó mediante diseños de experimentos (DOE) como método estadístico, para investigar el efecto del rastro de impresión de las fibras, distribución del reforzamiento, la orientación de impresión y el porcentaje de fibra sobre las propiedades mecánicas en compresión y flexión.
Los resultados de la caracterización mecánica se consideraron como input para el diseño y validación de un dispositivo de pie - tobillo de bajo costo mediante el uso de herramientas CAD CAM CAE. El diseño se desarrolló de manera paramétrica a partir de variables antropométricas y funcionales características de pacientes amputados, implementando una metodología iterativa de validación computacional mediante análisis de elementos finitos (FEA). En futuras etapas de la investigación se realizarán ensayos estáticos y dinámicos según la norma ISO 22675, con el fin de validar requisitos de resistencia mecánica y vida útil del dispositivo.