Estudio de tecnologías de digital manufacturing para el diseño, impresión 3D y ensayo de geometrías Lattice para aplicaciones biomédicas

Abstract

Este proyecto se enfoca en el estudio de la resistencia a compresión y a fatiga de geometrías Lattice fabricadas mediante impresión 3D, con el fin de optimizar su aplicación en la medicina regenerativa, específicamente en la regeneración ósea. Las estructuras Lattice se utilizan en scaffolds debido a su capacidad para proporcionar un equilibrio entre resistencia mecánica y porosidad, permitiendo la infiltración celular y la integración con el tejido óseo. El proceso incluyó el diseño de varias geometrías Lattice utilizando software avanzado, seguido de su fabricación mediante impresión 3D con Clear Resin v4. Posteriormente, se realizaron ensayos de compresión y fatiga para evaluar su comportamiento bajo diferentes condiciones de carga. Los datos experimentales fueron complementados con simulaciones numéricas utilizando ANSYS para validar y predecir el desempeño de las estructuras. Los resultados indicaron que la resistencia mecánica de las estructuras Lattice disminuye con el aumento de la porosidad, pero las geometrías gyroid demostraron un rendimiento favorable, manteniendo un equilibrio adecuado entre resistencia y porosidad. Estos hallazgos sugieren que las geometrías Lattice, particularmente las gyroid, tienen un gran potencial en la creación de scaffolds efectivos para la regeneración ósea.This project focuses on studying the compressive and fatigue strength of Lattice geometries manufactured using 3D printing, with the aim of optimizing their application in regenerative medicine, specifically in bone regeneration. Lattice structures are used in scaffolds due to their ability to provide a balance between mechanical strength and porosity, allowing for cell infiltration and integration with bone tissue. The process included the design of several Lattice geometries using advanced software, followed by their manufacturing through 3D printing with Clear Resin v4. Subsequently, compression and fatigue tests were conducted to evaluate their behavior under different load conditions. The experimental data were complemented with numerical simulations using ANSYS to validate and predict the performance of the structures. The results indicated that the mechanical strength of Lattice structures decreases with increasing porosity, but gyroid geometries showed favorable performance, maintaining a good balance between strength and porosity. These findings suggest that Lattice geometries, particularly gyroids, have great potential in creating effective scaffolds for bone regeneration.