Texturizado de uhmwpe para la reducción de desgaste y su aplicación en prótesis de articulación de rodilla

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se realizó el análisis teórico del contacto que se genera en un inserto de polietileno de ultra alto peso molecular de una prótesis de articulación de rodilla utilizando la teoría de contacto de Hertz para conocer el comportamiento del esfuerzo cortante máximo de von Mises. Por otra parte, se simuló por elemento finito arreglos de cavidades en una superficie de polietileno de ultra alto peso molecular utilizando el par de contacto de un tribómetro bola en disco tipo MTM (mini máquina de tracción) con el fin de seleccionar un diámetro, separación y arreglos adecuados para la mejor distribución del esfuerzo cortante. Los resultados indican que una cavidad de diámetro 0.3968 mm con una separación del mismo diámetro en un arreglo cuadrado es indicada para producir un esfuerzo cortante menor a 14 MPa en la superficie y de 7 a 9 MPa por debajo de la misma.

ABSTRACT: In this investigation a theoretical analysis was performed in the UHMWPE insert of a knee joint prosthesis using the Hertz contact theory in order to know the behavior of the von Mises maximum shear stress. The objective of this investigation was to evaluate the location and value of the maximum shear stress in the textured surface of UHMWPE with cavities made with the smallest commonly used drills, using a 2D and 3D finite element simulation with the software ANSYS®. By this software, a non-linear simulation by material and contact was performed using the pressure conditions on the UHMWPE insert of a knee joint prosthesis. The diameter, deep and distribution were found with this simulation in order to avoid the stress concentration, the loss of shape of the cavities and the beginning of cracks on the subsurface when the bodies are static. The results indicated a value of 14 MPa on the surface and from 7 to 9 MPa under the contact surface produced by a 0.3968 mm diameter cavity separated the same value and with a square array.