Diseño y validación de un vástago de cadera largo para minimizar el uso de material y posibilitar su fabricación mediante tecnologías aditivas

Abstract

[ES] En el trabajo a continuación se expone la optimización del diseño de un vástago de cadera largo. Con el fin de crear un implante con la menor cantidad de material posible para facilitar su fabricación mediante técnicas aditivas primeramente se ha esbozado un diseño original con el software de Solidworks y se han caracterizado los parámetros de interés (tensiones de von Mises, desplazamientos equivalentes y deformaciones unitarias de la pieza) tras haber realizado un análisis con MEF. A continuación, se ha creado un diseño genérico con el software de Altair Inspire¿. Dicho diseño preliminar se ha validado mediante el método de elementos finitos (MEF) con el software de Altair Inspire¿ habiendo aplicado las mismas cargas fisiológicas en la cadera (explicadas en detalle en el apartado 5.2.1) que se le habían aplicado al vástago original. A continuación, se ha procedido a su optimización topológica. Para ello se ha utilizado la herramienta de optimización de diseño para minimización de masa de Altair Inspire¿ teniendo en cuenta el factor de seguridad establecido. Con los resultados obtenidos de la optimización con Altair Inspire® se ha modificado el vástago original para eliminar el material innecesario y se ha realizado una comparación para estudiar las ventajas que ofrece el vástago vaciado frente al vástago original.

[EN] In this project, a long Ti hip stem will be designed with internal porous areas that minimizes the use of material, maximizing resistance and being its elasticity as close to bone as possible. The design will be generic and the loads to be applied will be physiological. In this project, the geometric modeling will be done with SolidWorks and the design optimization using the Inspire 2020 program. WORK PLAN (indicative): 1.- Design of the implant and validation against physiological loads. The stiffness of it will be measured and compared with that of the bone. Design verification by simulation with MEF using the Inspire 2020 program. 2.- Optimization of the implant design and validation against physiological loads. The stiffness of the same will be measured and it will be compared with that of the bone and with the solid stem. Design verification by simulation with MEF using the Inspire 2020 program.