Diseño de una máquina para pruebas biaxiales en tejido blando

Resumen

En el estudio tiene lugar el diseño de una máquina de ensayos biaxiales para evaluar la respuesta mecánica de tejidos biológicos bajo tensión controlada en dos direcciones perpendiculares. Tales pruebas son angulares para determinar las constantes elásticas de los materiales y analizar sus características anisotrópicas y ortotrópicas. No obstante, los equipos comerciales suelen ser costosos, lo que limita su accesibilidad para laboratorios con presupuestos ajustados. El diseño utiliza componentes asequibles y disponibles, como servomotores bifásicos NEMA 23 y celdas de carga DYMH-103, montados sobre placas de acrílico perforadas. Respecto a la configuración de los motores, se permite la aplicación de fuerzas de manera perpendicular sobre la muestra, mientras que el sistema de sujeción a través de rastrillos distribuye las cargas para evitar daños en los tejidos frágiles. Para ello, se integró una placa Arduino Mega 2560 con controladores TB6600 y amplificadores HX711 para manipular de manera independiente cada eje. El diseño se validó mediante simulaciones en SolidWorks Premium 2022, utilizando análisis de elementos finitos (FEA) para identificar zonas críticas de esfuerzo y optimizar la estructura. Los resultados arrojaron una distribución de las cargas sin superar los límites elásticos del material, garantizando la seguridad y funcionalidad del dispositivo durante su operación. En últimas, el presente diseño actúa como una alternativa compacta, económica y versátil para estudios biomecánicos, ya que permite la caracterización de tejidos biológicos con precisión y replicabilidad, sin comprometer la integridad estructural del sistema ni generar costos elevados de fabricación y mantenimiento.