Optimización estructural en silla de ruedas por modelización con elementos finitos

Abstract

Disponiendo del conjunto de piezas constitutivas de un modelo de silla de ruedas en formato digital y físico, se ha desarrollado una serie de actividades tendientes a esclarecer el estudio de adaptación de su estructura a las condiciones funcionales deseadas por el fabricante. Las tareas han consistido principalmente en el ensayo de diferentes opciones de mecanizado a partir de las geometrías existentes, con el objetivo de reducir a la mínima expresión el peso total de la estructura sin comprometer su aptitud y funcionalidad. Todas las opciones planteadas, se han estudiado a través de un programa de simulación digital por el método de elementos finitos. Las condiciones operativas se basan en un sujeto de prueba de 100 kg de peso, y la utilización de una aleación de aluminio AA6061 T6 para la construcción estructural. Es importante destacar que sólo se plantean operaciones de mecanizado, ya que las piezas a estudiar se encuentran sometidas a una configuración geométrica de diseño invariable debido a la existencia de un único perfil de matricería para su fabricación. La necesidad de obtener una estructura final de bajo peso se sustenta principalmente en los usuarios de la silla, los cuales tienen como característica lesiones en medula ósea pero cuentan con movilidad propia, por lo que un producto final de menor peso garantizará la independencia por parte del paciente, por ejemplo, al subir y bajar de un automóvil. Luego de llevar a cabo la etapa de modelado y adecuación de piezas mediante operaciones de mecanizado, se ha logrado reducir sustancialmente el peso de la estructura de la silla, en un valor cercano a los 1000 gramos, lo que representa una disminución superior al 10 % respecto de la estructura original.