Proceso de diseño de un dado de forja para prótesis de cadera - Cortés Rosaslanda, Samantha Andrea; Vázquez Carmona, Aldo (My University, 2024)
El proceso de forja es muy importante en la industria manufacturera, produciéndose día con día diversas piezas empleadas en la vida cotidiana. En este documento se diseñó y simuló el proceso de forja de una prótesis de cadera Austin MooreR; El método utilizado fue la ingeniería inversa para elaborar el diseño del dado. Para el diseño del dado, se consideraron ciertos parámetros para su correcto funcionamiento; algunos de ellos son el espesor de alma, ángulos de salida, redondeos y diseño de la zona de rebaba. Para su implementación se siguieron las recomendaciones y ecuaciones establecidas en la limitada literatura que trata estos tópicos, definiéndose las magnitudes aplicadas al diseño del dado. El objetivo de este trabajo es diseñar el dado de forja final para una prótesis de cadera y simular su proceso de deformación mediante paquetería de elemento finito.
En el capítulo uno se hizo una investigación de conceptos básicos y estado del arte del proceso de forjado; se tomaron en cuenta definiciones, características, equipos, herramientas y demás particularidades que se involucran en el proceso. De igual forma, se investigó acerca de los lubricantes y la fricción que se genera. Por otro lado, en este capítulo se introduce el tema de las prótesis de cadera, sus partes y procesos de manufactura. En el capítulo dos se planteó el proceso de diseño de dados para forja comenzado por su definición, las tolerancias y finalmente las fallas más comunes que se presentan. En el capítulo tres, se describe el proceso de simulación mediante elemento finito (Finite Element Method o FEM por sus siglas en inglés) de forja, en donde se presentan varios artículos de análisis de prótesis forjadas; de igual forma se presentan parámetros geométricos aplicados al forjado de prótesis de cadera, siempre buscando optimizar el proceso y los recursos. En el capítulo cuatro se desarrolló el análisis FEM aplicado a la prótesis de cadera seleccionada previamente, el cuál va desde su escaneo en 3D, limpieza de CAD, parámetros geométricos, selección de material y su posterior simulación en una paquetería comercial (Abaqus®) con el método de acoplamiento euleriano-lagrangiano (Coupled Eulerian-Lagrangian o CEL por sus siglas en inglés). Finalmente se presentan los análisis de resultados y las conclusiones a las que se llegaron.
Keywords: Proceso de forja; Dado de forja; Manufactura; Prótesis de cadera; Análisis FEM; Diseño mecánico