Mecanismo de Dedo
Mecanismo de Dedo
Mecanismo de Dedo
Para ello se ha hecho uso de materiales cerámicos, metálicos y polímeros que, con la
aplicación de diversos procesos, han logrado cambiar el entorno que nos rodea.
En este caso nos enfocaremos a los polímeros, que son aquellos compuestos que se
producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros
que forman enormes cadenas diversas. Existen polímeros naturales de gran importancia
comercial como el algodón y la seda. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que
usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones
variadas.
Pero existe una relación entre los polímeros y la medicina, y no únicamente con los
polímeros, sino con muchos otros materiales, los cuáles llevan por nombre biomateriales
que son “sustancia o combinación de sustancias, de origen natural o sintético, diseñadas
para actuar con sistemas biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o sustituir algún
tejido, órgano o función del organismo humano”. Entre estos biomateriales, destacan los
biopolímeros, es decir materiales capaces de estar en contacto con tejidos vivos, durante un
periodo de tiempo como parte del mismo, con la finalidad de completar al tejido y/o de
ayudar a mejorar el funcionamiento de este cuando forma parte de un sistema, sin afectar al
resto del organismo y sin ser afectado por él, a menos que así se hubiera diseñado, como
ocurre con los hilos de sutura para tejidos que están diseñados para ser absorbidos por el
organismo.
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Artículos Ortopédicos Convencionales de Silicona para Dedo.
falta, en este caso las prótesis de dedo de silicona solamente tienen una función estética, sin
ofrecerle una oportunidad al paciente de recobrar la movilidad del dedo de la forma más
natural posible.
1.1 Biomateriales
Los Biomateriales se pueden definir como materiales biológicos o cualquier elemento que
remplace la función de los tejidos o de los órganos vivos. En otros términos, un biomaterial
es una sustancia farmacológicamente inerte diseñada para ser implantada o incorporada
dentro del sistema vivo.
Ser biocompatible, es decir, debe ser aceptado por el organismo, no provocar que
éste desarrolle sistemas de rechazo ante la presencia del biomaterial.
No ser tóxico, ni carcinógeno.
Ser químicamente estable (no presentar degradación en el tiempo) e inerte.
Tener un tiempo de fatiga adecuado.
Tener densidad y peso adecuado.
Tener un diseño de ingeniería perfecto; esto es, el tamaño y la forma del implante
deben ser los adecuados.
Ser relativamente barato, reproducible y fácil de fabricar y procesar para su
producción en gran escala.
Hay de hecho cuatro grupos de materiales sintéticos usados para implantación: metálicos,
cerámicos, poliméricos y compuestos de ellos, la Tabla 1 enumera algunas de las ventajas,
desventajas y aplicaciones para los cuatro grupos de materiales sintéticos.
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Artículos Ortopédicos Convencionales de Silicona para Dedo.
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Artículos Ortopédicos Convencionales de Silicona para Dedo.
Órtesis Paliativas.
No afectan la estructura del cuerpo biológico, liberan zonas de presión, alivian zonas
dolorosas y protegen zonas de microtraumatismos.
Órtesis Correctivas.
Remplazan parte o algún segmento del cuerpo biológico y restablecen la función normal.
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Artículos Ortopédicos Convencionales de Silicona para Dedo.
1.2.4 Elaboración.
Las órtesis de silicona son productos sanitarios que requieren la prescripción de un
ortopedista. En primer lugar se elegirá el tipo de silicona que se va a confeccionar y para
ello se tendrá en cuenta factores, como elasticidad, dureza, componentes, preparación,
velocidad de vulcanización, catalizadores, tamaño, etc. Posteriormente se elegirá el diseño
de la órtesis, en función de las zonas que abarcará y las fuerzas que deberá ejercer para
conseguir buena funcionalidad, con la menor cantidad posible de silicona.
Por otra parte, se debe atender en todo momento las indicaciones del fabricante de
silicona en lo que se refiere a los siguientes tiempos:
- Preparar todo el material necesario en un lugar accesible, algodón, alcohol, pasta base de
silicona, catalizador, etc.
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Artículos Ortopédicos Convencionales de Silicona para Dedo.
- Limpiar la zona del cuerpo biológico donde se colocara la órtesis con algodón, gasa y
alcohol.
- Comprobar la cantidad directamente sobre el cuerpo biológico del paciente sin añadirle
previamente el catalizador, para saber si falta o sobra.
- Cuando adquiera una consistencia adecuada se procederá a colocar un plástico que cubrirá
el pie o el muñón del dedo de la mano del paciente sin que queden arrugas sobre la silicona.
- Una vez realizada, se evaluará el estado de la pieza. Si hay algún defecto se tratará de
corregir, puliendo, cortando, vaciando, etc. Si el defecto es muy grande, se repetirá la
órtesis.
(a) (b)
Figura 1.1 Material para la elaboración de silicona (a) Material Necesario para la Elaboración de
órtesis de Silicona (b) Elección de la Cantidad Necesaria.
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Artículos Ortopédicos Convencionales de Silicona para Dedo.
(c) (d)
(e)
Figura 1.2 Técnica para la elaboración de órtesis
de silicona (c) Amasado de la pasta de Base de
Silicona, (d) Añadir Catalizador (e) Adaptación y
Conformación sobre el cuerpo biológico del
paciente.
Ventajas
Inconvenientes.
- Aumento de la Sudoración.
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Biomecánica del Dedo de la Mano.
Todas las articulaciones de los dedos tienen una característica esencial en común; se han
diseñado para funcionar en flexión. En la Figura 2.1 se muestran las articulaciones que
conforman el mecanismo de flexión de los dedos: Articulación metacarpofalángica (MF),
Articulación Interfalángica Proximal (IFP) y Articulación Interfalángica Distal (IFD),
dichas articulaciones reciben el nombre de las falanges a las cuales les brindan movimiento.
Cada articulación tiene ligamentos laterales firmes bilateralmente de hecho los ligamentos
de las articulaciones metacarpofalángicas (MF) e interfalángicas (IFP) son similares, así
mismo tienen una gruesa cápsula anterior reforzada por una estructura fibrocartilaginosa
conocida como lámina palmar.
A medida que se prolongan a partir de sus músculos, los tendones flexores de los
dedos atraviesan el túnel carpiano, junto con el tendón del flexor largo del pulgar y el
nervio mediano, antes de dirigirse hacia sus respectivos dedos. El tendón flexor superficial
se inserta en la falange media y el flexor profundo se inserta sobre la falange distal. En cada
dedo, estos dos tendones, rodeados de sus vainas sinoviales, se mantienen contra las
falanges por una vaina fibrosa. En localizaciones estratégicas a lo largo de la vaina hay
cinco poleas anulares densas (designadas como A1, A2, A3, A4, A5) y tres poleas
cruciformes más delgadas (C1, C2, C3).
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Biomecánica del Dedo de la Mano.
Figura 2.2Componentes de la vaina del tendón flexor de los dedos. Las cinco fuertes poleas anulares
(A1, A2, A3, A4, A5) son importantes para asegurar el movimiento digital eficiente mediante la
aposición de los tendones sobre las falanges. Las tres delgadas y flexibles poleas cruzadas (C1, C2, C3)
permiten la flexibilidad de la vaina mientras mantienen su integridad.
A continuación se explica el sistema del mecanismo extensor digital compuestos por los
tendones extensores que emergen de sus vainas sinoviales en la cara dorsal del carpo y
discurren sobre la articulación MF; se mantienen en esta posición por las bandas sagitales.
En el dorso de la falange proximal, estos tendones extensores y parte de los interóseos se
entrecruzan para formar un complejo tendinoso, el mecanismo extensor, que se extiende
sobre ambas articulaciones IF.
Figura 2.3 Vista Dorsal. Inmediatamente proximal a la articulación IFP, el tendón del extensor largo
(tendón del extensor común de los dedos) dentro de la rama central se trifurca en una banda medial y
dos laterales. La banda medial se inserta en la base de la falange media. Las bandas laterales convergen
sobre el dorso de la falange media para formar el tendón terminal, que se inserta sobre la falange
distal.
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Biomecánica del Dedo de la Mano.
Figura 2.4 Dedo en extensión Visión Lateral, las flechas negras indican la tracción del tendón del
extensor, las flechas rojas indican la tracción de los músculos interóseos y lumbrical; Los puntos
indican el centro de rotación de las articulaciones.
Figura 2.5 Vista Sagital. Los ligamentos retinaculares oblicuos, que se originan en la falange proximal,
transcurren lateralmente alrededor de la articulación IFP inmediatamente palmar al centro de
rotación de flexión – extensión, luego se unen al tendón terminal, las flechas negras indican la tracción
del tendón del extensor; las flechas rojas indican la tracción de los músculos interóseos y lumbrical; los
puntos indican el centro de rotación de las articulaciones.
Las dos bandas laterales transcurren sobre la parte lateral de los hombros de la
articulación IFP. Estas bandas continúan su camino distalmente y emergen sobre el dorso
de la falange media, formando el tendón terminal, que se inserta en la parte dorsal de la
falange distal. Este tendón terminal se une a la falange proximal por medio de los
ligamentes retinaculares oblicuos. Estos ligamentos se orignan en la falange proximal y
discurren lateralmente alrededor de la articulación IFP, inmediatamente palmar al centro
del movimiento de esta articulación en una posición de extensión, para unir el tendón
terminal.
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Biomecánica del Dedo de la Mano.
A
B
Figura 2.6 Liberación de la falange distal. A, Todos los dedos se extienden, y la articulación IFP del
dedo medio se flexiona. La articulación IFD de este dedo está totalmente fuera de control. B, La
articulación IFD está muy libre y sólo se puede flexionar o extender pasivamente .
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Biomecánica del Dedo de la Mano.
Figura 2.7 Flexión de las articulaciones de los dedos de la mano, posición de partida. Cero: La muñeca
se mantiene en la posición neutra. A.- Flexión en la articulación IFD. Al medir la flexión en la
articulación IFD, la articulación IFP debe estar flexionada. B.- Flexión en la articulación IFP. Cuando
se realiza esta medición, las articulaciones MF pueden colocarse tanto en flexión como en extensión. C.-
Flexión en la articulación MF.
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Biomecánica del Dedo de la Mano.
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Biomecánica del Dedo de la Mano.
Los individuos estudiados fueron 120 adultos sanos de entre 18 y 35 años de edad. El
estudio incluía un número igual de varones y mujeres a un número igual de individuos
diestros y zurdos.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
Los parámetros clave son las dimensiones (cotas) y Relaciones Geométricas que definen un
modelo tridimensional. SolidWorks® asocia a cada una de las cotas de un croquis así como
a las operaciones tridimensionales un nombre que permite modificarla en cualquier
momento en el resto de los documentos asociados.
3.1.1.2 Asociatividad
Para realizar un conjunto o ensamblaje se debe diseñar cada una de las piezas que
lo conforman y guardar como ficheros de pieza distintos (cada uno con un nombre). El
módulo de ensamblaje permite insertar cada una de las piezas y asignar relaciones
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
Cuando se dice que SolidWorks es asociativo quiere decir que todos los
documentos (Pieza, Ensamblaje o Plano) están vinculados y que la modificación de un
fichero de pieza modifica el ensamblaje y los planos asociados de forma automática, sin la
participación del usuario. Los ficheros se actualizan aunque se encuentren cerrados.
SolidWorks® contiene tres módulos: Pieza, Ensamblaje y Dibujo. En cada uno de ellos se
disponen de múltiples herramientas de Productividad, Comunicación y Análisis –
Simulación.
Esta pieza recibe el nombre de proximal debido a la falange proximal del dedo en donde se
encuentra la articulación metacarpofalángica (FM) cuyo rango de flexión es de 70° a 90°
con respecto al plano del dorso y la muñeca, dicha pieza debe de flexionarse este rango de
valores cuando el paciente ejerce fuerza sobre el socket con su muñón, en la siguiente
imagen se muestra el árbol de operaciones (FeatureManager) necesarios para lograr el
diseño de la pieza necesaria que cumpla con los requisitos antes especificados.
Esta pieza recibe el nombre de Eslabón Metacarpiano Menor diseñada para cumplir la
función del Hueso Metacarpiano, para cumplir este objetivo es divido en dos eslabones: el
Menor y el Mayor diseñados para realizar el mecanismo de flexión y extensión impulsado
por el socket que es adaptado al muñón del paciente, el Hueso Metacarpiano en un dedo
biológico puede permanecer Horizontal cuando se hace la flexión, y es sobre este plano en
donde se realiza la medición del ángulo de dicho movimiento, más sin embargo en la
prótesis mecánica los eslabones que sustituyen a esta parte del dedo tienen movimiento y
son los encargados de impulsar a las otras piezas para realizar la flexión de la prótesis
mecánica, debido a la naturaleza de la prótesis de ser puramente mecánica y ser
mínimamente invasiva estas piezas cumplen una función vital en la rehabilitación del
paciente, a continuación se muestra en la siguiente imagen el árbol de operaciones
(FeatureManager) de la pieza que cumple con las especificaciones anteriores.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
Esta pieza recibe el nombre de eslabón Metacarpiano Mayor debido a que es el otro eslabón
que conforma la función del hueso Metacarpiano,dicha pieza se acopla con la pieza No.2
(Eslabón Metacarpiano Menor) con la intención de lograr que el movimiento de la prótesis
mecánica de dedo, impulsado por el muñón del paciente cumpla con la flexión de un dedo
biológico, que a su vez impulsa a la Pieza No. 5 (Pieza Media) para lograr dicho cometido,
ya que esta pieza realiza la función de la falange media teniendo el ángulo de flexión de la
articulación interfalángica proximal (IFP) cuya descripción se dará mas adelante, en la
siguiente imagen se muestra el árbol de operaciones (FeatureManager) que cumple con las
especificaciones anteriores.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
Esta pieza recibe el nombre de Socket para muñón debido a que es la que se debe adaptar al
muñón del paciente y es sobre esta donde se ejerce la fuerza necesaria para mover el
mecanismo completo del dedo, cable aclarar que el diseño del socket es un prototipo y
dicha pieza no representa la solución final de la necesidad a cubrir, ya que en el diseño de
esta se debe de trabajar por la máxima comodidad del paciente así como trabajar en un
material que no provoque alergias, ni algún malestar al paciente debido a que tiene contacto
directo con el, a continuación se muestra el árbol de Operaciones (FeatureManager) de la
pieza que se diseño para cumplir las necesidades del prototipo.
Esta pieza recibe el nombre de Pieza Media debido a que cumple la función de la falange
media en donde se encuentra la articulación interfalángica proximal (IFP) y cuyo grado de
flexión varia de 100° o más, esta pieza es impulsada por el Eslabón Metacarpiano Mayor
(Pieza No. 3) para lograr alcanzar los valores de flexión de un dedo biológico, en la
siguiente imagen se encuentra el árbol de operaciones (FeatureManager) de la pieza que
cumple con las especificaciones anteriores.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
Esta pieza recibe el nombre de Pieza Distal debido a que cumple la función de la falange
Distal en donde se encuentra la articulación Interfalángica Distal (IFD) cuyo grado de
movimiento es de un promedio de 90°, esta pieza esta articulada con la pieza media (Pieza
No. 5) para lograr alcanzar la flexión de un dedo biológico, a continuación se muestra el
árbol de operaciones (FeatureManager) de la pieza que cumple con estas especificaciones.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
Esta pieza recibe el Nombre de Base para Socket debido a que es en esta pieza en donde el
Socket del Muñón recibe el soporte necesario para cumplir la flexión – extensión de la
prótesis mecánica. Además es en esta pieza en donde se acopla con un arnés la prótesis a la
mano del paciente, esta pieza es de suma importancia debido que estos soportes le dan la
presión necesaria al paciente para su correcta rehabilitación. En la siguiente imagen se
muestra el árbol de Operaciones que cumple con las especificaciones anteriores.
Saliente – Extruir: Esta operación a partir de un croquis que se realiza en cualquier plano
de SolidWorks® en 2D, crea piezas con cierta altura cuya base de la pieza es la forma o
figura que se ha ilustrado en el plano.
Cortar – Extruir: Esta Operación a partir de un croquis que se realiza en cualquier plano
de SolidWorks® en 2D, crea cortes con cierta profundidad y cuya base del corte es la
forma o figura que se ha ilustrado en el plano.
Redondeo: Esta Operación quita el filo que tienen las piezas en donde se encuentran dos
planos formando aristas, debido a que en un ensamblaje dichos filos son riesgosos por que
dañan las piezas con las que tienen contacto, en vez de tener este filo se les hace un
redondeo para que tengan una mejor presentación las piezas y evitar el menor desgaste de
las mismas.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
El módulo de Ensamblaje esta formado por un entorno de trabajo preparado para crear
conjuntos o ensamblajes mediante la inserción de los modelos 3D creados en el Módulo de
Pieza. Los ensamblajes se definen por el establecimiento de Relaciones Geométricas entre
las piezas integrantes.
Figura 3.11 Relaciones de Posición entre las piezas que conforman la prótesis.
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Coincidente: Es en donde las piezas mantienen una relación en donde comparten uno de
sus planos como si fuera uno mismo, este tipo de relación se utiliza en donde se requiere
que una pieza embone a la perfección en otra para realizar algún mecanismo.
Concéntrica: Es en donde las piezas que tienen algún barreno, necesitan coincidir para
girar una con respecto de la otra, o para meter algún tornillo y unir dos piezas a través de
ese barreno, es muy útil en mecanismos que tienen eslabones.
Paralelo: Es en donde el plano de una pieza es paralela con respecto al otro plano de una
pieza y no necesariamente deben ser coincidentes.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
Figura 3.13 Vista de la parte Posterior de la prótesis mecánica a punto de hacer Flexión.
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Desarrollo del prototipo de una prótesis mecánica mediante el Software CAD SolidWorks®.
- Análisis de Movimiento
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El módulo de planos de SolidWorks al igual que los otros módulos presenta una interfaz
agradable al usuario, que permite analizar las piezas en forma de planos con cotas y
anotaciones pertinentes para su manufactura así mismo permite la edición de los planos con
anotaciones como el nombre del diseñador, la empresa a la cual se le elabora dicho plano,
la escala a la cual se encuentran las piezas, los materiales de los cuales se conforma cierto
ensamblaje, una lista de piezas y materiales que se relacionan con un dibujo de un
ensamblaje explosionado, etc.... En realidad este módulo es muy útil para la presentación de
las piezas al momento de su manufactura y validación de las mismas por el área de control
de calidad al representar las tolerancias que dicha pieza puede tener, en esta etapa del
trabajo se presentan en el apartado de anexos (Planos de las Piezas Pág. 44) las anotaciones
y cotas referentes a algunas piezas que conforman la prótesis mecánica, dejando de lado las
anotaciones de tolerancias por el hecho de ser un prototipo y la falta de pruebas necesarias
al realizar un ensamblaje físico para determinar las tolerancias de las piezas.
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Obtención de las piezas mediante la impresora de prototipos rápidos Objet® en Resina.
Características:
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Obtención de las piezas mediante la impresora de prototipos rápidos Objet® en Resina.
Para lograr una correcta impresión en resina por parte de la impresora de prototipos rápidos
Objet en el software CAD SolidWorks® las piezas deben guardarse con extensión STL es
un formato Standard para la importación de piezas de un software a otro y en la parte de
Opciones en Guardar Como aparece el cuadro de Dialogo de la Figura 4.2 en donde el
fabricante recomienda que deban estar seleccionadas las opciones como lo marca la
imagen.
Figura 4.2 Configuración del formato STL en SolidWorks® para la correcta impresión.
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Antes de importar las piezas en formato STL al software de la impresora Objet primero
debe de pasar por un proceso de análisis mediante otro software llamado Netfab Studio
Basic®, dicho análisis consiste en la reconstrucción de las piezas y si dichas piezas no son
superficies, es decir que no tengan espesor, ya que la impresora no puede imprimir cuerpos
que no tengan anchura, forzosamente deben de tener un espesor.
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Obtención de las piezas mediante la impresora de prototipos rápidos Objet® en Resina.
El proceso de análisis como se observa en la Figura 4.4 y 4.5 es dar clic al icono
de una cruz roja para iniciar la reconstrucción de la pieza y análisis de la misma, si la pieza
se mantiene en un solo color azul es que esta lista y libre de errores o en su defecto si la
pieza tiene en su entorno color rojo quiere decir que tiene superficies que son imposibles de
imprimir, al igual aparece un icono con un signo de admiración indicando advertencia, si
ese fuera el caso se debe rediseñar la pieza o corregir las superficies marcadas dándoles una
anchura.
Para insertar una pieza en la mesa de trabajo virtual del software de la impresora
este debe estar guardado en formato STL y previamente analizada con Netfab
Studio.
En la barra de menú de persiana en donde dice Object/Insertpara insertar la pieza a
la mesa de trabajo virtual.
Para lograr el acomodamiento automático de las piezas a imprimir por el software
de la impresora se debe seleccionar Tools/automaticplacement.
Antes de imprimir hay que validar la mesa de trabajo en la opción
Tools/trayvalidation.
Para construir la mesa de trabajo en la máquina de prototipos rápidos es en la
opción Edit/buildtray.
Figura 4.6 Mesa de Trabajo Virtual del prototipo de la prótesis mecánica de Dedo.
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Obtención de las piezas mediante la impresora de prototipos rápidos Objet® en Resina.
Al realizar las recomendaciones del fabricante de la impresora Objet se obtuvo las piezas
que conformaban la prótesis mecánica con el objetivo de visualizar si el mecanismo creado
cumplía con las especificaciones para las cuales fue diseñado, en este caso homologar la
flexión – extensión de un dedo biológico con el movimiento de la pieza socket para muñón.
Cabe recordar que todo análisis que se haya en software difiere mucho de la
realidad ya que se deben de tomar en cuenta tolerancias para que embonen las piezas así
como el tamaño de las flechas que atraviesan los barrenos para el correcto funcionamiento
del mecanismo y si es factible la manufactura del mismo así como su ensamble.
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Obtención de las piezas mediante la impresora de prototipos rápidos Objet® en Resina.
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