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Was Sie drucken können, um Engpässen durch COVID-19 entgegenzuwirken

Luiz Maracaja mit seinen Kollegen an der Yale School of Medicine

Die COVID-19-Krise hat niemanden unberührt gelassen. Das Krankenhauspersonal hat dabei unter anderen am meisten gelitten und musste mit Materialknappheit kämpfen, wie z. B. bei Nasenrachenabstrichtupfern für COVID-19-Tests. Im weiteren Verlauf der Krise wurden immer mehr Dinge knapp, von Schutzmasken über Luftverteiler bis zu allen Teilen der persönlichen Schutzausrüstung. Anlässlich des Mangels an medizinischer Ausrüstung wird 3D-Druck eingesetzt, um das medizinische Personal und die Patienten in Zeiten des Coronavirus zu unterstützen.

Formlabs möchte der medizinischen Fachwelt helfen bei der Bewältigung der COVID-19-Epidemie und der damit verbundenen Engpässe in der Lieferkette. Deshalb haben wir das Formlabs Support Network ins Leben gerufen. So kann jeder mit einem 3D-Drucker mithelfen, auf sichere Art benötigte Mittel drucken und sich vergewissern, dass diese beim richtigen medizinische Fachpersonal ankommen. Über 3000 Menschen mit Maschinenbau- und Druckressourcen haben sich als Freiwillige dieser Formlabs-Initiative gemeldet.

Ein großes Hindernis bei der Auslagerung von 3D-Druck ist, dass medizinische Artikel eine spezielle Fertigungsumgebung erfordern sowie formelle Dokumentationsprozesse und zahlreiche regulatorische Anforderungen. Formlabs hat zwar medizinisches Gerät wie Abstrichtupfer gedruckt, viele in unserem Netzwerk können das jedoch nicht. Um unser Netzwerk besser zu mobilisieren, hat Formlabs eine neue COVID-19-Bibliothek für Community-Teile zusammengestellt, die wichtige, nicht-medizinische Drucke für zuhause umfasst. 

Lesen Sie weiter und erfahren Sie mehr über unsere COVID-19-Bibliothek für Community-Teile und wie Sie helfen können.

Druckbereite Teile

Formlabs hat diese Teile aus Hunderten von Designs und Konzepten ausgewählt, die zurzeit zur Unterstützung von COVID-19-Maßnahmen geprüft werden. Wir haben diese Drucke mit unserem internen Team aus Experten des Gesundheitswesens, Ingenieuren und Klinikärzten soweit möglich sorgfältig geprüft und die Dateien und Materialien für Stereolithografie 3D-Drucker wie den Form 3 optimiert. Von Maskenelementen bis Türgriffaufsätze bekämpft diese kleine aber schlagkräftige Sammlung die weltweiten Engpässe in der Lieferkette. 

 

Funktionsfähiger Prototyp eines OxyFrame aus Draft Resin. Das Endverbraucherteil wird mit Dental SG Resin gedruckt.

Formlabs-Nutzer Luiz Maracaja hat zusammen mit seinen Kollegen an der Yale School of Medicine und der University of Mississippi ein neuartiges Schutzvisier namens OxyFrame entwickelt. Dieser 3D-gedruckte Apparat kombiniert ein herkömmliches Schutzvisier mit einem neuartigen Luftkanalsystem, das den Zufluss von Sauerstoff hinter dem Ohr ermöglicht sowie den Abfluss über der Stirn.

Den Forschern zufolge muss medizinisches Personal in den jeweiligen Einrichtungen bei der Versorgung von vermuteten oder bestätigten Infektionsfällen Kittel, Handschuhe, eine Maske (z. B. eine FFP2-Atemschutzmaske) sowie Augenschutz oder ein Schutzvisier tragen. Fürsorgepersonal bei der Behandlung der Mund-, Nasen- und Atemwege benötigt noch umfassenderen Schutz vor viralen Aerosolen in Form von Luftfilterungsatemgeräten oder ähnlichem.

Mit OxyFrame kann der Anwender dank ununterbrochener Zuluft unter einer Plastikhaube bequem atmen und gleichzeitig wird das Visier von Beschlag befreit. Das Gerät wurde validiert für den Einsatz unter einer Plastikhaube mit einem Druckluft- oder Sauerstoffzufluss von 10 bis 15 Litern pro Minute. Unter diesen Voraussetzungen wurde ein Positivdruck innerhalb der Haube beobachtet sowie aktive Beschlagsvermeidung des Visiers.

Das Design wurde spezifisch optimiert, um vertikal mit minimalen Stützstrukturen auf einem SLA-Drucker gedruckt zu werden. So passen bis zu 24 dieser Rahmen auf eine einzige Konstruktionsplattform. Jeder Rahmen benötigt dabei nur 9,7 ml Kunstharz. Das bedeutet mit einem Liter Kunstharz kann man ca. 100 Rahmen drucken.

Luiz Maracaja und seine Kollegen haben für die Prototypen Ihres Designs Draft Resin verwendet. Draft Resin bot die benötigte Oberflächenqualität und lies sich bemerkenswert schnell und effizient drucken. Das Team konnte zehn Rahmenprototypen in nur dreieinhalb Stunden drucken.

Erfahrungsbericht

„[Draft Resin] ist bahnbrechend für die Prototypenentwicklung, das Testen und den Weg zum endgültigen Design.“ – Luiz Maracaja

Für Endverbraucherteile mit langfristigem Hautkontakt empfiehlt Formlabs das biokompatible Surgical Guide Resin oder einen hautverträglichen Überzug bei gehärteten Teilen aus anderen Kunstharzen. Surgical Guide Resin ist für den Druck enossalen Implantatszubehörs vorgesehen und bei kurzzeitigem Hautkontakt biokompatibel (wie z. B. bei Visieren). Außerdem kann es dampfsterilisiert (autoklaviert) werden.

 

Individueller Gesichtsmaskenrahmen von Bellus3D

 

Bellus3D hat eine Gesichtsmaskenanpassung in die handybasierte Scansoftware integriert. Bei diesem neuartigen Gerät handelt es sich um einen Kunststoffrahmen, der den Sitz einer medizinischen oder hausgemachten Mundschutzmaske durch Anschmiegung an die exakte Gesichtsform verbessert.

Um Ihren eigenen Gesichtsrahmen zu erstellen, laden Sie die App Bellus3D auf einem kompatiblen iOS-Gerät herunter (iPhone X, XS, XS Max, XR, 11, 11 Pro oder 11 Pro Max). Der vollständige Gesichtsscann dauert mit der App ca. 30 Sekunden. Exportieren Sie danach einfach einen angepassten Rahmen mit der Schaltfläche „Mask Frame“ (Maskenrahmen) der App. Bellus3D erstellt kostenlos Exporte Ihres angepassten Maskenrahmens im STL-Format.

Formlabs empfiehlt die Verwendung von Standard-Kunstharz zum Druck des Maskenrahmens. Den fertigen Aufsatz tragen Sie mit einem Gummiring an den Haken beider Seiten und legen ihn über Mund und Nase.

Bellus3D hat uns versichert, dass die Gesichtsscans weder gespeichert noch auf Cloud-Server hochgeladen werden. Es werden kein Name und keine persönlichen Informationen benötigt, um einen Maskenrahmen zu erstellen. Die erstellte STL-Datei kann vom Nutzer an jedem beliebigen Ort gespeichert werden. 

Der Rahmen verbessert zwar die Abdichtung einer Maske, wurde jedoch nicht auf Effektivität zur Vermeidung von COVID-19 getestet. Bellus3D hat mit einem Forschungskrankenhaus daran gearbeitet, die Verbesserung des angepassten Rahmens gegenüber Standardmasken zu demonstrieren. Das Unternehmen hofft, schon bald ein Papier mit den Testergebnissen zu veröffentlichen.

 

Zukünftige Updates

Formlabs wird auch in Zukunft weitere Artikel zu dieser Community-Bibliothek hinzufügen. 

Haben auch Sie eine wertvolle, SLA-optimierte COVID-19-Lösung entwickelt oder entdeckt? Falls ja, dann schicken Sie das Teil bitte ein, damit unser Team aus Ingenieuren und Medizinexperten es untersuchen und eventuell in die Bibliothek aufnehmen kann.

 

Bibliothek des National Institute of Health

Dies ist nur eine kleine Auswahl der vielen von der 3D-Druck-Community entwickelten Designs. Des Weiteren empfehlen wir die neue Bibliothek des National Institute of Health (NIH). Das NIH sammelt reaktive Designs zu COVID-19, die von Medizinern geprüft werden. Dazu gehören druckbare und umfassende Dateien für andere Geräte als Stereolithografie 3D-Drucker wie den Form 3. Falls Sie Teile haben, die denen unserer Bibliothek ähnlich sind, teilen Sie sie bitte, damit sie in die wachsende 3D-Druckbibliothek aufgenommen werden können.

Urheber von OxyFrame:

  • Dr. med. Luiz Maracaja und Dr. med. Daina Blitz: Narkologieabteilung der Yale School of Medicine in New Haven, Connecticut

  • Dr. med. Danielle L. V. Maracaja: Labormedizinische Abteilung der Yale School of Medicine in New Haven, Connecticut

  • Dr. med. Caroline Walker: Narkologieabteilung der University of Mississippi