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Extrusión de Materiales Fabricación Avanzada de Músculos Artificiales Helicoidales a partir de Polímero con Memoria de Forma

Autores: Mitchell, Kellen; Raymond, Lily; Jin, Yifei

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Extrusión de Materiales Fabricación Avanzada de Músculos Artificiales Helicoidales a partir de Polímero con Memoria de Forma


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Rehabilitación
Asistencia de movilidad
Ortesis robótica
Músculos artificiales
Métodos de fabricación
Sistema de cabezal de impresión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La rehabilitación y la asistencia en movilidad mediante ortesis robóticas o exoesqueletos han mostrado potencial para ayudar a aquellos con trastornos musculoesqueléticos. Los músculos artificiales son el componente principal utilizado para impulsar dispositivos robóticos y bioasistenciales. Sin embargo, los métodos de fabricación actuales para producir músculos artificiales son técnicamente desafiantes y laboriosos para el personal médico en clínicas y hospitales. Este estudio tiene como objetivo investigar un sistema de cabezal de impresión para la extrusión de materiales de músculos artificiales de polímero helicoidal. En el sistema propuesto, se utilizó simultáneamente un mandril acanalado interno dentro del cabezal de impresión y un módulo de control de temperatura para solidificar y estereotipar filamentos de polímero antes de la extrusión desde el cabezal de impresión con una forma helicoidal. Se aplicó simulación numérica para determinar el diseño óptimo del cabezal de impresión, así como para analizar los efectos de acoplamiento y la sensibilidad de las geometrías del cabezal de impresión en la fabricación de músculos artificiales. Basado en el análisis de simulación, se diseñó, fabricó y operó el sistema de cabezal de impresión para extruir filamentos helicoidales utilizando ácido poliláctico. Se compararon el diámetro, el grosor y el paso de los filamentos extruidos con las geometrías correspondientes del mandril para validar la precisión de fabricación. Finalmente, se programó y actuó un filamento impreso para probar su funcionalidad como un músculo artificial helicoidal. El sistema de cabezal de impresión propuesto no solo permite la extrusión estacionaria de músculos artificiales helicoidales, sino que también es compatible con impresoras 3D comerciales para imprimir libremente grupos de músculos artificiales helicoidales en el futuro.

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