DETERMINACIÓN NUMÉRICA DE PARÁMETROS DE FABRICACIÓN DE ESPUMAS DE ALEACIONES DE Ti-Ta-Nb-Mn, OBTENIDAS MEDIANTE RUTAS PULVIMETALÚRGICAS, PARA APLICACIONES BIOMÉTRICAS

El presente trabajo de título estudia numéricamente el efecto del porcentaje y tamaño de poros sobre las propiedades mecánicas de espumas de aleación Ti-Ta-Nb-Mn, por su amplia potencialidad en aplicaciones de reemplazo de estructuras óseas. Mediante este estudio es posible disminuir el “apantallamiento de tensiones” que presentan las prótesis actuales, problema que consiste en la reabsorción del hueso de la zona cercana a un reemplazo óseo, a causa de que este último soporta la mayor parte de la carga. Además, esta investigación permite reducir los costos asociados al desarrollo experimental de espumas metálicas elaboradas en base al material estudiado.Se utiliza el programa computacional Ansys para simular ensayos de compresión sobre geometrías generadas mediante el software LIGGGHTS, que permite obtener una distribución de poros aleatoria y así representar la estructura de espumas metálicas, obtenidas mediante rutas pulvimetalúrgicas. Se ensayan 19 modelos, manteniendo las mismas condiciones de borde, variando el tamaño de poros y el porcentaje de porosidad.El software Ansys funciona mediante el Método de Elementos Finitos (MEF) para obtener en cada simulación la carga en función del desplazamiento y en base a estos datos se calcula el esfuerzo en función de la deformación, el módulo de Young y el esfuerzo de fluencia.Se concluye que el tamaño de los poros no influye considerablemente en las propiedades mecánicas resultantes. Por otro lado, el módulo de Young y esfuerzo de fluencia disminuyen a medida que aumenta el porcentaje de porosidad, según una relación lineal.
 The present graduation project is a numerical study of the effect of percentage and size of pores in the mechanical properties of Ti-Ta-Nb-Mn alloy foam, given its wide potential in replacement applications in bone structures. This study helps to reduce the stress-shielding which the current prosthesis presents. This problem consists in the reabsorption of bone of the zone near of a bone replacement, caused by the latter carrying most of the load. Also, this investigation allows to reduce the costs associated with the experimental development of metallic foam elaborated using the studied material as base.The software Ansys is used to simulate compression tests in geometries generated by the software LIGGGHTS, which allows to obtain a random pore distribution and representing the structure of metallic foams which are obtained by powder-metallurgic methods. Nineteen models are tested, keeping the same boundary conditions, varying the size of the pores and the percentage of porosity.The software Ansys uses the Finite Elements Method (FEM) to obtain in each simulation the load in terms of the displacement, and by using this data, the yield is calculated in terms of the deformation, Young's modulus and the yield strength.It is concluded that the size of the pores does not affect considerably the resulting mechanical properties. On the other hand, Young's modulus and yield strength are diminished when the percentage of porosity is increased, following a lineal pattern.