La optimización computacional de un vástago de prótesis de cadera como PDTS

Abstract

El proyecto FITR 009/2013 de FONARSEC-ANPCyT “Desarrollo y Prototipado de Bioimplantes Forjados” fue reconocido como proyecto PDTS por el MINCyT y se ejecuta entre la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Entre Ríos y la empresa Implantes FICO Alemana S.A., para el diseño de un vástago de prótesis de cadera con características innovadoras a ser producido íntegramente en el país mediante forjado. El proceso de análisis y diseño se basó en la utilización del método de elementos finitos para determinar las tensiones y deformaciones de nuevos diseños incluyendo el contacto con el cemento óseo y cargas fisiológicas del orden de 2 [kN], siguiendo los lineamientos de la norma ASTM F2996-1 y la utilización del software comercial con licencia denominado COMSOL Multiphysics 5.3a. Los modelos se parametrizaron utilizando un CAD libre, se alteraron las dimensiones de regiones específicas y se reevaluaron en cada situación para la obtención de un prototipo final óptimo.

The PDTS project named “Development and Prototyping of Forged Bioimplants” is related to the FITR 009/2013 FONARSEC-ANPCyT grant and is executing between the Engineering School of the National University of Entre Ríos and FICO Alemana Implants SA. The aim of the project is the design of hip stem prosthesis with innovative features to be produced entirely in the country by forging process. The analysis and design process was based on the use of the finite element method to determine the stresses and displacements of the stem including contact forces with bone cement. Physiological loads of the order of 2 [kN] were imposed following the guidelines of the ASTM standard F2996-1. The commercial software COMSOL Multiphysics 5.3a was used to solve the model. The models were parameterized using free CAD software and dimensions of specific regions were varied and calculated in each new situation until an optimal final prototype was obtained.