Evaluación de funcionalidad de ajuste y propiedades mecánicas de una prótesis transradial para impresión 3D
DOI:
https://doi.org/10.20983/culcyt.2024.3.2.11Palabras clave:
prótesis mecánica, amputación transradial, propiedades mecánicas, impresión 3DResumen
Este trabajo planteó evaluar la funcionalidad de ajuste de un diseño propuesto para una prótesis mecánica transradial mediante impresión 3D y comparar las propiedades mecánicas de tres materiales: PLA, ABS y PETG. Se obtuvieron medidas antropométricas de EBSCOhost y se ingresaron al diseño para evaluar su funcionalidad de ajuste. Además, se realizaron simulaciones para comparar las propiedades mecánicas de los materiales en diferentes posiciones y fuerzas, con el fin de identificar el material con el mejor desempeño. Posteriormente, se realizó un prototipo con dicho material seleccionado para realizar pruebas de rendimiento con un equipo Mark-10 para compararlas con las simulaciones. Los datos de la evaluación del ajuste mostraron variaciones menores que no supusieron un obstáculo para su funcionalidad mecánica, mientras que las evaluaciones de la tensión von Mises, desplazamientos, deformación, transferencia de calor, compresión, costos de adquisición y accesibilidad, establecieron al PLA como el más idóneo. Finalmente, el prototipo demostró que, tanto en simulación como en laboratorio, las piezas sufrieron un mayor desplazamiento en la posición de supinación. A pesar de los daños mínimos en la unión mano-antebrazo, este diseño ofrece una alternativa accesible, ajustable y económica, además de reducir significativamente el tiempo de fabricación a comparación de los dispositivos tradicionales.
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Citas
R. Zambudio, Prótesis, órtesis y ayudas técnicas. Barcelona: Elsevier Masson, 2009.
K. Wendo et al., “Open-Source 3D Printing in the Prosthetic Field—The Case of Upper Limb Prostheses: A Review”, Machines, vol. 10, n.º 2, 2022, doi: 10.3390/machines10060413.
E. Guffey, After Universal Design: The Disability Design Revolution, 1.ª ed. Londres: Bloomsbury Visual Arts, 2023.
“What is e-NABLE?”. Enabling the Future. Accedido: sept. 21, 2023. [En línea]. Disponible en: https://enablingthefuture.org/
J. R. Oropeza, “Diseño de prótesis mecánica para impresión 3D para suplir la ausencia de un miembro superior a nivel transradial”, tesis, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Ciudad Juárez, 2022, inédita.
C. L. Semasinghe, D. G. K. Madusanka, R. K. P. S. Ranaweera R. A. R. C. Gopura, “Transradial prostheses: Trends in development of hardware and control systems”, Int. J. Med. Robot., vol. 15, n.º 1, art. e1960, 2019, doi: 10.1002/rcs.1960.
“Upper Limb Prosthetic Solutions”. Steepergruop.com. Accedido: oct. 26, 2023. [En línea]. Disponible en: https://www.steepergroup.com/prosthetics/upper-limb-prosthetics/
Team_UnLimbited. “The unlimbited arm v2.1 - Alfie Edition”. Thingiverse.com. Accedido: oct. 26, 2023. [En línea]. Disponible en: https://www.thingiverse.com/thing:1672381
“THE RIT ARM”, Enabling the future. Accedido: oct. 26, 2023. [En línea]. Disponible en: https://enablingthefuture.org/upper-limb-prosthetics/rit-arm/
J. Simon. “Which Design?”. e-NABLE Devices Catalog. Accedido: feb. 18, 2024. [En línea]. Disponible en: https://hub.e-nable.org/s/e-nable-devices/wiki/Which+Design%3F
M. M. Alam, I. Ahmad, Y. Kumar, A. Samad, Y. Upadhyay y A. A. Khan, “Investigation of the Relationship Between Anthropometric Measurements and Forearm Postures with Grip Strength in Young Adults”, J Musculoskelet Res, vol. 25, n.º 4, dic. 2022, doi: 10.1142/S021895772250004X.
I. R. Musa, S. M. Omar y I. Adam, “Mid-upper arm circumference as a substitute for body mass index in the assessment of nutritional status among adults in eastern Sudan”, BMC Public Health, vol. 22, n.º 1, dic. 2022, doi: 10.1186/s12889-022-14536-4.
A. Patra, P. Chaudhary, V. Malhotra y K. Arora, “Identification of most consistent and reliable anatomical landmark to locate and protect radial nerve during posterior approach to humerus: A cadaveric study”, Anat Cell Biol, vol. 53, n.º 2, pp. 132-136, jun. 2020, doi: 10.5115/acb.20.075.
“Amplitud de Movimiento”. TAFAY y Cursos. Accedido: feb. 17, 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.tafadycursos.com/cuerpo-humano/amplitud-de-movimiento
J. González. “Dibujo de manos: lo básico”. TTAMAYO.com. Accedido: feb. 17, 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.ttamayo.com/2020/11/dibujo-de-manos-basico/
3DUniverse. “3D Universe Terrafilum PETG Filament”. shop3duniverse.com. Accedido: feb. 18, 2024. [En línea]. Disponible en: https://shop3duniverse.com/collections/3d-universe-terrafilum-materials
H. Kamel, O. Harraz, K. Azab y T. Attia, “Developing an Optimized Low-Cost Transtibial Energy Storage and Release Prosthetic Foot Using Three-Dimensional Printing”, J Eng Sci Med Diagn Ther, vol. 3, n.º 2, art. 21103, may. 2020, doi: 10.1115/1.4046319.
H. W. Huysamen, W. A. Kinnear, T. E. Fonternel, E. Turton, I. Yadroitsava y I. Yadroitsev, “3D Printed Laryngoscope For Endotracheal Intubation”, S Afr J Ind Eng, vol. 31, no. 3, pp. 209-217, nov. 2020, doi: 10.7166/31-3-2446.
G. K. Jones y R. Stopforth, “Mechanical Design and Development of the Touch Hand II Prosthetic Hand”, R&D Journal, vol. 32, pp. 23-34, en. 2016.
W. Wu, P. Geng, G. Li, D. Zhao, H. Zhang y J. Zhao, “Influence of layer thickness and raster angle on the mechanical properties of 3D-printed PEEK and a comparative mechanical study between PEEK and ABS”, Materials, vol. 8, n.º 9, pp. 5834-5846, sept. 2015, doi: 10.3390/ma8095271.
Factores de riesgo ergonómico en el Trabajo-Identificación, análisis, prevención y control. Parte 1: Manejo manual de cargas, NOM-036-1-STPS-2018, STPS, 2018. [En línea]. Disponible en: https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/7468/stps11_C/stps11_C.html
S. Islam, G. Bhat y P. Sikdar, “Thermal and acoustic performance evaluation of 3D-Printable PLA materials”, J. Build. Eng., vol. 67, art. 105979, 2023, doi: 10.1016/j.jobe.2023.105979.
B. Rădulescu et al., “Thermal Expansion of Plastics Used for 3D Printing”, Polymers, vol. 14, n.º 15, art. 3061, jul. 2022, doi: 10.3390/polym14153061.
MSE Supplies. “List of Thermal Expansion Coefficients (CTE) for Natural and Engineered Materials”. MSESupplies.com. Accedido: feb. 27, 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.msesupplies.com/pages/list-of-thermal-expansion-coefficients-cte-for-natural-and-engineered-materials
O. Zmeskal, L. Marackova, T. Lapcikova, P. Mencik y R. Prikryl, “Thermal properties of samples prepared from polylactic acid by 3D printing”, AIP Conf. Proc., vol. 2305, n.º 2, 2020, doi: 10.1063/5.0033857.
M. Malvezzi, Z. Iqbal, M. C. Valigi, M. Pozzi, D. Prattichizzo y G. Salvietti, “Design of Multiple Wearable Robotic Extra Fingers for Human Hand Augmentation”, Robotics, vol. 8, n.º 4, dic. 2019, doi: 10.3390/ROBOTICS8040102.
Dielectric Manufacturing. “PETG Characteristics”. dielectricMFG.com. Accedido: feb. 27, 2024. [En línea]. Disponible en: https://dielectricmfg.com/resources/knowledge-base/petg/
J. Suder, Z. Bobovsky, J. Mlotek, M. Vocetka, Z. Zeman y M. Safar, “Experimental Analysis of Temperature Resistance of 3D Printed PLA Components”, MM Science Journal, vol. 2021, n.º 1, pp. 4322-4327, mar. 2021, doi: 10.17973/MMSJ.2021_03_2021004.
Ultimaker. “Technical data sheet ABS”. Farnell.com. Accedido: feb. 27, 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.farnell.com/datasheets/2310520.pdf
“PLA ácido poliláctico”. Plásticos Brello. Accedido: feb. 27, 2024. [En línea]. Disponible en: https://plasticos-brello.com/material/pla-acido-polilactico/
B. Freeland et al., “A Review of Polylactic Acid as a Replacement Material for Single-Use Laboratory Components”, Materials, vol. 15, n.º 9, may. 1, 2022, doi: 10.3390/ma15092989.
“Convección”. Dassault systems. Accedido: feb. 27, 2024. [En línea]. Disponible en: https://help.solidworks.com/2024/spanish/SolidWorks/cworks/c_Convection.htm?id=5ce0d5420a704d57835a1563bfd658d3#Pg0
M. Vergara, M. J. Agost y V. Gracia‐Ibáñez, “Dorsal and palmar aspect dimensions of hand anthropometry for designing hand tools and protections”, Hum Factor Ergon Man, vol. 28, n.º 1, pp. 17-28, en. 2018, doi: 10.1002/hfm.20714.
B. Forero, K. Velásquez, R. Hernández y E. Mejía, “Simulation of transradial prosthesis using Virtual Reality Environment and electrooculography (EOG) signals for grip therapy”, Vis. Electron., vol. 16, n.º 2, pp. 17-28, ag. 2022, doi: 10.14483/issn.2248-4728.
C. Bell, 3D Printing with Delta Printers. Berkeley, CA: Apress, 2015, doi: 10.1007/978-1-4842-1173-1.
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