3D-печать: инновационный ответ на дефицит СИЗ при COVID-19

Учитывая текущую чрезвычайную ситуацию из-за распространения коронавируса COVID-19, возникают крупные инициативы и решения из солидарности и инноваций, особенно для устранения дефицита медицинского оборудования и средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Из сектора 3D-печати многие инженеры и производители материалов вместе с медицинскими специалистами работают над дизайнами СИЗ для сохранения здоровья медперсонала и облегчения их работы, а также над прототипами клапанов, соединителей вентиляторов, вспомогательных вентиляторов и других устройств, смягчающих дефицит оборудования.

Кроме того, многие сообщества мейкеров запустили свои 3D-принтеры для печати таких устройств. В Испании появилась инициатива Coronavirus Makers — некоммерческая платформа с тысячами волонтеров. Аналогичные инициативы есть в Германии, Италии, Чили, Аргентине, Колумбии.

Ниже собраны различные дизайны защитного оборудования и медицинских расходников, выложенные в свободный доступ разными компаниями и ассоциациями, скачиваемые в STL и печатаемые практически на любом FDM-принтере.

Стоит помнить, что некоторые модели не сертифицированы или не одобрены соответствующими медицинскими органами, а требования к сертификации могут варьироваться по регионам и странам.

Маски

И на платформах 3D-ресурсов, и на сайтах компаний сектора публикуются различные модели масок для 3D-печати на любом FDM-принтере.

Важно подчеркнуть, что эти маски, если у них нет нужных фильтров, служат только физическим барьером против вируса, а также помогают не распространять его при инфицировании.

Недавно мы делились дизайном маски Nanohack от команды Copper3D, недавно обновившей дизайн: NanoHack 2.0 с моноблочной структурой, прочной и герметичной, которую нужно печатать из антибактериальных нитей PLActive и MDFlex для максимальной защиты от внешней среды.

PLActive — перерабатываемый и биосовместимый полимер с медным нанокомпозитом, обладающим антимикробными свойствами.

Благодаря дизайну NanoHack 2.0 — устройство, защищающее от частиц в воздухе и предотвращающее попадание загрязняющих жидкостей в дыхательные пути. NanoHack использует тот же материал, что и хирургические маски (непроволокчатый полипропилен) как фильтрующую систему. Для оптимальной защиты рекомендуется тройной слой непроволокчатого полипропилена. Этот фильтр вставляется в маску. Согласно исследованиям, достигается эффективность фильтрации 96,4% для микроорганизмов 1 микрон и 89,5% для 0,02 микрон.

Подробнее

Скачать STL

Защитные экраны (Face shields)

В интернете бесчисленные модели визоров и защитных экранов. Prusa разработала несколько прототипов, проверенных Чешским министерством здравоохранения. В итоге представили две версии: RC1 и RC2.

Дизайн состоит из жесткой структуры и гибкого прозрачного листа ацетата. Жесткая часть печатается в 3D, затем адаптируется пластиковый лист. Версия RC1 позволяет печатать больше деталей за раз, RC2 — чуть выше защита и комфорт.

В качестве экрана используется лист PETG толщиной 0,5 мм, хотя можно использовать другие прозрачные гибкие материалы похожей толщины, например, прозрачные листы ацетата.

Подробнее

Скачать STL от Prusa

Рекомендуется печатать из PETG с 30% заливки, хотя можно использовать PLA или ABS. Для передачи в медцентры обязательно стерилизация: водяная баня с хлоркой (соотношение 50:1) и промывка водой. Так они не несут риск косвенной передачи инфекции для медперсонала.

Вентиляторы и клапаны

Учитывая дефицит автономных вентиляторов, несколько групп инженеров в сотрудничестве с учреждениями и медперсоналом разрабатывают прототипы и печатают их детали в 3D.

Так, Консорциум Свободной зоны Барселоны вместе с HP, Leitat и SEAT разработали прототип вентилятора с 3D-печатью деталей, используя мотор стеклоочистителя автомобиля. Устройство названо OxyGEN и уже провалидировано экспертами больницы Parc Taulí в Сабаделье. Преимущество — масштабируемое производство.

Другое решение — адаптеры для использования одного вентилятора для нескольких пациентов, например «H-коннектор» от Copper3D. Дизайн минимизирует мертвый объем и предотвращает утечки воздуха. Copper3D рекомендует печатать на PLActive за его антибактериальные свойства и биосовместимость.

Подробнее

Скачать STL

В нескольких больницах не хватает важных элементов для вентиляторов при лечении респираторных осложнений. Например, клапан Вентури для регулировки концентрации кислорода, подаваемого пациенту через вентилятор.

Есть несколько дизайнов, доступных пользователям, например, на платформе Cults.

Скачать STL от Cults

Другие устройства

Помимо СИЗ и специфических устройств для COVID-19, разрабатываются инструменты для предотвращения заражения косвенным контактом в повседневной активности (ручки дверей/окон, кнопки лифтов и т.д.).

Кольцо StopCovid-19 — легко печатаемое кольцо для нажатия выключателей и кнопок без физического контакта.

Скачать STL от Cults

Компании вроде Materialise разработали устройство для крепления на ручках дверей, чтобы открывать их без рук. Разные версии под разные форматы ручек (цилиндрические, прямоугольные, круглые) можно бесплатно скачать с их сайта.

Скачать STL от Materialise

Комбинируя пользу предыдущих двух, есть LU-Touch: инструмент для открывания/закрывания дверей и окон и одновременно нажиматель для кнопок и выключателей. LU-Touch можно скачать бесплатно и напечатать на любом FDM-принтере. Если нет принтера — можно купить уже напечатанным.

Скачать STL от Thingiverse

Благодаря этим инструментам можно минимизировать заражение косвенным контактом. Для большей безопасности нужно дезинфицировать инструменты после каждого использования. Также помните, что использование таких инструментов не отменяет правил безопасности: регулярно мойте руки, не трогайте лицо и т.д.

Специфические материалы

Среди материалов для СИЗ выделяются PLActive и MDFlex за их антимикробные и антивирусные качества. Также рекомендованы для печати расширительных устройств и клапанов, адаптированных к автономным вентиляторам.

Обычные материалы

Для изготовления экранов или клапанов, не требующих биосовместимости или антибактериальных свойств, можно использовать базовые материалы FDM: PLA или PETG; так как эти элементы не требуют специфических свойств, хотя нужна определенная жесткость и не рекомендуются гибкие материалы вроде Flexfill или FilaFlex.

С этими бесплатными файлами любой пользователь с FDM-принтером и упомянутыми материалами может внести свой вклад в остановку пандемии и тревожной ситуации.