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http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/67784| Title: | Desarrollo de un modelo matemático que determine el espesor de pared para diseño de prótesis mamarias externas |
| Authors: | Yépez Rojas, Carlos Josué Helguero Alcivar, Carlos Gabriel, Director |
| Keywords: | Prótesis mamarias externas Modelo matemático Espesor de pared Simulación por elementos finitos Manufactura aditiva |
| Issue Date: | 2025 |
| Publisher: | ESPOL.FIMCP |
| Citation: | Yépez Rojas C.J. (2025) Desarrollo de un modelo matemático que determine el espesor de pared para diseño de prótesis mamarias externas [Proyecto Integrador] Escuela Superior Politécnica del Litoral |
| Abstract: | The design of external breast prostheses is often based on empirical methods or suggestions from printing software, which can result in inadequate wall thicknesses: too thin, leading to easy deformation, or too thick, making them heavy and uncomfortable. In this work, a mathematical model is developed based on bending stress analysis to calculate the optimal wall thickness, relating geometric dimensions and mechanical properties of the material. The model considered the prosthesis divided into two geometric sections (half of an elliptical cone and a quarter of an ellipsoid) and calculated the bending moment, the moment of inertia, and the distance to the neutral axis to determine the required thickness. It was evaluated through finite element simulations in different mechanical design software, using digital prototypes from real 3D scans and applying a geometric correction factor to compensate for anatomical asymmetry. The results showed that the thickness increases with cup size and applied pressure or force, and that the adjusted model achieves an accuracy with an error of less than 22%. Additionally, a financial analysis is presented, confirming the commercial viability of the product with a competitive price and an attractive return on investment. Key Words: External breast prostheses, mathematical model, wall thickness, finite element simulation, additive manufacturing. II |
| Description: | El diseño de prótesis mamarias externas a menudo se basa en métodos empíricos o sugerencias de software de impresión, lo que puede resultar en espesores de pared inadecuados: demasiado finos, que se deforman fácilmente, o demasiado gruesos, que resultan pesados e incomodos. En este trabajo se desarrolla un modelo matemático basado en el análisis del esfuerzo de flexión para calcular el espesor ´optimo de pared, relacionando dimensiones geométricas y propiedades mecánicas del material. El modelo considero la prótesis dividida en dos secciones geométricas (la mitad de cono el´ıptico y un cuarto de elipsoide) y calculo el momento flector, el momento de inercia y la distancia a eje neutro para determinar el espesor requerido. Este se evaluó mediante simulaciones por elementos finitos en distintos programas de diseño mecánico, utilizando prototipos digitales de escaneos 3D reales, aplicando un factor de corrección geométrico para compensar la asimetría anatómica. Los resultados mostraron que el espesor aumenta con el tamaño de copa y la presión o fuerza aplicada, y que el modelo ajustado posee una precisión con un error menor al 22 %. Además, se presenta un análisis financiero que confirma la viabilidad comercial del producto con un precio competitivo y un retorno de inversión atractivo. |
| URI: | http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/67784 |
| metadata.dc.identifier.codigoproyectointegrador: | INGE-2958 |
| Appears in Collections: | Tesis de Mecánica |
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