Análisis técnico, económico y ambiental de procesos de manufactura aditiva

Abstract

Worldwide there is a social problem related to the motor disability of the population, which occurs more frequently in older people who are more likely to experience health complications from bone fractures. In some cases, these complications require reconstruction or total replacement. In this work and optimization model for the supply chain of medical prostheses trough additive manufacturing is presented. A superstructure is presented to satisfy the demand of medical prostheses and it is applied to a geographical region to obtain the maximum economic benefit and at the same time quantify the environmental impact trough the eco-indicator 99 methodology. The mathematical model considers the optimal location of the mineral extraction sites, for the raw material conversion technologies and the printing of medical prostheses, it also includes the decision of the type of technology required. A case study for a geographical region of Mexico is solved to show the applicability of the proposed methodology. Two products are generated in the supply chain, one is the byproduct of titanium alloy powder or wire and the other is medical prosthesis. Two objective functions are considered in the model: total annual profit as an economic index and the coindicator99 as an environmental index. The results show an important economic and environmental potential, because when evaluation the points of the eco-indicator 99, it presents low environmental impact and at the same time considerable profits are show.

Alrededor del mundo existe una problemática social relacionada a la discapacidad motriz de la población, la cual se agudiza en personas de edad avanzada que presentan más probabilidades de experimentar complicaciones de salud por fracturas óseas. En algunos casos estas complicaciones requieren reconstrucción o remplazo total. En este proyecto se presenta un modelo de optimización para la cadena de suministro de prótesis médicas mediante manufactura aditiva. Se presenta una superestructura para satisfacer la demanda de prótesis médicas y se aplica a una región geográfica para obtener el máximo beneficio económico y a la vez cuantificar mediante las metodologías del eco-indicador 99 el impacto ambiental. El modelo matemático considera la ubicación óptima de los sitios de extracción de minerales, para las tecnologías de conversión de la materia prima y la impresión de las prótesis médicas, así como la decisión del tipo de tecnología requerida. Se resuelve un caso de estudio para una región geográfica de México para mostrar la aplicabilidad de la metodología planteada. Se generan dos productos en la cadena de suministro, uno es el sub-producto de polvo o alambre de aleación de titanio y el otro son las prótesis médicas. En el modelo se consideran dos funciones objetivo: las ventas totales anuales como índice económico y el eco-indicador 99 como índice ambiental. Los resultados muestran un importante potencial económico y ambiental.