Soluciones protésicas impresas en 3D para perros: Integrando diseño computacional y fabricación aditiva
Autores: Sarpong, Jeremy; Khanafer, Khalil; Sheikh, Mohammad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Soluciones protésicas impresas en 3D para perros: Integrando diseño computacional y fabricación aditiva
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Estudio
Diseños de extremidades prostéticas
Análisis de Elementos Finitos
Estrés de Von Mises
Factor de seguridad
Eficiencia de materiales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga el rendimiento mecánico de dos diseños de prótesis de extremidades anteriores para perros: uno con una estructura sólida y el otro con una estructura perforada, utilizando Análisis de Elementos Finitos (FEA). Ambos modelos fueron analizados bajo condiciones de carga estática que representan aproximadamente el 60% del peso corporal de un perro, la carga típica soportada por las extremidades anteriores. Las prótesis fueron modeladas con plástico ABS, un material de impresión 3D ampliamente utilizado, y evaluadas para el estrés de Von Mises, la deformación total, la deformación elástica y el factor de seguridad. El análisis mostró que ambos modelos se mantuvieron dentro del límite elástico del material, lo que indica que no ocurriría deformación permanente bajo las cargas aplicadas. El Modelo Sólido demostró un factor de seguridad significativamente más alto (14) y una menor deformación, confirmando su resistencia estructural, pero también destacando una rigidez excesiva, un mayor uso de material y un costo más alto. En contraste, el Modelo Perforado exhibió tensiones localizadas ligeramente más altas y un factor de seguridad más bajo (3.01), sin embargo, aún cumplió con los requisitos de seguridad esenciales mientras proporcionaba mayor conformidad, flexibilidad y eficiencia en el uso de material. Estas características son deseables para la comodidad, adaptabilidad y practicidad en aplicaciones veterinarias. Aunque su durabilidad a largo plazo requiere una evaluación adicional, el Modelo Perforado logra un equilibrio más efectivo entre seguridad, comodidad y sostenibilidad. Basado en estos hallazgos, el diseño perforado se considera la opción más adecuada para el desarrollo de prótesis caninas. El trabajo futuro ampliará el análisis a escenarios de carga dinámica, como caminar y correr, para simular mejor el rendimiento en el mundo real.
Descripción
Este estudio investiga el rendimiento mecánico de dos diseños de prótesis de extremidades anteriores para perros: uno con una estructura sólida y el otro con una estructura perforada, utilizando Análisis de Elementos Finitos (FEA). Ambos modelos fueron analizados bajo condiciones de carga estática que representan aproximadamente el 60% del peso corporal de un perro, la carga típica soportada por las extremidades anteriores. Las prótesis fueron modeladas con plástico ABS, un material de impresión 3D ampliamente utilizado, y evaluadas para el estrés de Von Mises, la deformación total, la deformación elástica y el factor de seguridad. El análisis mostró que ambos modelos se mantuvieron dentro del límite elástico del material, lo que indica que no ocurriría deformación permanente bajo las cargas aplicadas. El Modelo Sólido demostró un factor de seguridad significativamente más alto (14) y una menor deformación, confirmando su resistencia estructural, pero también destacando una rigidez excesiva, un mayor uso de material y un costo más alto. En contraste, el Modelo Perforado exhibió tensiones localizadas ligeramente más altas y un factor de seguridad más bajo (3.01), sin embargo, aún cumplió con los requisitos de seguridad esenciales mientras proporcionaba mayor conformidad, flexibilidad y eficiencia en el uso de material. Estas características son deseables para la comodidad, adaptabilidad y practicidad en aplicaciones veterinarias. Aunque su durabilidad a largo plazo requiere una evaluación adicional, el Modelo Perforado logra un equilibrio más efectivo entre seguridad, comodidad y sostenibilidad. Basado en estos hallazgos, el diseño perforado se considera la opción más adecuada para el desarrollo de prótesis caninas. El trabajo futuro ampliará el análisis a escenarios de carga dinámica, como caminar y correr, para simular mejor el rendimiento en el mundo real.