Design and finite element analysis of a 3D-printed packaging insert

Diseño y análisis de elemento finito de un inserto paraempaque manufacturado por impresión 3D

Ismael Alejandro Muñoz Salazar ISAIAS EMMANUEL GARDUÑO OLVERA MAYRA DEL ANGEL MONROY (2023, [Artículo])

Packaging inserts play a crucial role in protecting products during transportation. However, their design and production processes often rely on conventional methods limiting equipment capabilities. Moreover, the empirical nature of their design can result in a lack of reliability in the final product. To address these challenges, this study aimed to validate the design of a packaging insert using the finite element method and subsequently create it using 3D printing. The chosen material is a thermoplastic polyurethane (TPU) filament commonly used in fused deposition filament printers for 3D printing. This process demonstrates the feasibility of using 3D printing to create cushioning inserts for packaging and employing finite element analysis to simulate the insert behavior. The main findings of this research highlight the potential benefits of numerical simulation, revealing the areas where the insert is primarily impacted by weight. Furthermore, the forces load and displacement simulation results confirm that the TPU elastic limit (3.9x106 MPa) is sufficient to handle the weight this insert intends to hold. These tools determine the viability of the proposed design for its intended application. Therefore, this study verifies that 3D printing is a reliable option for producing packaging inserts, offering significant advantages over traditional methods. These advantages include increased design flexibility and the ability to create custom inserts on demand.

Los insertos de empaque juegan un papel crucial en la protección de los productos durante el transporte. Sin embargo, sus procesos de diseño y producción a menudo se basan en métodos convencionales que limitan las capacidades del equipo. Además, la naturaleza empírica de su diseño puede resultar en una falta de confiabilidad en el producto final. Para abordar estos desafíos, este estudio tuvo como objetivo validar el diseño de un inserto de empaque utilizando el método de elementos finitos y posteriormente crearlo mediante impresión 3D. El material elegido es un filamento de poliuretano termoplástico (TPU) comúnmente utilizado en impresoras de filamento de deposición fundida para impresión 3D. Este proceso demuestra la viabilidad de utilizar la impresión 3D para crear insertos acolchados para empaques y emplear el análisis de elementos finitos para simular el comportamiento del inserto. Los principales hallazgos de esta investigación destacan los beneficios potenciales de la simulación numérica, revelando las áreas donde el inserto se ve afectado principalmente por el peso. Además, los resultados de la simulación de carga y desplazamiento de fuerzas confirman que el límite elástico de TPU (3.9x106 MPa) es suficiente para manejar el peso que este inserto pretende soportar. Estas herramientas determinan la viabilidad del diseño propuesto para su aplicación prevista. Por lo tanto, este estudio verifica que la impresión 3D es una opción confiable para producir insertos de empaque, que ofrece ventajas significativas sobre los métodos tradicionales. Estas ventajas incluyen una mayor flexibilidad de diseño y la capacidad de crear insertos personalizados bajo demanda.

Tipo de documento: cases studies.

I. Muñoz gratefully acknowledges support from Posgrado de CIATEQ. I. E. Garduño acknowledges support from the Investigadores por México - CONAHCYT program through project No. 674.

Ismael Muñoz: Conceptualization; methodology; validation; writing; revision; project administration; software; investigation; display; draft writing; reviewing and editing. Isaías E. Garduño: Conceptualization; methodology; validation; writing; revision; software; reviewing and editing. Mayra del Ángel Monroy: Conceptualization; supervision; methodology; validation; writing; revision; project management; formal analysis, draft writing: writing reviewing and editing.

Packaging insert Finite element analysis 3D printing Inserto para empaque Análisis por elemento finito Impresión 3D INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Simulación del movimiento del aire en un invernadero tipo Venlo

Simulation of air movement in a Venlo-Type greenhouse

JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ ABRAHAM ROJANO AGUILAR FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO MAURICIO CARRILLO GARCIA LAURA ALICIA IBAÑEZ CASTILLO VICENTE ANGELES MONTIEL IRINEO LORENZO LOPEZ CRUZ (2013, [Artículo])

En años recientes se ha observado que los modelos matemáticos basados en las ecuaciones completas de Navier-Stokes representan adecuadamente la ventilación en invernaderos y ofrecen información detallada de la distribución espacial de la masa de aire; sin embargo, resulta muy costosa la adquisición de los permisos de uso de los paquetes de cómputo comerciales por lo que es necesario investigar sobre modelos simplificados con el fin de reducir los costos de los estudios. En este trabajo se simuló la circulación de aire en un invernadero tipo Venlo en diferentes condiciones de ventilación, mediante dos modelos: uno de ellos considera las ecuaciones completas de Navier-Stokes, y el otro resuelve un modelo simplificado de Navier-Stokes en el que no se considera la aceleración convectiva en la ecuación de cantidad de movimiento.

Invernaderos Ventilación natural Método del elemento finito Simulación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Una solución de elemento finito para la transferencia de agua en un sistema de drenaje agrícola subterráneo

Heber Saucedo CARLOS FUENTES RUIZ MANUEL ZAVALA TREJO (2002, [Artículo])

Se ha desarrollado una solución de elemento finito de la ecuación bidimensional de Richards, para describir el movimiento del agua en un sistema de drenaje agrícola subterráneo. La solución de elemento finito ha sido parcialmente validada con una solución analítica exacta de la ecuación de Richards para una columna semi-infinita de suelo sujeta a una condición de flujo constante sobre la superficie del suelo, la cual describe la evolución temporal del perfil de humedad sobre el dren mientras la posición del frente de humedecimiento sea menor que la profundidad del dren. La comparación de los perfiles de humedad en un suelo arenoso y otro arcilloso ha permitido seleccionar un solo paso de tiempo numérico para aproximar la solución exacta en ambos suelos con un error relativo máximo menor de 0.25%. La solución de elemento finito ha sido aplicada para describir el funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje instalado en una parcela agrícola de un distrito de riego ubicado en la zona semiárida del noroeste de México, aceptando la presencia de una superficie de filtración en el dren. El suelo de textura esencialmente arcillosa ha sido caracterizado, desde el punto de vista hidrodinámico, a partir de su curva granulométrica y su porosidad, a partir de una prueba de drenaje en la parcela. La conductividad hidráulica a saturación y un valor característico de la presión se estimaron a fin de minimizar los errores entre el hidrograma proporcionado por la solución y el hidrograma observado experimentalmente. El hidrograma teórico proporcionado, por la solución de elemento finito, describe las características matemáticas, como la presencia de un punto máximo, del hidrograma experimental. Las fases de crecimiento y recesión del hidrograma son igualmente bien descritas por la solución. Esto valida el tratamiento de la condición de frontera en el dren como una superficie de filtración. En consecuencia, la solución propuesta puede ser utilizada tanto para la identificación de parámetros del suelo a partir de pruebas de drenaje como para la descripción del funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje.

Drenaje agrícola subterráneo Funcionamiento hidráulico Método del elemento finito Zonas áridas CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Optimización de crimpado en amortiguadores neumáticos por medio de parámetros de diseño usando análisis de elemento finito y método de Taguchi

Javier Acosta Ugalde (2023, [Artículo])

Este trabajo estudia el efecto de los parámetros de diseño que son controlables dentro del proceso de crimpado de amortiguadores neumáticos. Se estudia el efecto en la perdida de presión superficial (PPS) utilizando herramientas de Análisis de Elemento Finito (FEM) y Diseño de Experimentos por medio del método de Taguchi. El objetivo es identificar que niveles de los parámetros minimizan la perdida de presión superficial debido a la disminución de temperatura máxima esperada, al tiempo de robustecer el producto al ser menos sensibles a los factores de ruido. Se consideran tres componentes responsables de la eficiencia en la presión superficial resultante del proceso de crimpado: Anillo de soporte, Anillo de crimpado, y Superficie de crimpado. La variación en la presión superficial y en la perdida de presión superficial dentro de un mismo producto se debe a las propiedades mecánicas de los materiales de estos componentes. Debido a la función que desempeñan los anillos de crimpado y de soporte al ser los responsables de retener la presión en la zona de crimpado, y a las propiedades mecánicas de sus materiales debido a la deformación en frio, este estudio considera como factores de ruido los limites superior e inferior de sus límites de cedencia elástica (Rp0.2), dando como resultado cuatro factores de ruido de acuerdo con sus combinaciones.

Agradecimientos: Se agradece a la empresa Vibracoustic SE, Unidad de negocio de Amortiguadores Neumáticos, por el apoyo técnico para la realización de este proyecto.

Crimpado Analisis de elemento finito Diseño de experimentos Método de Taguchi Presión superficial Límite de cedencia Robusto INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Metodología predictiva para el análisis de asiento trasero en pruebas de anclaje de cinturón de seguridad

Predictive methodology for rear seat analysis in seat belt anchorage testings

José Guadalupe Velasco Ortega GIOVANNI VIDAL FLORES (2023, [Artículo])

Se presenta una metodología a seguir para el análisis de un asiento trasero durante la prueba de anclaje del cinturón de seguridad, establecida en la norma FMVSS 210 por sus siglas en ingles Federal Motor Vehicle Safety Standards. Es importante destacar que el cinturón de seguridad reduce el riesgo de lesiones, y en caso de colisión, el cinturón ayuda a distribuir la fuerza del impacto en una superficie más grande es decir la estructura metálica del asiento, lo que se busca es minimizar el riesgo de lesiones graves. La metodología propuesta tiene el fin de predecir el desempeño como función del desplazamiento de la estructura metálica mediante el uso del elemento finito (FEM). En esta metodología, se analiza la menor cantidad de elementos que compone la estructura del asiento con el propósito de reducir el tiempo del análisis, considerando solo los elementos y componentes que tienen mayor efecto con el desempeño del cinturón de seguridad, generando el análisis más rápido y eficiente. Al contrastar los resultados obtenidos a través del análisis mediante elemento finito con las pruebas reales se determinó que el método FEM es eficaz para predecir los puntos débiles de la estructura metálica que influyen en el desplazamiento y/o deformación del asiento durante la prueba.

A methodology is presented for analysis of a rear seat during the Safety Belt Anchorage test established in FMVSS 210 [1], which stands for Federal Motor Vehicle Safety Standards. It is important to note that the safety belt reduces the risk of injury, and in the event of a collision, the belt helps distribute the force of the impact over a larger surface area, namely the metal structure of the seat. The goal is to minimize the risk of serious injuries. The goal of proposed methodology is to predict the performance as a function of displacement of the metal structure by using Finite Element Method (FEM). In this methodology, the minimum number of elements that make up the seat structure is analyzed in order to reduce analysis time, considering only the elements that play and have effect on the performance of the safety belt, thus generating a faster and more efficient analysis. By comparing the results obtained through Finite Element Method with the actual test, it was determined that the FEM method is effective in predicting the weak points of the metal structure that influence the displacement and/or deformation of the seat during the test.

FVMSS 210 Método de elemento finito Asiento trasero Prueba de anclaje Cinturón de seguridad Finite element method Rear seat Anchorage test Seat belt INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Discurso y esfera pública : mujer y prensa en Hermosillo, Sonora : el caso de los periódicos El Pueblo y El Tiempo (1934-1938).

ELIZABETH CEJUDO RAMOS (2007, [Tesis de maestría])

CIENCIAS SOCIALES Periodismo Análisis del discurso Medios impresos Mujeres en los medios

El tema del agua en la prensa de Piedras Negras, Coahuila (México)

Jesús Frausto Ortega (2023, [Artículo])

"El objetivo de este artículo es documentar los temas y las fuentes relativos al agua expuestos en la prensa de Piedras Negras, Coahuila (México). Se utilizó la teoría de la agenda setting y el análisis de contenido cuantitativo y cualitativo de las notas publicadas en los portales de noticias La Rancherita del Aire y Zócalo de enero a noviembre de 2019. Como resultado, se determina que hay una exposición muy importante del tema en la prensa local, y está jerarquizada en temáticas particulares: agua potable, drenaje, administración del agua y agua superficial. Resaltan asuntos como el robo de agua y tomas clandestinas. Las fuentes de gobierno son las principales vías de información en la prensa y en sus discursos legitiman estas temáticas ante la sociedad, así como el apoyo que el Municipio da al organismo operador en inversión para agua-drenaje y las acciones realizadas por éste en la materia".

Agua potable Drenaje Agenda setting Análisis de contenido (Comunicación) Piedras Negras, Coahuila -- México CIENCIAS SOCIALES CIENCIAS SOCIALES

Metodología para evaluar la vulnerabilidad y el riesgo ante la sequía en los organismos operadores de agua potable (OOAPAS) de México

HEIDY VIVIANA CASTELLANO BAHENA (2021, [Tesis de doctorado])

Tesis (Doctora en Ciencias y Tecnología del Agua) -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Desarrollo Profesional e Institucional. Subcoordinación de Posgrado.

El objetivo de esta investigación es proponer una metodología para la evaluación de la vulnerabilidad, exposición y riesgo por sequía en áreas metropolitanas y sus respectivos OOAPAS. Para la evaluación del riesgo se adopta el enfoque contextual, que define el riesgo en función de la amenaza, exposición y vulnerabilidad. Para el cálculo de la amenaza se utilizó el Índice de Sequía de los caudales fluviales, y para calcular los índices de vulnerabilidad y exposición se utilizaron indicadores socioeconómicos, ambientales y de gestión institucional. Esta metodología se aplicó en el organismo operador Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey, el cual le proporciona el servicio público municipal de agua y drenaje al área hidropolitana de Monterrey (AHM), y el Sistema Intermunicipal de los Servicios de Agua Potable y Alcantarillado de Guadalajara, que le proporciona el servicio público municipal de agua y drenaje al área metropolitana de Guadalajara (AMG). El periodo de estudio fue de 2008-2018. Los resultados mostraron que debido a que en las áreas metropolitanas bajo estudio el suministro de agua proviene más del 50% de fuentes superficiales, las hacen muy sensibles a las sequías hidrológicas, aunque la probabilidad de ocurrencia es mayor en las sequías moderadas con respecto a las sequías severas. La tendencia de la vulnerabilidad general del AMG y AHM va a la a baja en el periodo de estudio, sin embargo, al evaluar el tipo de vulnerabilidad por separado se observa que el resultado de la vulnerabilidad de gestión institucional en ambas áreas va en aumento. De acuerdo con los resultados obtenidos, se demostró que la metodología propuesta es factible y útil en la evaluación del riesgo por sequía en las dos áreas de estudio y puede ser aplicada en otras zonas urbanas del país.

Organismos operadores Sequía meteorológica Sequía hidrológica Análisis de vulnerabilidad Monterrey, Nuevo León Guadalajara, Jalisco INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Políticas públicas sobre violencia feminicida y feminicidio en México. Una mirada desde las Unidades de Análisis y Contexto

MARISOL ALCOCER PERULERO (2022, [Artículo])

El feminicidio es el asesinato de una mujer ¿ o niña ¿ por el hecho de ser mujer, es decir por razones de género. El término expresa la violencia extrema que se manifiesta en este acto, muchas veces perpetrado con particular crueldad, precedido de maltratos, secuestro, tortura sexual y seguido de la exposición del cadáver en el espacio público. Este texto tiene como objetivo reflexionar respecto al funcionamiento de las Unidades de Análisis y Contexto para la investigación de feminicidios, ¿ creadas en el marco de las Declaratorias de Alerta de Violencia de Género en México (art. 22, LGAMVLV) ¿, para observar las características jurídico-normativas, técnicas y de recursos que tienen y deberían tener de acuerdo con las recomendaciones internacionales. Sostenemos que las unidades de inteligencia y de análisis de contextos son una herramienta para la investigación criminal, que pueden funcionar para comprender el feminicidio y las violencias interseccionales en el país. A través de un análisis descriptivo y documental, privilegiamos los informes oficiales de las Unidades de Análisis y Contexto sobre violencia contra las mujeres, analizamos los principales obstáculos para la implementación de dichas unidades, y desde la perspectiva de género y pertinencia cultural, la forma y estrategias en cómo se capta la información para distinguir entre homicidio y feminicidio, y mujeres indígenas y/o afromexicanas, en un contexto de violencias estructurales y del crimen organizado.

Femicide is the murder of a woman ¿ or girl ¿ due to the fact of being a woman, that is, for reasons of gender. The term expresses the extreme violence that is manifested in this act, often perpetrated with particular cruelty, preceded by mistreatment, kidnapping, sexual torture and followed by the exposition of the corpse in public space. Objective: This text aims to reflect on the functioning of the Analysis and Context Units that have been created in Mexico,to observe the legal-regulatory, technical and resource characteristics that they have and should have in accordance with international recommendations. We sustain that the intelligence and context analysis units are a tool for criminal investigation, which can work to understand intersectional violence in Mexico. Through a descriptive and documentary analysis, we privilege the official reports of the Analysis and Context Units on violence against women, we analyze, based on the main obstacles to the implementation of said units, from the perspective of gender and relevance culture, as well as the way and strategies in how information is collected to distinguish between homicide and femicide, and to identify indigenous and/or Afro-Mexican women, and in a context of other structural violence and organized crime.

Violencia feminicida. Políticas públicas. Interseccionalidad. Análisis de contexto. CIENCIAS SOCIALES CIENCIA POLÍTICA OTRAS ESPECIALIDADES POLÍTICAS

Evaluación de la cinética de liberación de compuestos hidrofílicos y lipofílicos a partir de nanopartículas híbridas polímero-lípido

Evaluation of the release kinetics of hydrophilic and lipophilic compounds from polymer-lipid hybrid nanoparticles

Juan Pablo Carmona Almazán (2023, [Tesis de maestría])

En el tratamiento de enfermedades, la administración de dosis múltiples es una estrategia común para mantener la concentración de los fármacos dentro de un margen terapéutico. Sin embargo, la adherencia de los pacientes a este tipo de tratamiento puede ser un desafío, llevando a una administración irregular de dosis. Una alternativa utilizada para abordar este reto son las nanopartículas híbridas polímero/lípido(NPPLs), las cuales, con menos administraciones, tienen el potencial de alcanzar la dosis necesaria en el tratamiento, posibilitando entonces el incremento del apego al tratamiento. En nuestro proyecto, se llevó a cabo la síntesis de nanopartículas de ácido poli láctico-co-glicólico (PLGA) recubiertas de lecitina de soya, por medio de técnicas de nanoprecipitación y autoensamblaje. Además, integramos estas nanopartículas en una matriz polimérica a base de aerogeles de gelatina de manera que estuvieran distribuidas de manera homogénea y concentrada. Nuestro enfoque central radica en entender la cinética de liberación de un compuesto hidrofílico (ácido gálico) y uno lipofílico (quercetina) a partir de este sistema. Logramos sintetizar nanopartículas con un diámetro hidrodinámico de 100 ± 15 nm, 153 ± 33 y149±21 nm, en el caso de las nanopartículas vacías y cargadas con ácido gálico y cargadas con quercetina, respectivamente. La eficiencia de encapsulación del ácido gálico fue del 90 ± 5 % y de la quercetina fue del 70 ± 10 %. Los resultados que obtuvimos muestran que el ácido gálico sigue una cinética del modelo de Korsmeyer-Peppas, con un valor de n = 1.01 y la quercetina una cinética de primer orden. Dado que los compuestos encapsulados tuvieron una liberación más lenta con respecto a los compuestos libres en los aerogeles de gelatina, nuestro trabajo indica que el encapsulamiento en NPPLs de un compuesto bioactivo, independientemente de su naturaleza química, puede ayudar a retrasar su liberación y reducir el número de dosis administradas, en consecuencia, esto pudiera contribuir a incrementar el apego de un paciente al tratamiento.

In the treatment of diseases, the administration of multiple doses is a common strategy to maintain drug concentrations within a therapeutic range. However, patient adherence to this type of treatment can be challenging, resulting in irregular dosing. An alternative approach used to address this challenge involves polymer/lipid hybrid nanoparticles (NPPLs), which have the potential to achieve the necessary drug dose with fewer administrations, thereby increasing treatment adherence. In our project, we synthesized poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticles coated with soy lecithin using nanoprecipitation and self-assembly techniques. These nanoparticles were then integrated into a polymer matrix based on gelatin aerogels to ensure homogeneous and concentrated distribution. Our main focus was to understand the release kinetics of a hydrophilic compound (gallic acid) and a lipophilic one (quercetin) from this system. We successfully synthesized nanoparticles with a hydrodynamic diameter of 100 ± 15 nm, 153 ± 33 nm, and 149 ± 21 nm for empty nanoparticles, gallic acid-loaded, and quercetin-loaded nanoparticles, respectively. The encapsulation efficiency was 90 ± 5 % for gallic acid and 70 ± 10 % for quercetin. The results we obtained indicate that gallic acid follows Korsmeyer-Peppas kinetics with a value of n = 1.01, while quercetin exhibits first-order kinetics. Since the encapsulated compounds showed slower release compared to free compounds in gelatin aerogels, our work suggests that encapsulation in NPPLs with a bioactive compound, regardless of its chemical nature, can help delay its release and reduce the number of doses administered. Consequently, this could contribute to improve patient treatment adherence.

nanopartículas híbridas, cinética de liberación, sistemas poliméricos, PLGA/lecitina, compuestos hidrofílicos y lipofílicos hybrid nanoparticles, release kinetics, polymeric systems, PLGA/lecithin, hydrophilic and lipophilic compounds INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA QUÍMICAS ANÁLISIS DE POLÍMEROS ANÁLISIS DE POLÍMEROS