Determinación mediante simulación computacional del comportamiento mecánico de piezas impresas por FDM con diferentes estructuras en celosía (2021)
En la actualidad, los métodos convencionales de manufactura se han visto bastante influenciados por la tecnología de impresión 3D, debido a sus ventajas económicas, funcionales y sus innumerables aplicaciones. De igual manera la simulación computacional de piezas obtenidas por manufactura aditiva representa un gran avance para diversas industrias. En ese sentido, este trabajo pretende determinar a través de FEA el comportamiento mecánico de piezas de Ácido Poliláctico / Hidroxiapatita (PLA/HA) obtenidas por impresión 3D con diferentes estructuras en celosía. Para esto, se parte del estudio de un ensayo de tensión experimental según la norma ASTM D638, el cual es replicado computacionalmente. Posteriormente se prueban diferentes estructuras en celosía por medio del mismo ensayo para luego ser aplicadas a un elemento mecánico. En efecto, al llevar a cabo una simulación, se deben contrastar los resultados obtenidos con situaciones reales o reportes registrados en literatura científica o ingeniería especializada, ya que, por sí misma, esta no garantiza una representación correcta de la realidad. Esto, con el fin de validar que el comportamiento obtenido con la simulación tenga lógica bajo un punto de vista físico y sea posible extrapolar el modelo a nuevas y más complejas condiciones. Por esta razón, el desarrollo del modelo computacional que prueba las diferentes estructuras en celosía en las probetas y su posterior aplicación a un injerto de PLA/HA en la zona metafisaria distal de la tibia derecha de un hombre adulto, se llevó a cabo a partir del estudio y la réplica mediante FEA del ensayo de tensión experimental. Esto, no solo dio validez a los resultados obtenidos en la simulación, sino que también permitió extrapolar los conceptos aplicados a una probeta, a un modelo real mucho más complejo (tratamiento de una fractura). Teniendo en cuenta lo anterior, el presente estudio realizado para optar al título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Santo Tomás, aporta conocimientos en el área de la manufactura aditiva, sus materiales, su simulación computacional mediante elementos finitos, sus diversas aplicaciones y sus métodos de estudio, dando pie a futuras investigaciones sobre el tema.