Metodología de diseño para manufactura aditiva por proceso de fotopolimerización en un modelo de prótesis mamaria externa

El presente proyecto se centró en optimizar el diseño para manufactura aditiva mediante la utilización de un software con inteligencia artificial de un modelo de prótesis mamaria externa, creando una mejora de su estructura topológica para que la prótesis alcance las características biomecánicas de un seno sano. Además, se utilizó herramientas computacionales de manufactura para la simulación de características biomecánicas semejantes a las de un seno sano, proponer un nuevo diseño para ser manufacturado por una impresora 3D con metodología de fotopolimerización. Para la revisión de los resultados se realizó una comparativa entre el modelo obtenido por optimización topológica y uno fabricado con patrón giroide con 7.5% de relleno. Este proyecto busca seguir la línea de objetivos del Proyecto Zule para el desarrollo de una prótesis mamaria personalizada mediante el uso de tecnologías de escaneo y de manufactura aditiva para beneficio de pacientes que hayan pasado por una mastectomía. Ofreciendo una solución cómoda y a un costo accesible. Para la fabricación de la propuesta presentada en este proyecto se realizaron tres escaneos a pacientes que tienen mastectomía. Centrándose en el caso de una paciente, se realizó una malla de su torso, esto es, el seno sano y cicatriz, para posterior darle forma a la prótesis. Luego, esta malla pasó por un proceso de revisión, reparación y edición hasta convertirse en sólido. Una vez se realizó este procedimiento se generó la prótesis, utilizando herramientas de diseño y aplicaciones de optimización topológica en el software Fusion de Autodesk. Obtenidos los resultados de la optimización topológica se escogió la mejor alternativa de diseño, esto es aquel que consigue los objetivos planteados con el material seleccionado, en este caso el escogido fue la resina flexible 80A de Formlabs, por sus propiedades mecánicas y biocompatibilidad. Este diseño pasó a ser manufacturado con tecnología de fotopolimerización. Además, se realizó una comparación entre los tiempos de impresión, material gastado y análisis de fuerzas entre la alternativa propuesta y la alternativa con patrón de relleno giroide. Los resultados de este proyecto demostraron que el material utilizado por la prótesis con diseño generativo es mucho menor al que se utiliza con patrón giroide y es mucho más sencillo de retirar soportes, además al estar construido y personalizado con la dirección y magnitud de las fuerzas, este modelo propuesto tiene mucha más resistencia a la manipulación. Es decir que las pacientes no se preocupan por romper la prótesis al acomodarla dentro de un brasier. Se evidencia que el considerar pliegues de piel en la geometría de cicatriz garantiza un ajuste más cómodo para la paciente, ya que de adapta de mejor manera al contorno de la cicatriz y del cuerpo. Además de proporcionar una reproducción personalizada de la forma del seno lo que hace que la prótesis, en apariencia, sea acorde al peso y anatomía de la paciente independientemente de sus características físicas. En conclusión, la aplicación de una optimización topológica en la fabricación de prótesis mamarias representa una mejora en las propiedades mecánicas de la prótesis según los resultados obtenidos por simulación además de un ahorro significativo de material, lo que abarata costos de manufactura. Todo esto sin dejar de lado el impacto positivo que esta prótesis pueda tener en las pacientes.

• Autor principal: Rodríguez Echeverría, Christian Eduardo (author)
• Altres autors: Delgado Vega, Sigrit Dailin (author), Helguero Alcívar, Carlos Gabriel, Director (author)
• Format: bachelorThesis
• Idioma: esp
• Publicat: 2025
• Matèries: Metodología; Manufactura aditiva; fotopolimerización; Diseño; modelo de prótesis
• Accés en línia: http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/66114