ANÁLISIS Y OPTIMIZACIÓN TOPOLÓGICA DE ELEMENTOS BIOMECÁNICOS

Abstract

Este Trabajo Fin de Máster, titulado "Análisis y Optimización Topológica de Elementos Biomecánicos", se centra en aplicar técnicas de optimización topológica para mejorar el diseño y funcionalidad de elementos biomecánicos, específicamente prótesis transtibiales. Utiliza herramientas computacionales avanzadas para personalizar dispositivos biomédicos de acuerdo con las necesidades individuales de los usuarios con discapacidades. El proyecto integra métodos de escaneo 3D y fotogrametría para modelar con precisión las características anatómicas de la extremidad inferior, permitiendo una personalización detallada de las prótesis. A través de simulaciones mecánicas, se evalúa la capacidad de las prótesis para manejar diversas condiciones de carga, optimizando su integridad estructural y rendimiento. La optimización topológica se emplea para minimizar el peso y distribuir estratégicamente las tensiones sin sacrificar la resistencia de la prótesis. Este enfoque no solo mejora la comodidad y funcionalidad para el usuario, sino que también reduce los costos de fabricación y el desperdicio de materiales. Este estudio demuestra la viabilidad de la optimización topológica en biomecánica, marcando un avance significativo en el diseño de prótesis y ofreciendo soluciones más accesibles y económicas para quienes dependen de estos apoyos biomecánicos

This Master's Thesis focuses on applying topological optimization techniques to enhance the design and functionality of biomechanical elements, specifically transtibial prostheses. It utilizes advanced computational tools to customize biomedical devices according to the individual needs of users with disabilities. The project incorporates 3D scanning and photogrammetry methods to accurately model the anatomical features of the lower limb, allowing for detailed customization of the prostheses. Through mechanical simulations, the prostheses' ability to handle various load conditions is assessed, optimizing their structural integrity and performance. Topological optimization is used to minimize weight and strategically distribute stresses without sacrificing the prosthesis's strength. This approach not only improves comfort and functionality for the user but also reduces manufacturing costs and material waste. This study demonstrates the feasibility of topological optimization in biomechanics, marking a significant advance in prosthetic design and offering more accessible and cost-effective solutions for those who rely on these biomechanical supports.