Development and manufacturing of an artificial residual limb for structural testing of 3D printed prostheses components

Abstract

[ES] El objetivo de este trabajo de fin de máster fue diseñar e implementar un miembro residual artificial de la región inferior de la rodilla que pudiera replicar las características de una pierna humana real. Estas características incluyen no sólo tener una forma y tamaño similares, sino que también las propiedades de los materiales de su superficie y tejidos blandos han de asemejarse. Consecuentemente, desarrollamos un miembro inferior capaz de encajar distintos dispositivos prostéticos a un brazo robótico, facilitando la ejecución de todos los ensayos mecánicos requeridos. Además de esto, pretendíamos aprovechar la gran capacidad de personalización que ofrecen las técnicas de modelado por deposición fundida (FDM), permitiéndonos crear elementos con un alto nivel de adaptación a nuestras necesidades en lo que se refiere a forma y material. Explotando la posibilidad de utilizar y combinar filamentos rígidos y flexibles, junto con silicona, nuestro objetivo fue crear un modelo fiel de un miembro residual. La impresión FDM ha sido empleada no sólo para fabricar los componentes del modelo sino para elaborar soportes y elementos auxiliares para el proceso de fabricación.

[EN] The aim of this master s thesis was to design and implement a below-the-knee artificial residual limb capable of replicating the characteristics of a intact human leg. These characteristics include not only similar shape and size but also the material properties of the limb's surface and soft tissues. Consequently, we developed a lower limb suitable for attaching various prosthetic devices to a robotic arm, facilitating the execution of all necessary performance tests. Additionally, we aimed to take advantage of the extensive customization capabilities offered by fused deposition modeling (FDM), enabling the creation of highly customizable parts in terms of both shape and material. Exploiting the possibility to utilize and combine rigid and flexible printing filaments, along with silicone, our goal was to create an accurate model of a residual limb. FDM was employed not only for crafting components for the model but also for constructing jigs to aid in the manufacturing process.