3D-printen in de strijd tegen COVID-19

Gezien de huidige noodsituatie die wordt ervaren als gevolg van de verspreiding van de COVID-19 coronavirus, ontstaan ​​er vanuit solidariteit en innovatie mooie initiatieven en oplossingen, vooral om het tekort aan medische apparatuur en persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) op te vangen.

Van het 3D-printen sector zijn er veel ingenieurs en fabrikanten van materialen die, samen met medisch specialisten, werken aan het ontwerpen van modellen van PBM (persoonlijke beschermingsmiddelen) die helpen de gezondheid van toiletten te behouden en hun werk te vergemakkelijken, zoals bij de ontwikkeling van verschillende prototypen zoals kleppen, connectoren van ademhalingstoestellen of geassisteerde ademhalingstoestellen en andere apparaten die helpen het tekort aan medische apparatuur te verminderen.

Daarnaast zijn er veel communities van makers hebben hun 3D-printers gelanceerd om deze apparaten te vervaardigen. In Spanje is het initiatief Coronavirus Makers ontstaan, een non-profitplatform met duizenden vrijwilligers. Soortgelijke initiatieven zijn te vinden in landen als Duitsland, Italië, Chili, Argentinië of Colombia.

Hieronder stellen we verschillende ontwerpen samen van beschermingsmiddelen en medische benodigdheden die door verschillende bedrijven en verenigingen gratis beschikbaar zijn gesteld aan het publiek en in STL-formaat kunnen worden gedownload en op vrijwel elke FDM-printer kunnen worden afgedrukt.

Houd er rekening mee dat sommige modellen niet zijn gehomologeerd of goedgekeurd door de overeenkomstige gezondheidsautoriteiten en dat, afhankelijk van elk gebied of land, de productievereisten om deze homologatie te bereiken kunnen variëren.

Gezichtsmaskers

Zowel op platformen voor 3D-printen als op verschillende pagina's van bedrijven in de 3D-sector worden verschillende maskermodellen gedeeld voor 3D-printen op elk type 3D FDM-printer.

Benadrukt moet worden dat deze maskers , behalve dat ze de nodige filters hebben, dienen alleen als een fysieke barrière tegen het virus , naast het helpen om het niet te verspreiden in geval van infectie.

Een paar dagen geleden deelden we het ontwerp van het Nanohack-masker, ontwikkeld door de Copper3D team en die onlangs de update van het ontwerp van genoemd masker heeft gedeeld:NanoHack 2.0, met een monoblock-structuur, sterk en hermetisch , die moeten worden vervaardigd met PLActive en MDFlex antibacteriële filamenten om maximale bescherming te bieden tegen de externe omgeving.

PLActive is een recyclebaar en biocompatibel polymeer dat een koperen nanocomposiet bevat dat antimicrobiële eigenschappen heeft aangetoond.

Dankzij het ontwerpNanoHack 2.0 is een apparaat dat bescherming biedt tegen deeltjes in de lucht en de verspreiding voorkomt van vloeistoffen die de luchtwegen besmetten. NanoHack gebruikt hetzelfde materiaal dat wordt gebruikt in chirurgische maskers (niet-geweven polypropyleen) als filtersysteem. Voor een optimale bescherming wordt het gebruik van een drielaags niet-geweven polypropyleenfilter aanbevolen. Dit filter is ingebed in het masker. Zo wordt volgens verschillende studies een filtratie-efficiëntie van 96,4% bereikt voor micro-organismen van 1 micron en 89,5% voor micro-organismen van 0,02 micron.

Meer info

STL downloaden

Gezichtsschermen

Je vindt er talloze modellen vizieren en gelaatsschermen op het internet. Prusa heeft verschillende prototypes ontwikkeld, die zijn geverifieerd bij het Tsjechische ministerie van Volksgezondheid. Tot slot hebben ze twee schermversies gepresenteerd:RC1 en RC2.

This screen design consists of a rigid structure with a flexible and transparent acetate plastic sheet. The rigid structure is 3D printed and the plastic acetate sheet is then adapted as a screen. The RC1 version allows more parts to be printed in the same printing process, while the RC2 version provides slightly higher protection and is more comfortable to wear.

As a screen, the prototype uses a 0.5mm thick PETG sheet, although other transparent and flexible materials with a similar thickness can be used such as clear acetate sheets.

More info

Download STL from Prusa

3D printing with PETG with 30 % fill is recommended, although other materials such as PLA or ABS can be used. In order to deliver them to health centers, it's essential to sterilize them by applying a water bath with bleach (Ratio 50:1) and then rinse them with water. In this way, they will not carry the risk of possible indirect transmissions for healthcare personnel.

Respirators and valves

Given the shortage of self-contained respirators, several groups of engineers, in collaboration with different institutions and healthcare personnel, are developing prototypes and manufacturing the different parts that compose them using 3D printing.

This is the case of the Barcelona Free Trade Zone Consortium that, together with HP, Leitat, and SEAT, have developed a prototype of a respirator using 3D printing to manufacture its parts and taking advantage of elements such as a car's windshield wiper motor. This device has been named OxyGEN and has already been validated by experts from the Parc Taulí hospital in Sabadell. One of the advantages of this device is that its production is scalable.

Another possible solution that arises is to use adapters that allow the same respirator to be used for several patients, such as the “H” connector that Copper3D has developed. A design that minimizes dead space volume and prevents possible air leakage due to unnecessary connections. Copper 3D recommends 3D printing of this device using PLActive, for its antibacterial properties and biocompatibility.

Más información

Download STL

In several hospitals there is a lack of some important elements related to respirators and necessary when treating a patient with respiratory complications. This is the case of the Venturi valve , used to regulate the oxygen concentration that is introduced to the patient through the respirator.

There are several designs available to users, such as this one from the Cults platform.

Download STL from Cults

Other devices

In addition to PPE and specific devices for the treatment of patients affected by COVID-19, different tools are being developed to avoid the contagion by indirect contact to which anyone is exposed in their daily activity (door and window handles, buttons for elevators, etc.).

The StopCovid-19 ring is an easy to print ring, designed to press switches and buttons without physically touching them.

Download STL from Cults

Companies like Materialise have developed a device for attaching to door handles, so that they can be opened without using your hands. Different versions of this tool, adapted to different handle formats (cylindrical, rectangular, circular, etc.) can be downloaded free of charge from its website.

Download STL from Materialise

Combining the usefulness of the previous two, there is LU-Touch :A tool for opening and closing doors and windows, and at the same time a push-button for buttons and switches. LU-Touch can be downloaded for free and printed on any 3D FDM printer. In addition, if you do not have a 3D printer, it can be purchased already printed.

Download STL from Thingiverse

Thanks to the use of these tools, it's possible to minimize the possibility of contagion due to indirect contacts in daily activity. For greater safety, it's necessary to disinfect the tools always after use. It should also be remembered that the use of this type of tool does not exempt from applying the recommended safety rules:wash your hands regularly, do not touch your face, etc.

Specific materials

Among the specific materials to manufacture personal protective equipment, we highlight PLActive and MDFlex for their antimicrobial and antiviral qualities. This material is also recommended for printing expansion devices and valves adapted to self-contained respirators.

Common materials

For the manufacture of screens or valves that, due to their use, do not need to be composed of biocompatible or antibacterial materials, basic materials can be used in 3D FDM printing, such as PLA or PETG; since these elements do not require specific properties, although it's true that they require some rigidity and it's not recommended to use flexible materials such as Flexfill or FilaFlex.

With these free download files, any user with a FDM 3D printer and any of the aforementioned materials can contribute their bit to help stop the pandemic and the alarming situation we are currently experiencing.