Implementacion de herramientas modernas de ingeniería para el diseño y manufactura de férulas personalizadas mediante impresión 3D
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Arias Bernal , Andrés Felipe
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Universidad Santo Tomás
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El presente trabajo de grado expone la implementación de herramientas modernas de ingeniería para el diseño y fabricación de férulas personalizadas mediante impresión 3D, como una alternativa eficiente, ergonómica y económica frente a los métodos tradicionales de inmovilización con yeso. Se parte de un análisis antropométrico y biomecánico de la mano y muñeca, con el fin de entender sus dinámicas funcionales y estructurales, lo cual permite diseñar dispositivos ortopédicos adaptados a la morfología de cada paciente. Se emplean tecnologías de escaneo tridimensional, utilizando escáneres de luz estructurada, para digitalizar la extremidad afectada. Posteriormente, se realiza el modelado tridimensional de la ortesis en un software CAD, seguido de simulaciones estructurales mediante el método de elementos finitos (FEM), evaluando la resistencia y deformación de la férula ante distintos movimientos y cargas mecánicas.
El prototipo fue fabricado con tecnología FDM utilizando ABS, optimizando peso y consumo de material mediante estructuras tipo celosías internas. Los resultados demuestran un diseño funcional con un factor de seguridad elevado y mejoras significativas frente a las férulas tradicionales: reducción de peso, mayor confort, fácil remoción, resistencia al agua y adaptabilidad anatómica. Este trabajo concluye que la manufactura aditiva, combinada con técnicas de escaneo y
modelado avanzado, permite desarrollar dispositivos médicos personalizados que mejoran la calidad de vida de los pacientes y optimizan los recursos del sistema de salud.
Abstract
This study presents the implementation of modern engineering tools for designing and fabricating customized splints, utilizing 3D printing as an efficient, ergonomic, and costeffective alternative to traditional plaster-based immobilization methods. The process begins with an anthropometric and biomechanical analysis of the hand and wrist to understand their functional and structural dynamics, enabling the creation of orthopedic devices tailored to each patient’s unique morphology. Structured light scanning technology is employed to digitize the affected limb, generating a precise 3D representation. A digital model of the orthosis is then developed using computer-aided design (CAD) software, followed by structural simulations through the Finite Element Method (FEM) to assess the splint’s mechanical performance under various movements and loading conditions. The prototype is fabricated using Fused Deposition Modeling (FDM) with ABS material, incorporating internal lattice structures to optimize weight and material usage. The results demonstrate a functional design with a high safety factor and notable improvements over conventional splints, including reduced weight, enhanced comfort, ease of use, water resistance, and anatomical adaptability. This work concludes that additive manufacturing, combined with advanced scanning and modeling techniques, facilitates the development of personalized medical devices that enhance patient quality of life while optimizing healthcare system resources.
Idioma
spa
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Citación
Arias Benal, A. F. (2025). Implementacion de herramientas modernas de ingeniería para el diseño y manufactura de férulas personalizadas mediante impresión 3D [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional
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