Diseño y cálculo de una prótesis canina

Abstract

[EN] The main goal of the following final degree project is the development of a forelimb dog’s prosthesis which can be manufactured by 3D printing technologies. In order to achieve this goal, a previous research about animal prosthetics in general and canine prosthetics in particular has been necesary. Once the current market has been analised, a design made with the software Siemens NX has been proposed. After that, some details about the materials that will be used on it has been explained and finally it has been showed up a light, useful and comfortable prototype. Then, a kinematic analysis has been performed to obtain the equations of a dog’s movements which will be necessaries for the programming of a dynamic model. The model and the inverse dynamic analysis have been implemented on the software MSC Adams. The inverse dynamic analysis is necessary to obtain the different load cases that the designed prosthesis has to resist. Finally, once the different load cases and a geometry to hold them have been obtained, making use of the software Ansys Workbench it has been carried out some Finite Element Method calculations which have been used for the validation of the designed prototype.

[CA] L'objectiu principal del següent treball fi de grau és el desenvolupament d'un prototip de pròtesi de gos de pota davantera imprimible en 3D. Per a això, ha sigut necessari un estudi previ sobre l'ortopèdia animal en general i la canina en particular. Analitzant el mercat actual de les pròtesis per a gossos, s'ha proposat un disseny realitzat amb el programa Siemens NX que, complementat amb una detallada selecció de materials, s'ha aconseguit aportar un disseny lleuger, pràctic i còmode. A continuació, s'ha plantejat un anàlisi sobre la cinemàtica del gos per a obtindre les equacions del moviment necessàries per a la programació d'un model dinàmic. S'ha implementat un model dinàmic en el programa comercial MSC Adams, on s'ha realitzat un anàlisi dinàmic invers amb la finalitat d'obtindre els casos de càrrega que la pròtesi dissenyada ha de suportar. Finalment, una vegada obtinguts els distints casos de càrrega i una geometria que els vaja a suportar, per mitjà de la utilització del programa Ansys Workbench s'han realitzat una sèrie de càlculs d'Elements Finits que han servit per a la validació del prototip dissenyat.

[ES] El objetivo principal del siguiente trabajo fin de grado es el desarrollo de un prototipo de prótesis de perro de pata delantera imprimible en 3D. Para ello, ha sido necesario un estudio previo sobre la ortopedia animal en general y la canina en particular. Una vez analizado el mercado actual de las prótesis para perros, se ha propuesto un diseño realizado con el software Siemens NX que, complementado con una detallada selección de materiales, se ha conseguido aportar un diseño ligero, práctico y cómodo. A continuación, se ha planteado un análisis sobre la cinemática del perro para obtener las ecuaciones del movimiento necesarias para la programación de un modelo dinámico. Se ha implementado un modelo dinámico en el software comercial MSC Adams, donde se ha realizado un análisis dinámico inverso con la finalidad de obtener los casos de carga que la prótesis diseñada ha de soportar. Finalmente, una vez obtenidos los distintos casos de carga y una geometría que los vaya a soportar, mediante la utilización del programa Ansys Workbench se han realizado una serie de cálculos de Elementos Finitos que han servido para la validación del prototipo diseñado.