Sistema Computacional para el Diseño a la Medida de Sillas de Ruedas de Tipo Exo-Esqueleto Mediante el Análisis del Elemento Finito

Abstract

Para este trabajo de investigación, se desarrolló un sistema computacional basado en una interfaz gráfica de usuario con Matlab, este sistema analiza geometrías sólidas de programas para Diseño Asistido por Computadora (CAD) guardados con extensión de estereolitografía (.stl). Este sistema fue diseñado y programado utilizando el programa Matlab – GUIDE; que es un entorno de programación y diseño para interfaces gráficas además de las herramientas de trabajo o toolboxes. Este sistema desarrollado tiene entradas para recibir los datos numéricos de las constantes físicas de los materiales, así como las restricciones aplicadas (cargas estáticas y contactos) al sólido, para simular y luego desplegar los resultados, como salidas: el esfuerzo de Von Mises, que es un criterio para encontrar posibles fallas. Este criterio se obtiene en base a el Método del Elemento Finito. Y las soluciones de las elongaciones axiales en la pieza. El sistema desarrollado para la evaluación de geometrías 3D fue aplicado con una técnica de elemento finito para modelos 3D, estas piezas fueron diseñadas y componen un equipo ortésico (exoesqueleto) a manera de una silla de ruedas. En este caso de estudio, la fibra de carbono se utilizó como material de construcción principal para las piezas que formaron el montaje de equipos ortopédicos para un paciente que ejerció una fuerza estática de 600 N. Este sistema ayuda a reducir el tiempo y los recursos que se utilizan en la construcción de prototipos que no son funcionales dados los materiales involucrados (madera, cartón, plástico, etc.) el Método del Elemento Finito puede mostrar fallas del sistema sin tener que desperdiciar recursos materiales destinados a la construcción de diseños, en su lugar, sólo consumirá espacio en la memoria de la computadora y gastará tiempo procesando la información. El sistema desarrollado determina las cantidades de tensión que soporta una pieza en base a las condiciones y parámetros que ingresa el usuario.