DSpace Collection:http://repositorio.uisek.edu.ec/handle/123456789/31042024-03-13T11:52:27Z2024-03-13T11:52:27ZEvaluación de un prototipo de prótesis de mano y antebrazo ergonómicamente diseñada a nivel conceptual. movimiento mediante señales neuronalesCueva Uquillas, Juan Andréshttp://repositorio.uisek.edu.ec/handle/123456789/49532023-04-04T19:05:13Z2023-02-01T00:00:00ZTitle: Evaluación de un prototipo de prótesis de mano y antebrazo ergonómicamente diseñada a nivel conceptual. movimiento mediante señales neuronales
Authors: Cueva Uquillas, Juan Andrés
Abstract: A pesar de que la condición de discapacidad física puede afectar a cualquiera y esta forma parte de la diversidad humana, este grupo aún sigue siendo marginalizado y discriminado al pensar que las limitaciones funcionales les impiden ser miembros productivos de la sociedad. El presente trabajo parte de la obtención de medidas antropométricas de mano y antebrazo para generar un modelo ergonómicamente diseñado de una prótesis mioeléctrica de mano y antebrazo de 18 GDL, que al ser evaluado mediante uso de software FEM cumple con los requerimientos del usuario, adicionalmente se implementó un sistema virtual de control que simula los 6 estados principales de la mano. Los resultados mostraron que, el elemento protético diseñado permite levantar elementos de hasta 6 kgf, lo que para varios usuarios de elementos prostéticos es un de mucha utilidad en una prótesis, además que la misma les permite realizar un agarre fino, mientras que para otros usuarios lo más importante es que tenga esa apariencia biológicamente natural. La preselección de materiales de diseño fue analizada con respecto a plásticos como el PLA, ABS, Fibra de Carbono y Nylon que son comúnmente empleados en procesos de fabricación por impresión 3D, cada uno tiene propiedades mecánicas particulares, por lo que, mediante un análisis multicriterio y diseño estructural del prototipo, se determinó que el material óptimo para el elemento prostético propuesto es el PLA por su coste y características. Los resultados de la modelación CAD y, simulación CAE y FEM sugieren que el modelo propuesto cumple con los requerimientos de agarre fino, aspecto anatómico natural y varios movimientos fundamentales de la mano, además de cumplir con los requisitos de los usuarios sobre el peso, economía y confort.
Description: Even though physical disability can affect anyone and is part of human diversity, this group is still marginalized and discriminated against, thinking that functional limitations prevent them from being productive members of society. The present work is based on obtaining anthropometric measurements of the hand and forearm to generate an ergonomic model designed for a hand and forearm myoelectric prosthesis of 18 DOF, which when evaluated through the use of FEM software meets the user's requirements, in addition to implemented a virtual control system that simulates the 6 main states of the hand. The results showed that the designed prosthetic element allows lifting elements of up to 6 kgf, which for several users of prosthetic elements is very useful in a prosthesis, in addition to allowing them to perform a fine grip, while for other users the most important thing is that it has that biologically natural appearance. The preselection of design materials was analyzed with respect to plastics such as PLA, ABS, Carbon Fiber and Nylon that are commonly used in 3D printing manufacturing processes, each one has particular mechanical properties, therefore, through a multicriteria analysis and structural design of the prototype, it will be prolonged that the optimal material for the proposed prosthetic element is PLA due to its cost and characteristics. The results of CAD modeling and CAE and FEM simulation suggest that the proposed model meets the requirements for fine grip, natural anatomical appearance and several fundamental hand movements, in addition to meeting user requirements for weight, economy and comfort.2023-02-01T00:00:00ZEmpleo del nylon resultante del reciclaje de neumáticos para la fabricación de la toma del termostato del vehículo Hyundai Accent mediante la inyección de plásticoJara Martínez, Jhon Danielhttp://repositorio.uisek.edu.ec/handle/123456789/49382023-03-13T21:20:31Z2023-03-01T00:00:00ZTitle: Empleo del nylon resultante del reciclaje de neumáticos para la fabricación de la toma del termostato del vehículo Hyundai Accent mediante la inyección de plástico
Authors: Jara Martínez, Jhon Daniel
Abstract: La caracterización del material compuesto creado con nylon reciclado de las llantas y con nylon puro, se centró en el análisis de las propiedades mecánicas aplicando ensayos específicos, las probetas fueron diseñadas bajo las normas ASTM-7264 y ASTM-3039. El nylon reciclado se obtuvo de la empresa Rubberaction que se dedica a la trituración de llantas la cual separa el caucho, acero y nylon de manera industrial. El nylon reciclado en su naturaleza no es puro ya que se encuentra proporciones caucho y acero, se aplicó un proceso de refinamiento del nylon reciclado el cual consistía cernir el material separando la mayoría de las impurezas presentadas donde se obtuvo una relación de 5 a 1 en relación con la masa Se inicio con una mezcla de materiales en diferentes proporciones con resina poliéster y fibra de vidrio el cual resulto un resultado no viable ya que la variación de sus características mecánicas y químicas no volvieron posible la creación de la materia prima para la inyección de plástico. Se trato el nylon reciclado de manera individual, calentando el mismo hasta un punto de fusión que era alcanzado a los 220 ºC formando la materia prima ideal para la inyección de plástico adicionando nylon puro PA6. Durante la inyección de plástico para la creación de probetas se determinó que la presencia de residuos mininos de caucho en el proceso no permitía una buena ejecución de este, por lo que se optó realizar mezclas de 25%, 20% y 10% de nylon reciclado con 75%, 80% y 90% de nylon puro respectivamente. Los resultados obtenidos por los ensayos mecánicos de tracción y flexión determinan que la mezcla con 10% de nylon reciclado presenta mejores características mecánicas soportando una fuerza máxima de 1748,088 N. El análisis CAE mediante la aplicación FEM permitió comparar los valores de desplazamientos con valores máximos 1.336 mm y mínimos 3.61 e-5 mm y esfuerzos con valores máximo 2.16 e3 kpa y mínimo de 1.37 kpa; del material original de la autoparte PA66, con el material con 25% de adición de nylon reciclado el cual fue el de mayor soporte a cargas con desplazamientos con valores máximos 4.78 e-3 mm y mínimos 2.88 e-8 mm y esfuerzos con valores máximo 2.16 e 3 kpa y mínimo de 1.37 kpa. Se aplicó el análisis de la herramienta ANOVA presentando diagramas de dispersión y caja de bigotes el cual nos permite afirmar que la mezcla con 10% de nylon reciclado tiene mejores características mecánicas, se determinó que la presencia de nylon reciclado obtenido de la llanta no puede ser un material alternativo para la toma del termostato del Hyundai Accent ya que presenta inestabilidad en el proceso de inyección de plástico a causa de los residuos relativos del caucho.
Description: The characterization of the composite material created with recycled nylon from the tires and with pure nylon, focused on the analysis of the mechanical properties applying specific tests, the specimens were designed under the ASTM-7264 and ASTM-3039 standards. The recycled nylon was obtained from the Rubberaction company that is dedicated to tire shredding, which separates rubber, steel and nylon in an industrial way. Recycled nylon in its nature is not pure since rubber and steel proportions are found, a refining process of recycled nylon was applied which consisted of sifting the material separating most of the impurities presented where a ratio of 5 to 1 was obtained in relation to the mass It began with a mixture of materials in different proportions with polyester resin and fiberglass, which resulted in an unfeasible result since the variation in its mechanical and chemical characteristics did not make it possible to create the raw material for injection. of plastic. The recycled nylon was treated individually, heating it up to a melting point that was reached at 220 ºC, forming the ideal raw material for plastic injection by adding pure PA6 nylon. During the injection of plastic for the creation of test tubes, it was determined that the presence of small rubber residues in the process did not allow a good execution of this, for which reason it was decided to make mixtures of 25%, 20% and 10% recycled nylon. with 75%, 80% and 90% pure nylon respectively. The results obtained by the mechanical tensile and flex tests determine that the mixture with 10% recycled nylon has better mechanical characteristics, supporting a maximum force of 1748.088 N. The CAE analysis through the FEM application allowed comparing the values of displacements with values maximum 1,336 mm and minimum 3.61 e-5 mm and efforts with maximum values 2.16 e3 kpa and minimum of 1.37 kpa; of the original material of the PA66 auto part, with the material with 25% addition of recycled nylon, which was the one with the greatest support to loads with displacements with maximum values 4.78 e-3 mm and minimum values 2.88 e-8 mm and efforts with maximum values 2.16 and 3 kpa and a minimum of 1.37 kpa. The analysis of the ANOVA tool was applied, presenting dispersion diagrams and whisker box which allows us to affirm that the mixture with 10% recycled nylon has better mechanical characteristics, it was determined that the presence of recycled nylon obtained from the tire cannot be an alternative material for the intake of the Hyundai Accent thermostat since it presents instability in the plastic injection process due to the relative residues of rubber.2023-03-01T00:00:00ZPropuesta de material alterno para impulsor de la bomba de agua del vehículo Chevrolet Sail 2016Silva Gavilanez, Erika Natalihttp://repositorio.uisek.edu.ec/handle/123456789/48892022-10-26T20:53:21Z2022-10-01T00:00:00ZTitle: Propuesta de material alterno para impulsor de la bomba de agua del vehículo Chevrolet Sail 2016
Authors: Silva Gavilanez, Erika Natali
Abstract: En el presente trabajo se describe el estudio de un material alternativo para el impulsor
de la bomba de agua de un vehículo Chevrolet Sail 2016 el cual actualmente es fabricada
de Acero AISI 1018, el mismo que al estar expuesto al líquido refrigerante sufre de
corrosión lo cual provoca un desgaste del mismo y por consiguiente la contaminación del
refrigerante que circula por el motor, el cual a la vez puede generar daños en el motor del
vehículo. Para este estudio se aplicó la selección de métodos multicriterio MCM con
alternativas de materiales compuestos para fabricación FDM (Modelado por Deposición
Fundida) que cumpla con las propiedades físicas, mecánicas y además presenten
resistencia a la corrosión, consideraron 4 materiales de filamentos de impresión 3D: ABSKevlar
(ABS reforzado con fibra de Kevlar), CF20 (Copoliéster reforzado con fibra de
carbono), GF30 -PA6 (Poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio), GF30 –PP (Propileno
reforzado con fibra de vidrio), con los cuales realizando la aplicación del método
multicriterio se obtuvo el material CF20 como la mejor alternativa para la fabricación del
impulsor. Para validar el correcto funcionamiento del impulsor con el material alternativo
seleccionado se calcularon los esfuerzos presentes en el elemento mecánico para obtener
el factor de seguridad que garantiza su correcto funcionamiento, seguido de esto se realizó
la fabricación del impulsor mediante impresión 3D, para posterior a esto realizar ensayos
de corrosión bajo la norma ASTM B117-11 “Standard Practice for Operating Salt Spray
(Fog) Apaparatus” durante 48h, con lo cual se verificó que al someter los dos materiales
en la cámara de solución salina al 5% de Na Cl, el material actual Acero AISI 1018
presento corrosión mientras que el material compuesto CF20 no presenta indicios de
corrosión.
Description: In the present work, the study of an alternative material for the impeller of the water
pump of a Chevrolet Sail 2016 vehicle is described, which is currently made of AISI 1018
Steel, the same that when exposed to the coolant suffers from corrosion which causes
wear of the same and therefore contamination of the coolant that circulates through the
engine, which in turn can cause damage to the vehicle's engine. For this study, the
selection of MCM multicriteria methods was applied with alternatives of composite
materials for FDM (Fused Deposition Modeling) manufacturing that meets the physical,
mechanical properties and also presents resistance to corrosion, consider 4 3D printing
filament materials: ABS- Kevlar (ABS reinforced with Kevlar fiber), CF20 (Copolyester
reinforced with carbon fiber), GF30 -PA6 (Polyamide 6 reinforced with fiberglass), GF30
–PP (Propylene reinforced with fiberglass), with which Carrying out the application of
the multicriteria method, the CF20 material was obtained as the best alternative for the
manufacture of the impeller. To validate the correct operation of the impeller with the
selected alternative material, the efforts present in the mechanical element were
calculated to obtain the safety factor that guarantees its correct operation, followed by the
manufacture of the impeller by 3D printing, for subsequent to this performing corrosion
tests under the norm ASTM B117-11 "Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog)
Apparatus" during 48h, with which it was verified that by subjecting the two materials in
the saline solution chamber to 5% Na Cl, the current AISI 1018 Steel material shows
corrosion while the CF20 composite material shows no signs of corrosion.2022-10-01T00:00:00ZCaracterización mecánica de la fibra kevlar impresa en 3D para la fabricación de una toma de aire tipo cortina del vehículo Kia Soluto XciteGuachamin Bonilla, Cristian Santiagohttp://repositorio.uisek.edu.ec/handle/123456789/48252022-10-18T21:02:07Z2022-10-01T00:00:00ZTitle: Caracterización mecánica de la fibra kevlar impresa en 3D para la fabricación de una toma de aire tipo cortina del vehículo Kia Soluto Xcite
Authors: Guachamin Bonilla, Cristian Santiago
Abstract: La caracterización del material compuesto Kevlar-ABS y el proceso de adhesión
con PTEG, se centró en el análisis de las propiedades mecánicas como la resistencia, la
deformación y desplazamiento, aplicando ensayos mecánicos de flexión y tracción, las
probetas fueron diseñadas con las normas ASTM-7264 y ASTM-3039. Con la ingeniería
inversa y el uso de escáner 3D Go-Scann y el software Geomagic Desing, se estableció
que es una alternativa en el diseño de elementos mecánicos. Los resultados obtenidos con
la tecnología FDM con la utilización de la impresora 3D PrusaSlicer, se determinó que la
temperatura de impresión en las probetas kevlar-ABS con PTEG es de 265°C, obteniendo
una adecuada fundición y adherencia en los mallados giroide, triangular y rejilla, con un
relleno del 35%, a una velocidad de 50 mm/s, los tiempos variaron entre 4 a 6 horas
durante todo el proceso. El análisis CAE con la aplicación FEM permitió comparar los
valores de desplazamientos con valores máximos 8.97 para el material original (PPEPDM)
con el material compuesto (Kevlar-ABS con PTEG) con mallado triangular, el
cual fue el de mayor soporte a cargas con desplazamientos con valores máximos 1.72 mm
con un esfuerzo de 98 Kpa. Se aplicó el análisis ANOVA bajo el uso de diagramas de
dispersión y caja de bigotes corroborando con el factor (P) con el análisis de significancia en los rellenos triangular posee mejores características mecánicas, cuyos resultados fueron validados con la aplicación de pruebas de macrografía, cabe recalcar que el material Kevlar-ABS con PTEG con mallado triangular podría reemplazar como material compuesto alternativo en la fabricación de una toma de aire tipo cortina del kia soluto xcite.
Description: The characterization of the Kevlar-ABS composite material and the adhesion
process with PTEG, focused on the analysis of mechanical properties such as resistance, deformation and displacement, applying mechanical tests of bending and traction, the specimens were designed with the ASTM standards -7264 and ASTM-3039. With reverse engineering and the use of Go-Scann 3D scanner and Geomagic Design software, it was established that it is an alternative in the design of mechanical elements. The results obtained with the FDM technology through the use of the PrusaSlicer 3D printer, it was determined that the printing temperature in the Kevlar-ABS specimens with PTEG is 265°C, obtaining an adequate melting and adherence in the gyroid, triangular and grid, with a filling of 35%, at a speed of 50 mm/s, the times varied between 4 to 6 hours throughout the process. The CAE analysis with the FEM application allowed to compare the displacement values with maximum values 8.97 for the original material (PP-EPDM) with the composite material (Kevlar-ABS with PTEG) with triangular mesh, which was the one with the highest load support. with displacements with maximum values of 1.72 mm with an effort of 98 Kpa. The ANOVA analysis was applied under the use of scatter diagrams and whisker box corroborating with the factor (P) with the analysis of significance in the triangular fillings has better mechanical characteristics, whose results were validated with the application of macrography tests, it is worth It should be noted that the Kevlar-ABS material with PTEG with triangular mesh could replace an alternative composite material in the manufacture of a curtain-type air intake for the kia soluto xcite.2022-10-01T00:00:00Z