Análisis de la influencia del acabado superficial convencional y por micromecanizado del Polipropileno en el coeficiente de fricción con la piel

Abstract

RESUMEN: El objetivo de la investigación es analizar cómo afecta el acabado superficial del Polipropileno (PP) en el coeficiente de fricción con la piel mediante estudios experimentales y una posterior réplica numérica. Para esto se realizaron estudios de indentación dinámica en un voluntario sin ningún tratamiento previo, en un recinto con una temperatura de 24 °C a 25.7°C y 49 % a 50 % de Humedad Relativa. Se utilizaron probetas de PP tipo disco de 15 mm de radio con tres diferentes acabados superficiales, dos de ellos se obtuvieron mediante desbaste superficial usando papeles abrasivos con tamaños de grano 60 y 360. Los estudios experimentales demuestran que el coeficiente de fricción dinámico promedio entre el PP y la piel humana depende del acabado superficial, pero se comprobó que para describir de manera más precisa la interacción PP-Piel humana se deben incluir variables como la fuerza normal, temperatura y humedad, las cuales no fueron incluidas dentro de esta investigación. Existen diversos modelos constitutivos que pueden representar el comportamiento mecánico y la mecánica de contacto de la piel humana en los estudios numéricos, por esto se replica un estudio de tracción uniaxial utilizando propiedades y modelos obtenidos de la literatura, observando que los modelos hiperelásticos describen de mejor manera el comportamiento de la piel humana. Utilizando condiciones de bordes similares a las del estudio experimental y propiedades mecánicas hiperelásticas, se elaboró un modelamiento numérico en el software ABAQUS ®. Usando el perfil real de la probeta se obtuvieron magnitudes de coeficientes de fricción similares a las obtenidas experimentalmente. Finalmente usando las mismas condiciones numéricas, se evaluaron nueves perfiles para el PP micromecanizables con forma de rectangular, donde se variaron los parámetros Ra y HSC, eligiendo el perfil más conveniente para ser implementado en sockets para amputados transfemorales con el objetivo de mejorar el confort de esta población al usar su prótesis.