Diseño, análisis e implementación de una prótesis de extremidad delantera canina, mediante técnicas CAD/CAM/CAE, adaptable a cualquier animal, a partir de geómetra escaneada en 3D
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Título: Diseño, análisis e implementación de una prótesis de extremidad delantera canina, mediante técnicas CAD/CAM/CAE, adaptable a cualquier animal, a partir de geómetra escaneada en 3D
Autor: Rodríguez Franco, Juan Francisco
Resumen:
[ES] El objetivo principal del trabajo consiste en el desarrollo de un prototipo de prótesis para extremidad delantera canina, aplicando las técnicas propias de diseño, fabricación y análisis asistidos por ordenador, así como de prototipado rápido. La metodología de trabajo seguida ha consistido en varias etapas. Inicialmente, se ha realizado una investigación del estado del arte en el desarrollo de prótesis caninas, campo que actualmente es bastante innovador. Paralelamente, se ha estudiado en profundidad el marco teórico protésico canino. A partir de esta información, en una segunda etapa, se han aplicado los conocimientos CAD/CAM/CAE adquiridos en la titulación, desarrollando inicialmente un modelo CAD y posteriormente su implementación en un prototipo físico. Para conseguir una perfecta adaptación del muñón a la prótesis, se han aplicado técnicas de ingeniería inversa, lo que ha llevado al diseño e implementación de una pieza intermedia. De este modo, se consigue un perfecto ajuste entre la extremidad y la prótesis, adaptada particularmente a cada animal, debiendo ser fabricada únicamente y de manera específica esta pieza. Por otra parte, se ha realizado el análisis mediante cálculo por elementos finitos del modelo CAD, lo que ha permitido conocer el comportamiento del prototipo bajo ciertas condiciones. Por último, se ha realizado una implementación física del prototipo mediante técnicas de impresión 3D.
[EN] The main objective of the work is to develop a prototype of a canine forelimb prosthesis, applying the CAD/CAM/CIM techniques, as well as rapid prototyping. The methodology has consisted of several stages. Initially, a state-of-the-art research in the field of development of dog prostheses, was carried out, a field that is currently quite innovative. In parallel, the theoretical framework related to the development of canine limb prostheses was studied. From this information, in a second stage, the CAD / CAM / CAE knowledge acquired in the degree has been applied, initially developing a CAD model and later its implementation in a physical prototype. To achieve a perfect adaptation of the stump to the prosthesis, reverse engineering techniques have been applied, which has led to the design and implementation of an intermediate piece. In this way, a perfect fit is achieved between the limb and the prosthesis, particularly adapted to each animal. This intermediate piece is the only one that must be manufactured in a personalized way for each animal, from 3D scanned geometry of the limb. On the other hand, simulation and analysis of the CAD model of the prosthesis has been carried out, using the finite element method, which has allowed predicting the behavior of the prototype under certain conditions. Finally, a physical implementation of the prototype has been carried out using 3D printing techniques.
[ES] El objetivo principal del trabajo consiste en el desarrollo de un prototipo de prótesis para extremidad delantera canina, aplicando las técnicas propias de diseño, fabricación y análisis asistidos por ordenador, así como de prototipado rápido. La metodología de trabajo seguida ha consistido en varias etapas. Inicialmente, se ha realizado una investigación del estado del arte en el desarrollo de prótesis caninas, campo que actualmente es bastante innovador. Paralelamente, se ha estudiado en profundidad el marco teórico protésico canino. A partir de esta información, en una segunda etapa, se han aplicado los conocimientos CAD/CAM/CAE adquiridos en la titulación, desarrollando inicialmente un modelo CAD y posteriormente su implementación en un prototipo físico. Para conseguir una perfecta adaptación del muñón a la prótesis, se han aplicado técnicas de ingeniería inversa, lo que ha llevado al diseño e implementación de una pieza intermedia. De este modo, se consigue un perfecto ajuste entre la extremidad y la prótesis, adaptada particularmente a cada animal, debiendo ser fabricada únicamente y de manera específica esta pieza. Por otra parte, se ha realizado el análisis mediante cálculo por elementos finitos del modelo CAD, lo que ha permitido conocer el comportamiento del prototipo bajo ciertas condiciones. Por último, se ha realizado una implementación física del prototipo mediante técnicas de impresión 3D.
[EN] The main objective of the work is to develop a prototype of a canine forelimb prosthesis, applying the CAD/CAM/CIM techniques, as well as rapid prototyping. The methodology has consisted of several stages. Initially, a state-of-the-art research in the field of development of dog prostheses, was carried out, a field that is currently quite innovative. In parallel, the theoretical framework related to the development of canine limb prostheses was studied. From this information, in a second stage, the CAD / CAM / CAE knowledge acquired in the degree has been applied, initially developing a CAD model and later its implementation in a physical prototype. To achieve a perfect adaptation of the stump to the prosthesis, reverse engineering techniques have been applied, which has led to the design and implementation of an intermediate piece. In this way, a perfect fit is achieved between the limb and the prosthesis, particularly adapted to each animal. This intermediate piece is the only one that must be manufactured in a personalized way for each animal, from 3D scanned geometry of the limb. On the other hand, simulation and analysis of the CAD model of the prosthesis has been carried out, using the finite element method, which has allowed predicting the behavior of the prototype under certain conditions. Finally, a physical implementation of the prototype has been carried out using 3D printing techniques.
URI: http://hdl.handle.net/10251/150147
Fecha: 2020-09-16
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ETSID - Trabajos académicos [8906]
Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño