Маска на 3д принтере: Пластиковая маска на 3д принтере в компании Sprint 3D!

Любой FDM 3-д принтер с областью печати 20х20см и  филамент — пластиковая нить которая заправляется в принтер. 

Один мой коллега поделился ссылкой на статью про стартап который по просьбе  итальянских медиков откликнулся помочь в разработке кислородных клапанов для ИВЛ, которые очень быстро заканчивались. Ребята за пару дней сделали опытный образец, испытали и наладили серийное производство.  Было много одобрения и критики со стороны общества. Тем не менее эта история и послужила неким триггером, мотивацией для мейкеров по всему миру проявить собственную инициативу. Так случилось со мной. Я опубликовал пост в Facebook о том что имею в наличии 3д принтер и готов безвозмездно изготовить детали для мед оборудования если таковые необходимы. Через пару дней со мной связался директор БТМО (Бердянское территориальное медицинское объединение), мы назначили встречу, обсудили возможности  и начали сотрудничество.

Виктор Галицын

Себестоимость зависит от выбранной модели маски-щитка. Я, например, взял за основу модель Эрика Сидеберга (ERIK CEDERBERG. 3DVerkstan), внес в нее несколько правок и печатаю одну штуку за 30 минут. Она компактная, очень легкая и без резинки. В моем случае себестоимость получается около 25 гривен за единицу. Готовый щиток состоит из оправки, напечатанной на 3д принтере и защитного экрана, сделанного из прозрачной пвх пленки толщиной 0.2 мм. Если с поставками филамента проблем нет, ввиду того, что в Украине есть местные производители, то с пвх пленкой уже возникают сложности. Теоретически,

Фото pro.berdiansk.biz

Такое массовое использование домашнего 3д принтера для медицинских применений — это исключительный случай, первый в истории, я считаю. Любое медицинское изделие, прежде всего, должно пройти оценку соответствия, путем  выполнения процедур, предусмотренным Техническим регламентом. Это все серьезно и занимает немало времени. Но в условиях большого дефицита и форс-мажора, если можно так назвать сегодняшнюю ситуацию, у медработников просто нет выбора, они готовы воспользоваться любыми доступными средствами защиты. Я не знаю, на каком уровне украинские больницы укомплектованы такими масками, но по всей видимости, в период эпидемии спрос на них просто огромный.  Если более быть точным в формулировке, она называется «экран(щиток) защитный медицинский».

Несомненно есть необходимость массовой печати таких масок, ведь это универсальная защита для всех, кто так или иначе контактирует с большим количеством людей. Социальные работники, полиция, медперсонал, все они нуждаются в такого рода защите. По словам директора Бердянского ТМО, Дмитрия Егорова,  такой щиток предотвращает попадание микрокапель (выдыхаемый воздух, кашель, чихание) от инфицированных пациентов.

Скажу без преувеличения, помощь очень нужна, в первую очередь финансовая. Для наращивания темпов производства необходимо больше принтеров, больше расходных и комплектующих материалов. Защитный щиток это очень простое изделие, которых надо произвести тысячи, другое дело, более серьезная защита, как например, полнолицевая маска с принудительной подачей воздуха (Powered air-purifying respirator, PAPR). Я уверен, мейкеры смогут спроектировать и произвести такое оборудование в очень сжатые сроки. В моем случае, этап исследования и разработки уже начат.

Сбор средств пока не очень эффективен. Даже не знаю,  с чем это связано. Возможно, люди до конца не осознают серьезность происходящего и важность мероприятий помогающих предотвратить распространение COVID-19. Но в любом случае, исходя из наших возможностей, мы будем продолжать делать то что делаем и искать новые способы и решения повлиять на этот кризис.

В заключение хочется сказать, что технологии 3д печати некорректно в украинском информационном пространстве до сих пор называются новыми. У людей это создает впечатление чего то «космического», недостижимого, того что «где-то там». На самом деле, все гораздо проще и доступнее, чем кажется.

Что нужно для печати таких масок 

🗜️ 3д принтер 

Для повышенной скорости печати важно оснастить 3Д-принтер не стандартным соплом, я использую диаметр 1мм, филамент для печати рекомендую PLA. 

🎞️ пленка

Если есть доступ к лазерному граверу, можно кроить экраны по  шаблону из ПЭТ-пленки. Для нарезки вручную можно использовать канцелярский нож, ножницы для закругления углов и дырокол для перфорирования отверстий. Кроме ПЭТ-пленки можно использовать также ПВХ-пленку, рекомендованная толщина 0.2 — 0.3 мм.  

📲 как начать коммуникацию

Первым шагом необходимо заявить о своей инициативе в соцсетях Facebook, Instagram  и др. Нужно перечислить имеющиеся ресурсы, а также сделать запрос про необходимые (расходные материалы, деньги). Написать в личные сообщения людям/страницам которые по-вашему мнению могут нуждаться в вашей помощи. Привлеките волонтеров. Чем больше людей узнает о вашем намерении помочь — тем лучше. Отклик не заставит себя ждать.

Нестандартные решения в борьбе с COVID-19: что делать если аппаратов ИВЛ не хватает

Медреформа и коронавирус: готова ли украинская больница? Репортаж из Бердянска

Подозрение на Covid-19 и госпитализация: реальные случаи пациентов

Коронавирус и роды: что нужно знать беременным

Помощь врачам: бизнесмены печатают на 3D-принтере многоразовые маски — Пресс-центр

Предприниматели, которые в обычное время занимаются 3D-моделированием, сейчас решили помочь врачам. Они теперь выпускают защитные маски и переходники для аппаратов ИВЛ. Коробками везут их в больницы — бесплатно. Кроме того, чтобы хоть как-то скрасить будни медиков, инженеры готовы изготовить маски любого цвета.

Один мой коллега поделился ссылкой на статью про стартап который по просьбе  итальянских медиков откликнулся помочь в разработке кислородных клапанов для ИВЛ, которые очень быстро заканчивались. Ребята за пару дней сделали опытный образец, испытали и наладили серийное производство.  Было много одобрения и критики со стороны общества. Тем не менее эта история и послужила неким триггером, мотивацией для мейкеров по всему миру проявить собственную инициативу. Так случилось со мной. Я опубликовал пост в Facebook о том что имею в наличии 3д принтер и готов безвозмездно изготовить детали для мед оборудования если таковые необходимы. Через пару дней со мной связался директор БТМО (Бердянское территориальное медицинское объединение), мы назначили встречу, обсудили возможности  и начали сотрудничество.

Виктор Галицын

Себестоимость зависит от выбранной модели маски-щитка. Я, например, взял за основу модель Эрика Сидеберга (ERIK CEDERBERG. 3DVerkstan), внес в нее несколько правок и печатаю одну штуку за 30 минут. Она компактная, очень легкая и без резинки. В моем случае себестоимость получается около 25 гривен за единицу. Готовый щиток состоит из оправки, напечатанной на 3д принтере и защитного экрана, сделанного из прозрачной пвх пленки толщиной 0.2 мм. Если с поставками филамента проблем нет, ввиду того, что в Украине есть местные производители, то с пвх пленкой уже возникают сложности. Теоретически,

Фото pro.berdiansk.biz

Такое массовое использование домашнего 3д принтера для медицинских применений — это исключительный случай, первый в истории, я считаю. Любое медицинское изделие, прежде всего, должно пройти оценку соответствия, путем  выполнения процедур, предусмотренным Техническим регламентом. Это все серьезно и занимает немало времени. Но в условиях большого дефицита и форс-мажора, если можно так назвать сегодняшнюю ситуацию, у медработников просто нет выбора, они готовы воспользоваться любыми доступными средствами защиты. Я не знаю, на каком уровне украинские больницы укомплектованы такими масками, но по всей видимости, в период эпидемии спрос на них просто огромный.  Если более быть точным в формулировке, она называется «экран(щиток) защитный медицинский».

Несомненно есть необходимость массовой печати таких масок, ведь это универсальная защита для всех, кто так или иначе контактирует с большим количеством людей. Социальные работники, полиция, медперсонал, все они нуждаются в такого рода защите. По словам директора Бердянского ТМО, Дмитрия Егорова,  такой щиток предотвращает попадание микрокапель (выдыхаемый воздух, кашель, чихание) от инфицированных пациентов.

Скажу без преувеличения, помощь очень нужна, в первую очередь финансовая. Для наращивания темпов производства необходимо больше принтеров, больше расходных и комплектующих материалов. Защитный щиток это очень простое изделие, которых надо произвести тысячи, другое дело, более серьезная защита, как например, полнолицевая маска с принудительной подачей воздуха (Powered air-purifying respirator, PAPR). Я уверен, мейкеры смогут спроектировать и произвести такое оборудование в очень сжатые сроки. В моем случае, этап исследования и разработки уже начат.

Сбор средств пока не очень эффективен. Даже не знаю,  с чем это связано. Возможно, люди до конца не осознают серьезность происходящего и важность мероприятий помогающих предотвратить распространение COVID-19. Но в любом случае, исходя из наших возможностей, мы будем продолжать делать то что делаем и искать новые способы и решения повлиять на этот кризис.

В заключение хочется сказать, что технологии 3д печати некорректно в украинском информационном пространстве до сих пор называются новыми. У людей это создает впечатление чего то «космического», недостижимого, того что «где-то там». На самом деле, все гораздо проще и доступнее, чем кажется.

Что нужно для печати таких масок 

🗜️ 3д принтер 

Для повышенной скорости печати важно оснастить 3Д-принтер не стандартным соплом, я использую диаметр 1мм, филамент для печати рекомендую PLA. 

🎞️ пленка

Если есть доступ к лазерному граверу, можно кроить экраны по  шаблону из ПЭТ-пленки. Для нарезки вручную можно использовать канцелярский нож, ножницы для закругления углов и дырокол для перфорирования отверстий. Кроме ПЭТ-пленки можно использовать также ПВХ-пленку, рекомендованная толщина 0.2 — 0.3 мм.  

📲 как начать коммуникацию

Первым шагом необходимо заявить о своей инициативе в соцсетях Facebook, Instagram  и др. Нужно перечислить имеющиеся ресурсы, а также сделать запрос про необходимые (расходные материалы, деньги). Написать в личные сообщения людям/страницам которые по-вашему мнению могут нуждаться в вашей помощи. Привлеките волонтеров. Чем больше людей узнает о вашем намерении помочь — тем лучше. Отклик не заставит себя ждать.

Нестандартные решения в борьбе с COVID-19: что делать если аппаратов ИВЛ не хватает

Медреформа и коронавирус: готова ли украинская больница? Репортаж из Бердянска

Подозрение на Covid-19 и госпитализация: реальные случаи пациентов

Коронавирус и роды: что нужно знать беременным

Помощь врачам: бизнесмены печатают на 3D-принтере многоразовые маски — Пресс-центр

Предприниматели, которые в обычное время занимаются 3D-моделированием, сейчас решили помочь врачам. Они теперь выпускают защитные маски и переходники для аппаратов ИВЛ. Коробками везут их в больницы — бесплатно. Кроме того, чтобы хоть как-то скрасить будни медиков, инженеры готовы изготовить маски любого цвета.

Переждать пандемию с пользой для себя и окружающих решили производители 3D-принтеров. И, чтобы их оборудование не пылилось без дела, нашли ему полезное применение, результат которого основатель компании Артем Соломников демонстрирует на себе. Когда не смог найти маску в аптеке, понял, что спасение утопающих — дело рук самих утопающих и напечатал ее. А почему бы и нет?

Артем Соломников, соучредитель компании по производству 3D-принтеров: Маска состоит из трех элементов, вернее, из четырех. Это непосредственно сама маска (корпус), фильтр, в качестве которого можно использовать ватный диск, а можно что-то другое —, например, марлю.

Ведущая: И постоянно менять?

Артем Соломников: Да, его необходимо менять, это очень важно. Соответственно, вот это фиксатор и резинка.

Авторы подчеркивают: это не медицинское изделие. Но за неимением зачастую никаких средств защиты — хоть что-то. Несколько сотен экземпляров уже передали региональным больницам безвозмездно. Такой аксессуар вполне подойдет и для похода в аптеку или супермаркет. Пластик используется самый мягкий, чтобы на коже не оставалось характерных отпечатков.

Ведущая: Спустя полтора часа маска готова. Вынимаем ее из 3D-принтера, пластик пока еще горячий. Конечно, надо дать ему остыть, сразу не наденешь. Поэтому пока останусь в своем респираторе. Кстати, он тоже отечественного производства, но своим внешним видом, конечно, 3D-маскам заметно уступает.

Тем более, что можно выбрать любой цвет: красный, желтый, фиолетовый или, скажем, зеленый. Это для тех, кто не боится особо пристального к себе внимания.

В подмосковном цеху 50 принтеров. За сутки они могут напечатать партию в 800 масок. И, что важно, в смене работает один оператор: большую часть коллектива бизнесмены оставили дома.

Ведущая: Сейчас на конвейере еще одно не менее полезное изделие — ободки для защитных экранов.

Олег Лысак, директор производства: Уже 2000 штук сделали и передали нуждающимся врачам, скорой помощи, аптекам. Чтобы все те, кто работает с большим количеством людей, могли не только маской себя защитить, они же действительно тяжелы при постоянном ношении.

Ведущая: Экран защищает с трех сторон, плотно прилегает ко лбу, почти невесом. «Проверено на себе!» — показывает директор производства Олег Лысак. Очередная партия в скором времени отправится в медучреждения и аптеки.

3D-технологии в медицинских учреждениях во время пандемии

Быстрое производство компонентов медицинских устройств | Преодолевая логистический коллапс | Более организованный подход к производству | Проекты 3D-печати доступны в любой точке земного шара

Огромное число компаний, связанных с аддитивными технологиями, – от сервисных бюро до производителей – публично заявили о своем желании поддержать производство так необходимых сейчас медицинских систем и устройств. В условиях распространения коронавируса поставщики медицинского оборудования не справляются с нагрузкой, это касается в первую очередь респираторов и защитных масок.

По данным Министерства здравоохранения Великобритании, в стране есть 5900 аппаратов ИВЛ, но для того, чтобы справиться с пандемией, необходимо в четыре раза больше. Подобная ситуация наблюдается не только в Великобритании, но и во всем мире, и компании, занятые в аддитивном производстве, начинают активно действовать.

Быстрое производство компонентов медицинских устройств

В Италии, где сложилась катастрофическая ситуация, 3D-печать уже оказывает реальную помощь благодаря сотрудничеству журналиста и основателя компании Milano Maker Lab с производителем – компанией Isinnova. Результатом стало производство прототипа сменного клапана для респираторов, которые затем поставщик услуг 3D-печати Lonati SpA напечатал из PA12 методом лазерного спекания и отправил в больницу в Брешии. Объем производства составил 100 штук в день, а цена – менее одного евро!

В больнице Брешии (Италия), где наблюдаются 250 зараженных COVID-19 человек, закончились клапаны для реанимационных аппаратов. Поставщик оборудования не смог восполнить дефицит в короткие сроки. Тогда местная компания Isinnova напечатала их на 3D-принтере, который привезли прямо в больницу. Позже к Isinnova присоединилась еще одна компания Lonati, и вместе они нпомогли спасти пациентов.

Правительство Великобритании призвало производителей перестроиться на изготовление систем искусственной вентиляции легких. В числе 1400 компаний, предложивших поддержку властям в этом вопросе, есть немало предприятий из сферы 3D-печати, включая 3T Additive Manufacturing, сертифицированного по ISO13485 поставщика услуг. Компания, по заявлениям ее владельцев, имеет достаточно мощностей для производства деталей из различных металлов и полимеров и может помочь в производстве корпусов, креплений, зажимов и других компонентов.

Сейчас мы можем внести больший, чем когда-либо, вклад в поддержку самых малозащищенных групп людей

 

Хавьер Мартинес Фанека, президент BCN3D

«Наше преимущество – это возможность производить полимерные детали с нуля за 24 часа. Мы используем технологию лазерного спекания, что позволяет нам производить одновременно сотни деталей, практически не требующих постобработки, – объясняет Виктория Мэй из 3T. В этой технологии не используются поддержки, а это значит, что как только 3D-принтер остыл, мы достаем из него детали, выполняем пескоструйную обработку и все – они отправляются заказчику. Все, что нам нужно – это 3D-файл».

Британский разработчик и производитель металлических аддитивных установок Renishaw – одна из компаний, с которой кабинет министров связался напрямую. Объясняет сотрудник компании Крис Покет: «Мы решили, что лучшей помощью в этой ситуации станет быстрое производство компонентов для медицинских устройств на наших собственных мощностях аддитивному производства и обработки. Мы официально сообщили об этом в Департамент Правительства Великобритании по стратегии в сфере бизнеса, энергии и промышленности, и уже общаемся с группами проектировщиков, которые разрабатывают аппараты ИВЛ».

Преодолевая логистический коллапс

В США компания из Кремниевой долины Carbon сообщает, что постоянно общается с производственными партнерами, использующими ее технологию Digital Light Synthesis для печати деталей из полимеров, и верит, что аддитивное производство поможет обойти трудности, обычно возникающие в традиционных цепочках поставок – особенно в нынешней ситуации, когда простои производства и транспортные коллапсы становятся обычным делом. На данный момент компания разрабатывает проекты защитных масок для лица и аппликаторов для наборов тестов на коронавирус. Д-р Джозеф ДеСимон, соучредитель и глава Carbon, уверен, что облачные технологии и качественные материалы, используемые компанией, помогут справиться с кризисом, и призвал производителей, власти и другие заинтересованные организации обратиться к нему.

Он объясняет: «Адаптируемые, диверсифицированные глобальные цепочки поставок помогут справиться не только с нынешней ситуацией, но и с возможными будущими катаклизмами, такими как землетрясения или ураганы. Например, все принтеры Carbon подключены к облаку, поэтому даже если одно предприятие выходит из строя, цифровые проекты можно легко перенести на другое предприятие и произвести детали там. Мы гордимся тем, что все производства, на которых используют наши принтеры, включая предприятия в Азии, не так давно страдавшей от тяжелейших последствий пандемии COVID-19, продолжают работать».

Защитный экран для лица, напечатанный на 3D-принтере Carbon / Фото: Joseph DeSimone/Twitter

Цифровая производственная компания Protolabs смогла произвести несколько тысяч компонентов для наборов для тестирования на коронавирус всего лишь за сутки. Сообщают, что Protolabs теперь работает над новым заказом для крупного производителя медицинского оборудования.

Fast Radius – одно из предприятий, использующих технологию Carbon DLS, – заявляет, что к ним уже обратились за помощью в производстве и разработке некоторых деталей для систем жизнеобеспечения. Президент компании Лу Рэсси объясняет: «Одно из всем известных преимуществ аддитивного производства – это скорость. Скорость разработки, производства и поставки. В таких кризисах, как сегодняшний, скорость чрезвычайно важна. Прямо сейчас мы видим, как разработчики и производители изготавливают детали для медицинских устройств в несколько раз дешевле и быстрее, чем на традиционных заводах».

Лу объяснил, что Fast Radius в данный момент производит детали, используемые вне тела пациента в различных системах диагностики и жизнеобеспечения, так необходимых сейчас. Компания создает сеть из проектных и производственных компаний в сферах аддитивного производства, фрезеровки и инжекционного литья, и приглашает в нее всех, кто считает, что может быть полезен в нынешней ситуации.

Доступ к проекту позволит сразу же напечатать деталь в любом уголке земного шара, а это очень важное преимущество, ведь транспортные перевозки по всему миру парализованы из-за коронавируса

 

Кристоф Земке, пресс-секретарь Materialise

Также поделилась своими планами HP. Компания планирует использовать широкую партнерскую сеть Digital Manufacturing Network и технологию Multi Jet Fusion для разработки, оценки и производства деталей, необходимых для групп быстрого реагирования и больниц.

«Цифровое производство может оказать огромную помощь, сокращая общие простои в производстве, создавая новые, более эффективные проекты и связывая воедино элементы цепочек поставок, разорванные пандемией, – говорит Рамон Пастор, и.о. президента подразделения HP по 3D-печати и цифровому производству. – Именно поэтому мы мобилизуем и своих собственных специалистов, и партнеров по всему миру на разработку, оценку и производство критически важных для групп быстрого реагирования и больниц деталей – клапанов респираторов, воздушных фильтров, зажимов для масок и многого другого. Мы открываем свободный доступ к нашим проектным файлам, и напечатать детали с их использованием может кто угодно и где угодно».

Некоторые из производителей оборудования предлагают свои услуги напрямую госпиталям и проектам. Например, BCN3D из Барселоны, располагающее производством с 63 экструзионными машинами.

Рассказывает президент компании Хавьер Мартинес Фанека: « В условиях пандемии COVID-19 мы предлагаем свою помощь и производственные мощности с 3D-принтерами больницам и исследовательским институтам, которым требуется 3D-печать для производства деталей респираторов и вообще любого оборудования, которое поможет справиться с вирусом. Мы не можем оставаться в стороне. Пришло время внести больший, чем когда-либо, вклад в поддержку самых малозащищенных групп людей».

Элементы защитных масок, напечатанные на «ферме 3D-печати» Prusa / Фото: Prusa Research

Более организованный подход к производству

А Йозеф Пруса, основатель компании по производству настольных 3D-принтеров Prusa Research, рассказал, что начинает печатать защитные маски для Министерства здравоохранения Чехии. Компания, в распоряжении которой находится более тысячи 3D-принтеров, заявляет, что размер первой благотворительной партии составит 10 тысяч штук. Большинство производителей из сообщества Prusa Research немедленно предложили свою помощь. Однако Йозеф, как и многие другие, предупрежден о том, что напечатанные на 3D-принтерах респираторы могут быть неэффективными, поэтому компания связалась со специалистами, которые смогут оценить и протестировать устройства до запуска в производство.

Мы все понимаем, что массовое производство медицинского оборудования несет определенные риски. Перед одобрением использования любые медицинские устройства должны пройти жесткое тестирование, но даже после этого производить их должны только сертифицированные компании. Все это обеспечит безопасность пациентов.

Производитель стереолитографических 3D-принтеров Formlabs создал сеть, которая приглашает всех желающих выделить свое время и оборудование на поддержку борьбы с вирусом. Компания, однако, подчеркивает, что она сотрудничает с больницами, докторами и государственными агентствами, и предъявляет особые требования к участникам. Давид Лакатос, директор по снабжению в Formlabs, написал в своем Твиттере, что «просто напечатать что-то похожее на респиратор» может потенциально принести больше вреда, чем пользы, и подчеркнул важность вовлечения в проект профессиональных исследователей.

Конечно, производители 3D-принтеров предлагают государству свои услуги из самых лучших побуждений. Однако существуют и опасения относительно безопасности и надежности устройств, которые спешат разрабатывать и производить по всему миру. Возникают вопросы типа «а что будет, если наш респиратор забракуют»? Кого будут обвинять? Разработчика? Производителя принтера? Производителя респиратора? Именно поэтому множество людей призывает выработать более организованный подход.

Кевин Квигли, владелец британской компании по разработке продуктов Quigley Design, настороженно относится к такой «мобилизации» правительством производителей для разработки новых устройств. «Все, что нужно сейчас – это максимальная скорость, – говорит он. – Реанимационные отделения заполняются все больше с каждым часом. Если вы хотите ускорить процесс, увеличивайте производственные мощности. Не нужно изобретать велосипед. Не так уж и просто разработать медицинское устройство». Также он добавил, что наилучшим выходом будет комбинировать традиционные технологии с аддитивными, передавая новым производителям уже проверенные данные и спецификации деталей.

Проекты 3D-печати доступны в любой точке земного шара

Приспособление для открывания дверей – разработка Materialise

3D-печать можно использовать не только для производства медицинского оборудования. Бельгийская компания Materialise, всегда считавшая, что аддитивное производство поможет сделать мир более благоприятным для здоровья, выпустила проект простого устройства для открывания двери, которое позволит избежать прямого контакта с дверной ручкой. Множество организаций, в числе которых Mayo Clinic, уже взяли проект на вооружение.

«Такие инициативы демонстрируют, что наша отрасль говорит на одном языке с обществом. Преимущества 3D-печати принесут всем огромную пользу, – говорит Кристоф Земке, пресс-секретарь Materialise. – Мы спроектировали это устройство, предоставили к нему бесплатный доступ и призываем все предприятия скачать файл и напечатать его на месте. Это одно из главных преимуществ 3D-печати: концепцию можно превратить в проект и воплотить в жизнь буквально за несколько часов. Доступ к проекту позволит сразу же напечатать деталь в любом уголке земного шара, а это очень важное преимущество, ведь транспортные перевозки по всему миру парализованы из-за коронавируса».

Сейчас всем нам нужны скорость, инновации и мелкосерийное производство по индивидуальным заказам. Именно эти преимущества обещало аддитивное производство на самой заре своего развития. Сегодняшний вызов вместе с поддержкой государства даст отрасли возможность сдержать свои обещания.

Статья опубликована 27.03.2020 , обновлена 22.04.2021

Почему массовая 3D-печать до сих пор не стала трендом

Производство товаров с индивидуальными характеристиками — один из трендов потребительского рынка. Однако персонификация до сих пор не стала популярным явлением. Перспективна ли эта идея для развития бизнеса?

Когда остро встала проблема нехватки средств индивидуальной защиты (СИЗ) у врачей, владельцы 3D-принтеров объединились в волонтерское движение #3Dврачам. Они стали печатать переходники, которые позволили соединить маски для подводного плавания с вирусно-бактериальными фильтрами. Производители смогли быстро разработать и выпустить переходники различных конфигураций для популярных типов масок, которые встречаются в магазинах, быстро закрыли горящие потребности и спасли множество жизней — а затем начали делать полноценные защитные маски и щитки.

Переходники для масок — пример кастомизированного изделия (выполненного под индивидуальный заказ. — РБК Тренды), то есть, адаптированного под разные виды масок. То, как быстро производители смогли спроектировать и выпустить новый продукт с уникальными характеристиками, демонстрирует главные преимущества трехмерной печати.

3D-печать позволяет создавать изделия с учетом предпочтений или личных характеристик покупателя — персонифицированные товары. Эта идея возникла в начале 2000-х годов, но до сих пор, вопреки прогнозам и быстрому развитию аддитивных технологий, не стала массовым явлением.

Проблемы персонификации

Корпорации Nike и Adidas с 2012 года экспериментируют с 3D-печатью при производстве кроссовок. Цель — создавать спортивную обувь в присутствии покупателя по индивидуальным характеристикам его стопы. Например, в Adidas в 2015 году заявляли, что потребитель сможет прийти в магазин, провести пару минут на беговой дорожке и тут же получить напечатанную пару беговых кроссовок, которые учитывают контуры стопы и точки давления при беге. В это же время Nike заявляла о возможности печатать обувь прямо на дому у клиента. Для этого всего лишь нужно загрузить файл с параметрами кроссовок и характеристиками стопы с сайта корпорации в домашний 3D-принтер.

Однако к 2020 году эти возможности так и остались нереализованными. На практике все оказалось сложнее.

Дело в дороговизне таких изделий: потребитель не готов платить за кастомизированные кроссовки в разы дороже, когда можно выбрать подходящую модель из тысяч более доступных вариантов.

Не приживается кастомизация и у автопроизводителей. Например, концерн BMW в 2017 году запустил сервис MINI Yours Customised, который позволял кастомизировать новый или ранее приобретенный автомобиль MINI с помощью декоративных элементов, напечатанных на 3D-принтере. Например, можно было заказать индивидуальные боковые вставки на кузов, детали отделки салона, светодиодные накладки на дверные пороги и светодиодные проекторы дверей. Однако сейчас сервис недоступен.

Где прижилась персонификация

Пока 3D-печать наиболее активно используется в медицине, где жизненно необходимо учитывать индивидуальные особенности человека. В первую очередь, технология полезна в ортопедии и стоматологии для изготовления протезов и имплантатов. Кастомизация особенно востребована при производстве протезов конечностей. С помощью 3D-сканирования определяются параметры пациента, создается цифровая модель протеза, которая печатается на 3D-принтере. При этом можно создать уникальный дизайн искусственной конечности. Например, выпускают детские протезы, стилизованные под любимых киногероев.

Еще одна сфера, где трехмерная печать используется для кастомизации товаров, — это производство ювелирных изделий и бижутерии. Есть предприятия, которые выпускают массовые изделия с помощью трехмерной печати, например, американские марки LACE, Nervous System и другие. Кастомизацией занимаются, в первую очередь, небольшие студии и мастерские, предлагающие эксклюзивные украшения. Они печатают созданные по эскизам заказчика цифровые модели или отливают их из драгоценных материалов по напечатанным на 3D-принтере формам.

»Перспективы персонифицированного производства зависят от конкретного рынка, — считает Денис Власов, основатель компании «3DSLA — Российские 3D принтеры». — Почему 3D-технологии прижились у стоматологов и ювелиров? Это бизнесы, которые работают с уникальным клиентом. Кроме этого, стоматологические клиники или ювелирные мастерские имеют территориальную привязку, обслуживают определенный район. Поэтому могут варьировать цену, не особо рискуя, что все клиенты сбегут в соседний район».

Что касается большинства товаров, то здесь в 99% случаев работает цена. Особенно когда растет доля интернет-продаж. Набираешь в Google «купить авторучку дешевле всех» — и независимо от того, где ты находишься, покупаешь эту авторучку дешевле. Здесь побеждает массовое производство.

Можно придумать множество товаров, которые могли бы быть кастомизированными. Но нужно ясно представлять кому вы их будете продавать. Найдется ли достаточное количество человек, готовых переплатить за кастомизацию, чтобы ваш бизнес мог существовать? «В своих расчетах нужно учитывать реальный покупательский спрос, а не желание заработать на хайпе, — говорит Власов. — Вывод прост: персонифицированное производство возможно тогда, когда оно будет давать примерно такую же цену, как и массовое».

Денис Алексеев, руководитель отдела разработок и производства АО «РОББО» (образовательная робототехника, резидент «Сколково»), уверен, что персонифицированное производство станет популярным трендом будущего. Но для того, чтобы привлечь массового потребителя в этот сегмент, необходимо преодолеть ряд технических и организационных моментов. Для конечного пользователя процесс заказа кастомизированного изделия должен быть максимально простым: с помощью нескольких действий заказать то, что он хочет, при этом быстро и удобным способом получить готовый товар. Стоимость индивидуальной продукции может быть больше, но это увеличение должно быть ценно для клиента.

Основные недостатки трехмерной печати:

• низкая скорость производства;

• часто невысокое качество продукции;

• большая себестоимость изделия при попытке массового выпуска.

«По мере развития 3D-печати и увеличения парка 3D-принтеров возможности аддитивных производств будут расти, — говорит Алексеев. — Вероятно, в будущем распределенная сеть 3D-принтеров сможет составить конкуренцию традиционному массовому производству, локализованному на одном предприятии. В любом случае при этом должны быть решены вопросы качества и стоимости изделий, произведенных на 3D-принтерах».

Как удешевить кастомизированное изделие?

Стоимость готового изделия в первую очередь зависит от материалов для 3D-печати. Один из способов сократить издержки — производить расходные материалы самостоятельно.

»Если бы я создавал производство персонифицированной продукции, я решал бы вопрос создания расходных материалов на месте потребления, — объясняет Денис Власов. — То есть если бы я планировал выпускать обувь с кастомной подошвой, то я бы начал выпускать для нее полимеры. Если контролировать стоимость расходных материалов, можно получать очень хорошую цену продажи готового товара».

Другой вариант снизить издержки на расходные материалы возможен с развитием аддитивных технологий и разработки новых материалов для печати.

«В России производят достаточно материалов для 3D-печати приемлемого качества. Сами производить материалы мы точно не будем, потому что это отдельный бизнес, который требует других компетенций, — говорит Артур Герасимов, генеральный директор компании «Инновакс» (резидент «Сколково»). — Но что могло бы снизить стоимость 3D-производства в принципе, так это появление технологии печати непосредственно сырьем. Сейчас для печати используются материалы в виде порошка или нитей. Если исключить промежуточный этап переработки сырья и создать оборудование, которое будет работать на исходном материале — гранулах, без дополнительного этапа его переработки в порошок или нити, это удешевит стоимость материалов в 5-10 раз. Такие разработки сейчас ведутся».

Главный вопрос: кто это купит?

Развивать производство персонифицированных товаров смогут предприниматели, которые найдут ответ на вопрос: а кто их купит? Нащупать спрос могут бизнесы, уже работающие на определенном рынке и чувствующие потребности своей аудитории. Угадать практически невозможно — нужно быть уверенным в спросе.

«Сейчас мы единственные в России производим сразу и расходные материалы для печати, и 3D-принтеры, и софт, а также аппаратную платформу, — говорит Денис Власов. — Мы могли бы при такой модели создавать хорошие условия для производства кастомизированных изделий. Но мы не можем разорваться на тысячи применений наших технологий. Нам неинтересно самим строить маленькие бизнесы. Мы создаем систему — корень и ствол дерева. А ветки и листочки, маленькие рынки и бизнесы, должны растить те, кто хорошо понимает их потребности и правила игры. И мы готовы к такому сотрудничеству».

Артур Герасимов отмечает, что мелкосерийное производство перспективно для развития бизнеса с применением аддитивных технологий. Одно из направлений работы его компании «Инновакс» — выпуск деталей и механизмов по заказу промышленных предприятий из автопрома, приборостроения, авиакосмической отрасли.

«Стремление к индивидуальности, осознанное потребление — глобальные веяния, они окажут влияние и на потребительский спрос, — считает Жамиля Каменева, директор по развитию бизнеса ООО «Инновационный центр Ай-Теко». — Несмотря на сложную экономическую ситуацию, производство персонифицированных товаров остается перспективной нишей для стартапов и хорошей идеей запуска новых направлений бизнеса на уже существующих производствах. Это подтверждается интересом к аддитивным технологиям со стороны участников программы «Промтех», направленной на поддержку высокотехнологичных решений для промышленности».

Бум кастомизации произойдет тогда, когда покупатель сможет получить персонифицированный товар по той же цене и так же быстро, как и массовый. Поэтому дело за развитием технологий и сервиса.

Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Как распечатать антивирусные маски FFP3 на 3D принтере.

Информация о материале

Создано: 29 марта 2020

Несколько дней назад я написал на своем фейсбуке, что подключаюсь к проекту по разработке защитных масок для печати на 3D-принтере.

Сейчас моя работа завершена, маска доступна для печати всем желающим.

Но для начала я хочу объяснить, почему я решил этим заняться и в чем вообще смысл печати масок на 3D-принтерах.

Смысл печати 3D масок такой.

Сейчас, даже в условиях глобального карантина, у большинства из нас в быту есть легкий доступ к высокоэффективным фильтрующим материалам (даже если мы об этом не догадываемся), которые способны улавливать более 98% вирусных частиц. Это так называемая HEPA-ткань, из которой делаются воздушные фильтры автомобилей и фильтры тонкой очистки бытовых пылесовов.

Однако в силу своих физических свойств HEPA из нее невозможно пошить обычную маску. Но мы можем использовать 3D принтер, чтобы напечатать своеобразный держатель для такого фильтрующего материала, который бы обеспечивал плотное прилегание к лицу. Это и будет та самая 3D-маска.

Почему я решил этим заняться, когда в 3D хранилищах уже лежат сотни файлов для печати подобных масок?

Ровно то той же причине, по которой немцы перед второй мировой войной начали разрабатывать Фолькваген, хотя промышленность уже выпускала кучу хороших автомобилей.

Подавляющее большинство файлов для печати масок, которые находятся на стоках, требуют (для обеспечения плотного прилегания маски) использования специального гибкого резиноподобного пластика, который сейчас, в условиях карантина, найти и купить не так просто. Для печати таким гибким пластиком самые распространенные недорогие 3D-принтеры с Bowden экструдерами (а это сейчас 9 принтеров из 10) малопригодны.

Если же маску такую маску напечатать из легко доступного жесткого пластика, то будет сложно обеспечить плотное прилегание.

Далее, подавляющее большинство масок рассчитаны на использование какого-то конкретного типа фильтрующего материала, который имелся в наличии у автора маски, но не факт, что будет у вас. Часть масок предназначена для использования фильтров, которые выглядят очень надежными, но на самом деле таковыми не являются.

Например, чуть ли не половина всех масок предназначены для использования в качестве фильтра «ватных косметических дисков» (см. фото).

Эти диски выпускаются разными производителями, из разных материалов, по разным технологиям. Среди них есть диски, удовлетворяющие требованиям HEPA, которые обеспечивают высокую фильтрацию, а есть и такие, которые вообще ничего не фильтруют. Получается что-то вроде игры в лотерею, где ставкой является ваше здоровье.

Я ставил себе задачу подготовить маску, которая удовлетворяла бы следующим условиям.

1. Использовался бы жесткий, дешевый и самый доступный PLA пластик (который к тому же – биоразлагаемый)
2. Процесс подгонки по размеру был бы предельно простым и при этом обеспечивалось бы плотное прилегание маски к лицу.
3. Можно было бы использовать для печати любой принтер, даже если этот принтер уже раздолбан вдрызг и не обеспечивает хорошей точности.
4. Маску можно было бы печатать даже в скоростном «черновом» режиме, без потери ее качества, без использования поддержек, или даже в режиме «вазы» (владельцы 3D принтеров поймут, что это значит).
5. В качестве фильтра можно было бы использовать любую HEPA-ткань, любой формы. А сама установка фильтра была бы тоже максимально простой и быстрой безо всяких резьб, винтов и прочего.

В итоге на выходе получилась маска, где все эти условия – соблюдены.

Скачать файлы для печати маски можно отсюда http://shipilov.com/Virus_Mask.zip

Отступление: Что такое HEPA-ткань.

Это английская аббревиатура High Efficiency Particulate Arrestance. В России такую ткань называют «Ткань Петрянова», поскольку советский вариант был разработан академиком Петряновым-Соколовым. Детально прочитать можно в википедии по запросу HEPA, или вот тут https://habr.com/ru/company/tion/blog/385461/.

Даже самая низкокачественная HEPA задерживает более 90% вирусов. Обычно же этот показатель составляет более 98%. В любом случае два слоя такой ткани задержат практически все вирусы.

Теперь вопрос, где же взять эту чудесную ткань? А проблем с этим нет вообще никаких! Из HEPA делаются салонный фильтры автомобилей и воздушные фильтры тех же автомобильных двигателей. Вы наверняка в их видели – эдакие «гармошки». Если откроете свой домашний пылесос, то там тоже найдете так называемый «фильтр тонкой очистки» в виде чашки или той же «гармошки».

В любой случае, если вам под руку попадется нечто что-то вроде волокнистого картонна и тем более в виде гармошки – это HEPA. Достаете гармошку из каркаса, распрямляете, и вот у вас – куча HEPA, буквально за копейки.

Очень хороший вариант – копеечные строительные респираторы типа «лепесток», такие тоненькие, в виде дисков. Сами по себе эти респираторы фиговые и в качестве антивирусных масок не годятся, потому что совсем не прилегают к лицу, но вот ткань, из которой они сделаны – это очень качественная HEPA. Будучи вставленными в нашу 3D маску, они дадут более 99% защиты. Впрочем, и воздушный фильтр автомобиля даст не меньше, особенно, если в два слоя.

Как сделать, подогнать и собрать маску

Как я уже сказал, подавляющее большинство 3D-масок, размещенных на стоках, сделаны по образцу промышленных респираторов, рассчитанных на использование гибких материалов, чтобы обеспечить плотное прилегание к лицу. А пластик у нас не гибкий, а жесткий.

Но с другой стороны, лицо человека – тоже гибкая «субстанция». Поэтому если жесткая маска обеспечивает контакт с кожей лица на большой плоскости – это тоже даст нужную герметичность.

К счастью, мне не пришлось самому экспериментировать с формой такой маски, я нашел на стоке Thingiverse вариант, который был рассчитан именно на жесткий пластик. Имя автора модели, к сожалению, не знаю, файлы были опубликованы пользователем под псевдонимом Tomas33, за что ему большое спасибо.

Взяв поверхность этой маски за основу, я создал на ее базе свой вариант из двух деталей: собственно маски и фискатора. Маска и фиксатор выполнены в виде тонкостенных объектов равномерной толщины, которые печатаются 3D-принтерами очень быстро и могут быть напечатаны в черновом режиме без потери прочности.

Я специально использовал в тестовом образце самую грубую черновую печать, и на качестве маски это никак не сказалось.

Важно – печатать можно без поддержек, даже если ваша программа печати будет говорить, что они нужны. Это сэкономит вам половину времени.

Собирается маска очень просто. На верхнюю поверхность маски накладывается кусок HEPA ткани размером немного больше среза и прижимается сверху фиксатором, как в пяльцах. Фиксатор защелкивается и получается прочное соединение достаточной герметичности.

Детально процесс сборки можно посмотреть на видео.

Теперь, как подогнать маску под размер. На видео это процесс показан подробно.

В комплект файлов входит измерительный шаблон. Его надо распечатать и приложить к лицу так, чтобы подбородок уперся в нижнюю часть шаблона. Важно, шаблоне не надо изгибать по форме лица. Просто аккуратно приложить.

Посмотреть, где находится верхний край маски. Он должен быть примерно на уровне линии, соединяющей нижний край открытых глаз. Плюс-минус пять миллиметров. Если это условие соблюдается, значит маска вам подходит по высоте.

Если нет, надо будет отмасштабировать маску добавить недостающие миллиметры по вертикали при печати.

То же самое по ширине. Боковые крылья маски должны касаться щек. Если не касаются, приложить линейку и замерить зазор. Добавить недостающие миллиметры при печати. Погрешность в пару миллиметров не страшна.

Хочу зафиксировать внимание. Сами файлы печати править не надо. Любая программа 3D-печати (слайсер) позволяет масштабировать объект непосредственно в процессе печати.

И не забудьте отмасштабировать не только саму маску, но и фиксатор.

Теперь пару слов по использованию.

HEPA-ткань уникальна в том отношении, что по мере использования ее фильтрующие свойства не уменьшаются, а растут. Она может забиваться отфильтрованными частицами и оказывать большее сопротивление воздуху, но защитные свойства ее при этом не пропадают.

Поскольку мы фильтруем не пыль, а вирусы – фильтр получается практически вечным.

Но остается вопрос заразности вирусов, попавших на маску. Вирусы, осевшие внутри фильтра – будут инактивированы, они не опасны. Но какая-то их часть может осесть и на поверхности и сохранить жизнеспособность.

Поэтому после каждого использования фильтр надо менять. Использованный фильтр выбрасывать не надо, после инактивации вируса его можно использовать повторно.

Спрячте его в полиэтиленовый пакет и теоретически в нескольких трех дней вирус должен погибнуть. Особенно если вы обрызгаете поверхность фильтра спиртовым аэрозолем или подержите пакет с фильтром на солнце. Если вы будете иметь 7-10 кусочков HEPA-ткани и ежедневно менять их по кругу, вы получите практически вечную маску.

Чтобы иметь возможность оставить комментарий к материалу или ответить не имеющийся, авторизуйтесь, щелкнув по иконке любой социальной сети внизу. Анонимные комментарии не допускаются.

Японец создает на 3D-принтере маски, неотличимые от лица человека (видео)

Мужчина, ставший прототипом первой маски, получил денежное вознаграждение

Японский предприниматель Шухей Окавара с начала следующего года запустит в продажу напечатанные на 3D-принтере гиперреалистичные маски с человеческим лицом, передает Reuters.

ФОКУС в Google Новостях.

Подпишись — и всегда будь в курсе событий.

Окавара владеет расположенным в Токио магазином Kamenya Omote, где продаются аксессуары для вечеринок и театральных спектаклей. Чтобы еще больше заинтересовать покупателей, он решил разнообразить ассортимент.

Первую модель для печати маски японец выбрал среди свыше ста претендентов, которые прислали ему свои фотографии. Человек, лицо которого было напечатано первым, получил 40 тысяч иен. Окавара адаптировал снимок победителя и распечатал его на принтере в разных вариациях.

Бизнесмен предполагает, что спрос на маски будет существенным, несмотря на высокую цену: одна такая обойдется в 950 долларов (98 тысяч иен). Со временем он планирует добавлять в ассортимент маски с изображениями и других людей, причем не только японцев, но и тех, кто живет за рубежом.

Мужчина предупреждает, что эти маски не защищают от коронавируса, а также подчеркивает, что его товар уникален.

«Как это часто бывает с покупателями моего магазина, не так много людей, которые покупают (маски) для определенных целей. Большинство рассматривают их как произведения искусства… Магазины масок в Венеции, наверное, не продают лица. Это, скорее, напоминает сюжет фантастических историй», – отметил он.

Напомним, президент Чили Себастьян Пиньера был оштрафован на 3500 долларов за селфи без маски. Он позировал на фото с незнакомой женщиной. Ни на Пиньере, ни на незнакомке не было защитных масок. Фотографию сделали на одном из чилийских пляжей.

Маска, напечатанная на 3D-принтере, в 8 раз лучше, чем N95

Основатель Rihal Digital Designs доктор Амарджит Рихал был помещен в карантин дома в первые месяцы вспышки COVID-19 в Канаде. Под новым руководством Министерства здравоохранения Канады его стоматологическая лаборатория вскоре должна была быть закрыта, поскольку из-за нехватки средств индивидуальной защиты у его команды осталось менее 10 масок N95.

Читайте дальше, чтобы узнать, как Рихал превратил свое беспокойство в действие и создал медицинскую маску на заказ, которая в восемь раз эффективнее маски N95, используя бесплатное программное обеспечение и 3D-принтер Formlabs.

Когда в офисе закончились маски, Рихал хотел создать индивидуальное медицинское решение, учитывающее как безопасность его сотрудников, так и нехватку средств индивидуальной защиты в стоматологических лабораториях по всей стране. Не менее важно было создать доступную маску, которую могли бы приобрести другие офисы и медицинские работники. Если бы Рихалу это удалось, он мог бы поделиться своими разработками с Министерством здравоохранения Канады и вернуть свою стоматологическую лабораторию к тому времени, когда закончится его карантин.

Рихал пытался создать новейшее медицинское оборудование на заказ. Имея только бесплатное приложение для 3D-сканирования (Bellus 3D, приложение, используемое для других проектов COVID-19), бесплатную подписку на Fusion 360 и 3D-принтер Form 2 SLA, он начал создавать индивидуальное медицинское устройство.

Всего за один день Рихал напечатал свой первый прототип на Form 2 из гибкого полимера. Внутренняя печать позволила Рихалу быстро протестировать свой дизайн, и он переключился на Tough Resin, создав лучшую герметизацию вокруг рта пользователя.Такой доступный по цене исходный пункт для медицинских устройств или средств индивидуальной защиты никогда не был доступен в области медицины, и такие новаторы, как Рихал, демонстрируют, как сочетание недорогих технологий может снизить затраты и время разработки, чтобы улучшить результаты для непосредственных сотрудников.

Точность инженерных материалов была ключом к доставке его маски. Он сказал: «Общее качество смол отличное. Прототипирование с использованием Tough Resin позволило мне подключиться к фильтру P100, потому что детали были очень точными.Кроме того, я мог легко стерилизовать компоненты, а это было большим «. Использование стандартного фильтра P100 означает, что этот дизайн маски может быть легко использован для других как отдельный дизайн маски без необходимости доставки или заказа специализированных фильтров.

После установки фильтра P100 осталась только одна проблема: маска была горячей. Очень горячо.

Вернувшись в Fusion 360, Рихал изменил свой дизайн, чтобы улучшить вентиляцию. Через несколько часов деталь была напечатана и готова к испытаниям. Усовершенствованный и окончательный дизайн позволяет комфортно носить весь день, обеспечивая при этом высокий уровень защиты.

Даже Рихал был слегка удивлен тем, насколько хорошо новая маска прошла строгие испытания. По словам Рихала, «маски для лица можно протестировать в закрытом помещении, где частицы выбрасываются в воздух, чтобы визуализировать воздушный поток. Пользователи должны вдыхать и выдыхать, говорить и двигать головой. В этих условиях стандартная маска N95 имеет коэффициент соответствия 200. Моя пользовательская маска набрала 1600 баллов, что в восемь раз лучше, чем N95 ».

Рихал сейчас проходит процесс, чтобы сделать свою маску широко доступной и одобренной Министерством здравоохранения Канады.Он считает, что смола BioMed Clear Resin может быть лучшей смолой для его применения, поскольку она обладает всеми свойствами, необходимыми для утверждения маски, кроме регулирующих органов.

Он создал Rihal Digital Designs, полностью цифровую стоматологическую лабораторию CAD / CAM с полным спектром услуг и дизайнерский центр для производства зубных протезов для пациентов с сохранением цифровых рабочих процессов. Он создал эффективный цифровой рабочий процесс, сканирование полости рта пациентов и 3D-печать ортодонтических моделей для четкой терапии выравниванием / сплит-терапией.

Рихала был Form 1+, который до сих пор печатает нестандартные лотки через пять лет после его покупки. Используя принтеры Formlabs SLA в течение многих лет, Рихал чувствовал себя комфортно, редактируя, создавая и печатая цифровые файлы для этой индивидуальной маски. «Я чувствовал себя очень комфортно, зная свои собственные пределы и пределы возможностей принтеров. В цифровой стоматологии я постоянно работаю с файлами STL, так что это не было чем-то новым, и я много лет использую PreForm для отправки отпечатков на принтер Formlabs », — сказал Рихал.

Formlabs начала наши усилия по реагированию на COVID-19 в марте 2020 года, чтобы помочь медицинскому сообществу использовать 3D-печать для решения проблемы пандемии и связанной с ней нехватки в цепочке поставок. В последующие месяцы мы работали с десятками поставщиков медицинских услуг и государственных учреждений по всему миру над различными проектами, охватывающими тестирование на COVID-19, СИЗ и медицинское оборудование.

На этой странице вы можете найти информацию о приложениях, доступных в настоящее время для медицинских работников и для неклинического использования.Вы также найдете истории, рассказывающие о том, как пользователи Formlabs преодолевали местные проблемы и недостатки, чтобы помочь в борьбе с пандемией.

Напечатанные на 3D-принтере расширители масок в качестве дополнения к изолирующим маскам для снятия дискомфорта в задней части ушной раковины: инновационный ответ 3D-печати на пандемию COVID-19 | 3D-печать в медицине

Хотя изоляционные маски ассоциируются с меньшим дискомфортом по сравнению с респираторами N95, предыдущее исследование показало, что дискомфорт медицинских работников увеличивается при длительном использовании (более 2 часов) ношения изоляционных масок с ушными петлями и дискомфорт продолжает увеличиваться с каждым часом [3].Конструкция удлинителя маски позволяет закреплять изолирующие маски за задней стороной ушной раковины, не оказывая на нее прямого давления, распределяя это давление по задней части головы. Этот дизайн, впервые опубликованный в Интернете в рамках обмена 3D-печатью при Национальном институте здравоохранения [4], был изменен авторами путем его удлинения и добавления дополнительных ступенек для повышения комфорта и увеличения возможности регулировки натяжения ремней для достижения более индивидуального соответствовать.Комбинированное снятие давления с контролем натяжения уменьшает дискомфорт и раздражение от дизайна маски с ушными петлями. Поскольку использование масок продолжает расти среди поставщиков медицинских услуг в любых условиях и среди непрофессионалов, это особенно актуально, поскольку увеличение возможности ношения и уменьшение дискомфорта может повысить соблюдение правил инфекционного контроля и общественного здравоохранения, разработанных местными и национальными учреждениями.

Модифицированный напечатанный на 3D-принтере удлинитель маски в текущем исследовании был основан на дизайне, представленном в NIH 3D Print Exchange Дэвисом Беккером, специалистом по инновациям из VHA Innovation Ecosystem [4].Оригинальный дизайн был создан Куинном Калландером, 13-летним бойскаутом из Мейпл-Ридж, Британская Колумбия [5]. Затем это изложение было изменено Кеном Лордом [6]. По отзывам ведущих специалистов по дизайну удлинителя маски, один из авторов (ZO) изменил форму, чтобы увеличить длину и добавить дополнительные ступеньки, чтобы учесть большие размеры черепа и посох с большим объемом волос.

Этот дизайн является частью более широкого движения созданных сообществом 3D-печатных решений для новых проблем и дефицита цепочки поставок, которые возникли с появлением этой пандемии, включая компоненты вентилятора, средства индивидуальной защиты, такие как брызгозащитные маски для лица, хирургические маски, N95. маски, маски N90, кожухи респираторов с механической очисткой воздуха и кожухи респираторов с контролируемой очисткой воздуха, а также экологические решения, такие как модификации дверных ручек [7].3D-печать попыталась решить эту проблему, облегчив производство специальных средств индивидуальной защиты, а также медицинского оборудования во время пандемии COVID-19 [8,9,10]. Эти усилия включали производство лицевых щитков [8], инновационных решений для вентиляторов [9], среди прочего. FDA выступило с предостережением в отношении средств индивидуальной защиты, напечатанных на 3D-принтере [10], но они выразили готовность работать с физическими и юридическими лицами, производящими такие альтернативы, и в настоящее время работают с обменом 3D-печатью NIH [10].

Ограничения в этой работе включают получение официальных данных опроса от пользователей и сравнение уровней комфорта или дискомфорта пользователя по сравнению с отсутствием удлинителя маски. Подобные вмешательства в 3D-печать защитных экранов для интервенционных радиологов были тщательно изучены, и было обнаружено, что они не наносят никакого ущерба способности врачей выполнять свои обязанности при решении проблемы нехватки средств индивидуальной защиты в цепочке поставок [11]. Для 3D-печати этих расширителей масок можно использовать альтернативные материалы.В то время как мы использовали PLA как от полужесткого до жесткого полимера, полиэтилентерефталатгликоль (PETG) является более гибким материалом, который, вероятно, хорошо подходит для наполнителей; предполагаемые цели. Хотя мы рассматривали и изучали использование полимера ПЭТГ, во время исследования (ранняя пандемия COVID-19 — с середины марта до конца мая 2020 г.) ПЭТГ был в ограниченном количестве и использовался в нашем учреждении для создания 3D-печатных лицевых щитков. Кроме того, PETG требует более высоких настроек температуры печати для сопла и рабочей пластины, что приводит к снижению скорости печати и увеличению общего времени печати.Эти факторы могут быть неоптимальными для массового производства с использованием небольшого количества настольных 3D-принтеров. Что касается дизайна удлинителя маски, то анекдотическая поддержка и показатели удовлетворенности, включая личные отзывы и просьбы о производстве большего количества удлинителей маски, были в подавляющем большинстве положительными, и авторы этого исследования сочли целесообразным поделиться этими результатами, чтобы предложить это решение более широкому кругу лиц. аудитории, а также поощрять постоянное использование и модификацию решений для 3D-печати, поскольку мир продолжает бороться с пандемией COVID-19.Потенциальные улучшения 3D-печатного удлинителя маски в текущем исследовании могут заключаться в уменьшении количества ступеней и уменьшении объема материала для повышения скорости печати и уменьшения веса удлинителя.

В заключение авторы предлагают модификацию дизайна удлинителя маски, напечатанного на 3D-принтере, которая уменьшает дискомфорт и увеличивает удобство ношения изоляционных масок с ушными петлями, которые, как считается, уменьшают давление на кожу заднего слухового прохода и позволяют контролировать натяжение ремня. Дизайн прост, изготовлен из недорогого материала (полимолочная кислота) и был хорошо воспринят поставщиками медицинских услуг в нашем учреждении.Авторы предлагают свой дизайн, который другие могут адаптировать.

Как сделать маску с 3D-печатью — пандемия COVID-19

Из-за заметной нехватки средств индивидуальной защиты (СИЗ) по всей стране производители со всего мира начинают использовать 3D-принтеры в качестве средства для производства защитных масок для поддержки медицинских персонал во время кризиса COVID-19. Если вы ищете способ помочь медицинским работникам и у вас есть 3D-принтер, вы можете создать защитное снаряжение, используя следующее пошаговое руководство для 3D-печатных масок. Коста Грамматис и небольшая группа исследователей из Университета Северной Каролины создали этот протокол, используя обычный 3D-принтер FDM формы Raise3D , чтобы создать многоразовую маску для лица, которая стремится быть маской последней инстанции, если нет N95 (или аналогичного ) маски доступны.

Изображение маски с помощью 3D-печати. Источник: Коста Грамматис.

В этом протоколе подробно описывается использование обычного 3D-принтера FDM для создания многоразовой лицевой маски, которая стремится стать маской последней инстанции, если нет доступных масок N95 (или аналогичных).Корпуса масок можно очищать и использовать повторно при замене фильтрующего материала.

В этом протоколе используются легко доступные коммерчески доступные фильтры, способные удалять из воздуха частицы размером до 0,3 микрона. Это те же характеристики, что и у широко используемой медицинской маски N95. Можно использовать любой фильтр с рейтингом HEPA — дополнительные типы фильтров включают вакуумные фильтры, фильтры салона автомобиля, фильтры очистки воздуха.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЛЮБОЙ 3D-ПЕЧАТНОЙ МАСКИ НЕПРОВЕРЯЕТСЯ. ИСПОЛЬЗУЙТЕ НА СВОЙ РИСК.

МНОГИЕ ФИЛЬТРЫ ИЗГОТОВЛЕНЫ ИЗ СТЕКЛА, КОТОРАЯ ОТРЕЗЫВАЕТ ЧАСТИЦЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ РАЗДРАЖЕНИЕ ДЫХАНИЯ. СМ. МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ДЛЯ ФИЛЬТРА.

Детали и инструменты

Необходимые детали:

1. Фильтр: Фильтр AC / HVAC, имеющий один (или несколько) из следующих номиналов:
   • MERV 13 или выше Предпочтительно MERV 15 или 16
   • Обозначение HEPA
   • MPR 1500 или выше MPR 2200 предпочтительно
   • ФПР 10
2. Ремень для крепления : Эластичный шнур
3. Материал для печати: PLA, 1.75 мм
4. Файл для печати и вырезать шаблон: Маска 3D .stl файл
5. Дополнительная маска для герметика для лица : Лента для вспененного герметика
6. Дополнительная обработка: Наждачная бумага с зернистостью 320 или выше

Необходимые инструменты:

1. 3D-принтер с минимальным размером стола 6 x 6 дюймов
2. Ножницы острые
3. Перчатки, устойчивые к проколам (садовые или аналогичные)
4. Перо Sharpie или аналогичное
5. Пылесос и шланг с фильтровальным мешком HEPA
6. Фен
7. Рулетка

ЧАСТЬ 1: МАСКА ДЛЯ ПЕЧАТИ И ФОРМЫ

1.Измерение лица: Маски бывают трех размеров (маленький, средний, большой), чтобы соответствовать разным размерам лиц.

Измерьте расстояние от переносицы до подбородка.

Приблизительные размеры лиц для каждой маски:

Большой: 4,5 — 5,25 дюйма

Средний : 4 — 4,5 дюйма

Маленький: 3,5 — 4 дюйма

ПРИМЕЧАНИЕ: Пожалуйста, оставьте отзыв об этом размере: [email protected].

ПРИМЕЧАНИЕ. Маски, которые слишком малы или слишком велики для лица пользователя, не будут обеспечивать герметичность прилегания.

2. Загрузите: Пакет Mask 3D.zip и откройте файл .stl с маской подходящего размера, которую хотите распечатать.

3. Печать: 1 маска и 1 фильтр соответствующего размера. Настройки принтера следующие:

• Заполнение 25%
• Высота слоя <0,1 мм или менее
• Плот ОК
• Используйте стандартный PLA
• Поместите маску на рабочий стол лицевой стороной вниз, см. Рисунок ниже.

ПРИМЕЧАНИЕ. ОТПЕЧАТКИ НЕОБХОДИМО ВЫБРАСЫВАТЬ, ПОТОМУ ЧТО ОНИ МОГУТ БЫТЬ НЕПРАВОМОЧНЫМИ.

4. Проверьте печать: Проверьте маску с двойным фильтром на наличие недоэкструдированных отпечатков. Недоэкструдированные отпечатки могут пропускать воздух через маску, что делает ее неэффективной. Вы можете проверить адгезию слоя, поднеся кусок пластика ко рту, сделав уплотнение и сильно дуя. Если воздух просачивается через маску, это плохой отпечаток, и его следует выбросить. Попробуйте продуть разные участки маски.

5. Маска Test Fit: Вы можете проверить установку маски, поместив руку над отверстием фильтра в маске, надавив на нее, чтобы создать уплотнение, и осторожно вдохнув, чтобы создать всасывание.Если маска протекает, вам необходимо отрегулировать посадку маски, используя приведенные ниже инструкции «Регулировка посадки». Если маска подходит, пропустите этот шаг.

ПРИМЕЧАНИЕ: Маски не плотно закрываются при наличии волос на лице.

6. Отрегулируйте посадку: Если маска негерметична, вам может потребоваться отрегулировать посадку. Для этого нагрейте маску с помощью фена до тех пор, пока пластик не станет достаточно мягким, чтобы его можно было согнуть (примерно 55–60 ° C / 131–149 ° F).

ВНИМАНИЕ: ВОЗМОЖНЫ ОЖОГИ, НЕ ПЕРЕГРЕВАЙТЕ МАСКУ.

Шаг 1: Удерживая маску носовой частью от вас и рукой от центрального отверстия фильтра, с помощью фена нагрейте правую и левую стороны маски до тех пор, пока она не станет слегка податливой.

Шаг 2: Поднесите маску к лицу и осторожно сожмите, пока не почувствуете легкое давление на щеки. Не сжимайте слишком сильно.

ПРИМЕЧАНИЕ: УБЕДИТЕСЬ, ЧТО КВАДРАТ ФИЛЬТРА НЕ ИСКЛЮЧАЕТСЯ. В СЛУЧАЕ ДЕФЕКТА ФИЛЬТР НЕ БУДЕТ УПЛОТНЕНИЯ БОЛЬШЕ.

Шаг 3: Нагрейте переносицу маски до податливости.

Шаг 4: Поднесите маску к лицу и осторожно сожмите переносицу по размеру. Не сжимайте слишком сильно.

Шаг 5: Нагрейте подбородочную часть маски.

Шаг 6: Поднесите маску к лицу и осторожно надавите на подбородок, пока он не прилегает к лицу.

7. Проверка посадки маски: Опять же, проверьте установку маски, поместив руку над отверстием фильтра в маске, надавив на нее, чтобы создать уплотнение, и осторожно вдохнув, чтобы создать всасывание.Если маска протекает, отрегулируйте заново.

8. Улучшение герметичности : Если трудно добиться хорошего уплотнения, пользователи могут:

1. • Выровняйте внутреннюю часть маски лентой из поролона
   • Отшлифуйте внутреннюю часть маски наждачной бумагой с мелким зерном

ЧАСТЬ 2: ПОДГОТОВКА НЕРА-ФИЛЬТРА

1. Купите фильтр: Фильтры бывают разных номиналов, размеров и спецификаций. Самая важная особенность заключается в том, что они блокируют высокий процент частиц с нулевым значением.3% по размеру. Маска N95 блокирует 95% частиц такого размера, но не все фильтры могут соответствовать этой спецификации.

В таблице ниже приведены общие стандарты фильтров. Все блокируют частицы размером 0,3%, но некоторые из них более эффективны, чем другие. Чем выше рейтинг, тем лучше, все выделенные жирным шрифтом элементы соответствуют спецификации N95 или превосходят ее. Какой выбрать? Самый высокий рейтинг, который вы можете себе позволить и / или легко доступен.

ПРИМЕЧАНИЕ. Таблица фильтров со ссылками на покупку находится в конце этого документа.

* По своим характеристикам эквивалентны маскам N95 или превосходят их. Источники: MERV, HEPA, MPR, FPR

2. Вакуум для установки: Частицы, образующиеся при демонтаже HEPA-фильтров, являются раздражителем и могут вызывать респираторные проблемы, особенно у людей с респираторными заболеваниями (такими как COVID-19, астма или бронхит). Пылесос, оснащенный фильтрующим мешком HEPA, может частично снизить риск демонтажа фильтра кондиционирования воздуха HEPA. Пылесос должен иметь шланг с широким всасывающим устройством, прикрепленный и размещенный или удерживаемый другим человеком как можно ближе к тому месту, где HEPA-фильтр разбирается / разрезается.

3. Разберите фильтр AC / HVAC: Осторожно разрежьте картонный корпус фильтра и удалите внутренний материал. Видеообзор можно посмотреть здесь. Эти инструкции применимы только к обычным бытовым фильтрам HVAC. Ваш фильтр может быть другим.

ПРИМЕЧАНИЕ: ЛЮБОЙ ПРОКЛОНЕННЫЙ, ПОРЕЗАННЫЙ ИЛИ ПОВРЕЖДЕННЫЙ ФИЛЬТР-МАТЕРИАЛ ДОЛЖЕН БЫТЬ УТИЛЕН, ПОТОМУ ЧТО ЭТО НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫМ.

ВНИМАНИЕ: МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СЕТКА В ФИЛЬТРЕ ОСТРАЯ, НАДЕВАЙТЕ ПЕРЧАТКИ.

ВНИМАНИЕ: ЧАСТИЦЫ ФИЛЬТРА МОГУТ РАЗДРАЖАТЬ ЛЕГКИЕ.Многие фильтры изготовлены из выдувного стекла (стекловолокна), которое вызывает раздражение. Сыпь может появиться, когда волокна врастают во внешний слой кожи. Прикосновение к стекловолокну не должно вызывать долгосрочных последствий для здоровья. Глаза могут стать красными и раздраженными после контакта со стекловолокном. При вдыхании волокон может возникнуть болезненность в носу и горле. Астма и бронхит могут усугубиться воздействием стекловолокна. (источник).

Шаг 1: Разрежьте внутренние картонные распорки по бокам фильтра.

Шаг 2: Снимите внутреннюю распорку и пометьте любые поврежденные участки фильтра острым или аналогичным пером, чтобы их можно было выбросить позже.

Шаг 3: Осторожно разрежьте и удалите картон, окружающий края фильтра, и удалите их.

Шаг 4: Сгибы фильтра параллельны вашим рукам. Одной рукой держите фильтр, а другой держите сетку. Аккуратно разделите их, как будто открываете книгу. Отметьте все поврежденные участки.

Шаг 5: Осмотрите фильтр на предмет повреждений и отметьте все поврежденные участки, удалите остатки картона

4. Маркеры и обрезные фильтры: Квадрат 2,5 дюйма из фильтрующего материала требуется для каждой маски. Шаблон обрезки HEPA-фильтра можно распечатать и использовать в качестве контуров для помощи в создании фильтров.

ЧАСТЬ 3: ОТДЕЛОЧНАЯ МАСКА

1. Установите фильтр: Поместите фильтр внутри маски, вдавите сетку фильтра маски в фильтр, пока она не встанет на место.

ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что между фильтром и маской НЕТ ЗАЗОРОВ.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если владелец считает, что он может быть чувствителен к остаточным частицам, которые могут остаться на краях обрезного фильтра, вы можете обернуть края фильтра лентой.

Шаг 1. Установите фильтр

Шаг 2: Нажмите на экране

Шаг 3: Готовая маска

2. Создайте крепежные ремни: Отрежьте два эластичных шнура подходящего размера для пользователя.Проденьте каждый шнур через соответствующее монтажное отверстие на маске. Завяжите узел, чтобы закрепить. Туго натянутый узел петли позволит регулировать крепежные ремни.

3. Готов к использованию: Прикрепите маску к лицу и убедитесь, что нет утечки воздуха.

ВНИМАНИЕ: Если маска рассылается третьим лицам, убедитесь, что они знают, что маска не дезинфицирована, и что ее следует сделать перед использованием. Третьи стороны могут использовать метод дезинфекции, указанный ниже.

4.Поделитесь и оставьте отзыв : Чтобы продолжить улучшать этот протокол, оставьте любые комментарии или мысли в разделе «Дальнейшие действия». Поделитесь этим протоколом по ссылке: http://kosta.is/covid

Метод дезинфекции

ВНИМАНИЕ: В исследованиях, проведенных Национальными институтами здравоохранения, CDC, Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе и Принстонским университетом, было продемонстрировано, что COVID-19 может жить на пластике до 3 дней .

1. Снимите HEPA-фильтр с маски, выбросьте — не пытайтесь лечить.
2. Удалите все поролоновые ленты и эластичные шнуры, выбросьте — не пытайтесь дезинфицировать.
3. Полностью погрузите и перемешайте маску и компоненты маски в ванне, состоящей из:
4. Установите новую дополнительную ленту из пеноматериала и новый фильтр в обеззараженной среде.

ПРИМЕЧАНИЕ: Метод дезинфекции был проинформирован EPA в списке дезинфицирующих средств N, пожалуйста, обратитесь к их документации, чтобы узнать время дезинфекции по мере ее развития. Техника дезинфекции не опробована.

Меры предосторожности при фильтре

Как упоминалось в другом месте в этом документе, демонтаж фильтров может быть опасен — особенно для тех, чья дыхательная функция уже затронута COVID-19 или другими респираторными заболеваниями, такими как астма, бронхит или пневмония.

По иронии судьбы, только маска N95 (или лучше) или сам фильтр могут отфильтровывать высвобождаемые частицы фильтра. Однако многие бытовые пылесосы оснащены фильтрами с классом HEPA, которые могут помочь удалить нежелательные частицы с вашего рабочего места.

Раздражение кожи и глаз также может происходить из-за фильтрующих частиц. Вы можете узнать больше здесь.

Следует отметить, что мало что известно о том, как фильтры портятся с течением времени и будут ли края фильтров распространяться в легкие пользователя маски при использовании. Новые конструкции масок проходят испытания для смягчения этой потенциальной проблемы, но возможность их тестирования ограничена без специального оборудования.

Ссылки для приобретения соответствующих фильтров

Насколько нам известно, все перечисленные здесь фильтры изготовлены из выдувного полипропилена (пластика), который безопаснее выдувного стекла.Этот список не является исчерпывающим, и цены / доступность могут быть изменены.

Марка Filtrete кажется наиболее подходящей.

Соображения

Рекомендации для больниц, поставщиков медицинских услуг и сторонних получателей масок

• Тестирование перед использованием : Поставщики должны провести тест на пористость любой маски, которую им дают, чтобы убедиться, что пластик не позволяет воздуху проникать через пластик из-за сбоя печати.Это можно сделать, закрыв ртом различные части маски и продув. Если воздух может выходить через пластик, значит, маска неисправна.
• Обеззараживание и повторное использование маски : COVID-19 может жить на пластике до 3 дней. Краудсорсинговые маски, сделанные населением, — это НЕ Пользователи краудсорсинговых 3D-печатных масок должны дезинфицировать маски с помощью метода дезинфекции и создавать свои собственные фильтры в соответствующих условиях.
• Автоклав: Напечатанный на 3D-принтере PLA нельзя автоклавировать, а некоторые химические вещества, такие как ацетон, могут повредить материал.
• Рекомендации по разбрызгиванию: Фильтры для кондиционирования воздуха / HVAC не тестируются на соответствие стандартам брызг, как маски N95, и их характеристики при воздействии жидкостей с любой скоростью неизвестны.
• Раздражение легких: фильтры HEPA изготовлены из выдувного стекла, которое может вызывать раздражение легких, вызывать воспаление астмы и, вероятно, вызывать проблемы у пациентов, зараженных COVID-19 при вдыхании.
• Маска втирания: Если раздражение или растирание возникает из-за трения между маской и лицом, попробуйте наложить ленту nexcare, стерильную ленту, Duoderm на пораженный участок.Обязательно сделайте тест на герметичность после.

FAQ

Q: Почему я не могу использовать футболку (или другой материал) в качестве фильтра?

Маска, напечатанная на 3D-принтере, бесполезна без соответствующего фильтра.

Сделать что-то вроде «маски» просто: используйте бандану, рубашку, шарф и другой материал. Но все они обеспечивают некоторую, но очень ограниченную защиту от небольших вирусов, особенно в больничных условиях.Ниже приведена диаграмма, показывающая, как далеко частица проникает через толстовку или футболку с разной скоростью. Самая нижняя строка на каждом графике — это маска N95, медицинский стандарт. (источник)

Фильтры, предназначенные для защиты от вирусов, являются специализированными и сложными в производстве. В настоящее время этого материала не хватает, что делает практически невозможным изготовление какой-либо маски (напечатанной на 3D-принтере или нет) с использованием обычных и проверенных фильтрующих материалов.

Фильтрующий материал изготовлен из выдувной ткани из расплава, как описано NPR, «это чрезвычайно тонкая сетка из синтетических полимерных волокон, которая формирует критический внутренний фильтрующий слой маски, позволяя пользователю дышать, уменьшая приток возможных инфекционных заболеваний. частицы ».

Машины, производящие эти волокна, стоят более 3,8 миллиона евро (4,23 миллиона долларов) за штуку. NPR описывает их так: «Машина, которая создает эту ткань, расплавляет пластмассовый материал и выдувает его нитями, как сахарная вата, на плоские листы выдувной ткани из расплава для масок для лица и других фильтрующих продуктов. Подобная линейка машин может создавать родственный вид ткани, называемой тканью спанбонд, которая также используется в масках для лица и в медицинских защитных костюмах, которые носят медицинские работники.”

В: Почему мне нужно тратить столько времени, чтобы убедиться, что маска подходит и не протекает?

Маска, напечатанная на 3D-принтере, бесполезна, если ей не подходит.

N95, снова являющиеся стандартом для медицинских работников, специально подогнаны так, чтобы не было зазоров между лицом пользователя и маской. Воздух будет иметь наименьшее сопротивление, и поэтому любые отверстия или трещины позволят нефильтрованному воздуху попадать в легкие пользователя.

Метрика измерения соответствия называется «коэффициентом соответствия», и для масок N95 требуется коэффициент соответствия 100, чтобы считаться подходящими.

, напечатанные на 3D-принтере из PLA, довольно жесткие и требуют добавления непроницаемых полос из пенопласта для обеспечения хорошего уплотнения. Фактически мы не знаем, каков коэффициент подгонки, он, вероятно, весьма варьируется.

Было проведено исследование по созданию масок из предварительно усаженных футболок, которые могут приблизиться к «посадке» по характеристикам маски N95. На диаграмме ниже показана маска с коэффициентом посадки 65. Как вы можете видеть, даже 8 слоев материала футболки с предварительной усадкой вряд ли могут сравниться с характеристиками N95.(источник).

Q: Разве фильтры не «направленные», мне нужно следить за их направленностью?

HVAC являются направленными (предназначены для потока воздуха в определенном направлении). На многих фильтрах должна быть стрелка на фильтре, указывающая, где находится воздухозаборник. Многие фильтры выполнены в виде слоев фильтрующего материала различной пористости. Причина этого в том, что большие фильтры застревают в передней части фильтра, а меньшие — в задней — это увеличивает их долговечность, уменьшая скорость их засорения.После разговора с несколькими поставщиками вся указанная направленность не была важна для этого приложения.

В: У меня нет 3D-принтера, что мне делать?

Существуют и другие конструкции масок, для которых не нужны 3D-принтеры, но они только работают.

Следующие шаги // Улучшения

1. Люди с маленьким лицом не могут использовать эту маску. Он должен быть определенного размера.
   1. 3/29 — Фиксированные с маленькими, средними и большими размерами
2. Края HEPA-фильтра находятся внутри маски, они должны быть снаружи, чтобы остатки не попадали в дыхательные пути.
3. Создайте таблицу с указанием эффективности фильтрации различных фильтров.
4. Найдите и подтвердите все фильтры, изготовленные из выдувного полипропилена (фильтрет), так как он безопаснее, чем фильтры из стекловолокна. Перекрестная ссылка со ссылками Amazon.

Личная записка. Надеюсь, уважаемый читатель, в какой бы точке мира вы ни находились, живы и здоровы. Я посылаю вам безопасное объятие бесконтактным способом. Получили, давайте сделаем маски. -Коста

Кредиты:

— Ребята из клиники Биллингс за дизайн черновой маски.

-Джонатан за доставку ужина с курицей и пирогом после долгого рабочего дня.

Legalese:
Информация, представленная здесь, предназначена для оказания помощи широкой общественности во время нынешней глобальной пандемии, связанной с COVID-19 и связанной с этим общенациональной нехваткой средств индивидуальной защиты. Имейте в виду, что эта конструкция маски не предназначена для замены стандартного защитного оборудования, такого как маски N-95 или хирургические маски, если такое оборудование доступно.Использование этих масок, напечатанных на 3D-принтере, не было полностью протестировано и не было одобрено федеральными властями или властями штата. Не дается никаких заверений или гарантий относительно безопасности, эффективности или надлежащего использования этих масок в какой-либо конкретной ситуации. Использование этой информации в любых целях осуществляется на страх и риск производителя и пользователя.

Для доступа к исходному сайту посетите http://kosta.is/covid

Издатель: Коста Грамматис, основатель компании по созданию прототипов Sidecar Lab.http://sidecarlab.com.

Дополнительная литература:

Проверить офис шерифа на производство средств индивидуальной защиты органов дыхания

Ознакомьтесь с последним объявлением FDA о медицинских устройствах для 3D-печати https://www.fda.gov/medical-devices/3d-printing-medical-devices/faqs-3d-printing-medical-devices-accessories-components-and-parts -в период пандемии covid-19

Ознакомьтесь с последними рекомендациями CDC по Covid-19 https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/index.html

Маска, напечатанная на 3D-принтере — MY FACE MASK | 3D-принтеры

MY FACE MASK: Маска для лица, напечатанная на 3D-принтере, со сменным фильтром.

Пользовательская 3D-печатная маска со сменным фильтром, полученная в результате 3D-сканирования владельца, проект с открытым исходным кодом. Выпуск .

WASP разработал процесс с открытым исходным кодом, который, начиная с 3D-сканирования лица, позволяет настраивать и создавать индивидуальные маски для каждого пользователя.

Пользователь может быть отсканирован с помощью фотограмметрии с помощью стандартной камеры смартфона с расстояния 1 метр.Все сделанные фотографии затем обрабатываются для создания трехмерной сетки .

Нашей целью было сделать напечатанную на 3D-принтере маску для лица идеально эргономичной, повторяя черты лица как вторую кожу, результат, который мы получили с помощью надстройки My Face Mask Blender.

Материалы

В этом видео использован материал PCL: поликапролактон , так как он может непосредственно контактировать с кожей .

PCL — это биоматериал , широко используемый в медицине, его температура плавления составляет 100 ° C, , он не деформируется, и для его печати нет необходимости в камере с подогревом.Напечатанная маска также может быть смоделирована вручную для обеспечения идеального прилегания с использованием горячей воды (около 60 °).

Другой материал, который можно использовать, — это F1 SKIN CONTACT FLEX. имеет сертификат TPE 27 Shore D. Он печатает под углом 200 °, и в результате объект становится более гибким и в то же время поддается дезинфекции.

Процесс 3D-печати

Все маски напечатаны с использованием Delta WASP 4070 INDUSTRIAL 4.0 . Этот 3D-принтер позволяет легко использовать технические материалы, подобные описанным выше.

Идея состоит в создании маски, напечатанной на 3D-принтере, которую можно дезинфицировать и использовать многократно. Фильтр расположен в центральном переднем слоте, где его можно заменить .
Вот интересное исследование фильтров от Кембриджского университета.

Чтобы подобрать идеальную маску для лица из TPE, требуется всего около полутора часов, что уменьшает раздражение кожи и проблемы, связанные с длительным использованием. Требуется два часа с нитью PCL.

Выбор фильтра

Идеальное и многоразовое соединение между лицом и фильтром — это то, что мы сделали доступным сообществу с помощью проекта My Face Mask.Термин «фильтрация» открывает обширную тему, которая тесно связана с использованием инструмента и требуемой степенью безопасности.

Мы расширили функции надстройки Blender в связи с популярным запросом на поддержку различных стандартных фильтров в зависимости от ваших предпочтений и наличия материалов.

My Face Mask теперь обновлена ​​множеством новых функций.

По запросу, надстройка теперь поддерживает различные типы фильтров из проектов с открытым исходным кодом.Таким образом, каждый может выбрать, какой фильтр использовать в своей индивидуальной маске, в зависимости от предпочтений и доступности.

Доступно пять фильтров:

Цилиндрическое соединение предназначено для электростатических медицинских фильтров, специально разработанных для фильтрации вирусов и бактерий. Обычно они доступны только для больниц и медицинских учреждений, поскольку важно, чтобы они имели приоритет в отношении этого вида продукции.
Соединение может иметь коническую форму для обеспечения наилучшего удержания на фильтре.

Требуется: Электростатический медицинский фильтр
https://www.medicalexpo.com/medical-manufacturer/electrostatic-filter-48718.html

HEPA — это фильтрующие системы с очень широким спектром применения. В их основе лежит принцип складывания для получения максимальной фильтрующей поверхности.
Один из самых простых способов найти — это замена Roomba i7, для которого этот шарнир был разработан.

Могут ли фильтры HEPA улавливать наночастицы?
https: // smartairfilters.com / en / blog / can-hepa-filters-capture-nanoparticles /

Требуется: Roomba i7 HEPA

Монтана — результат популярного американского проекта по использованию одной маски N95 для производства 6 фильтров.

Маски Монтана проект:

Требуется: 3D-печатная рамка СКАЧАТЬ, маска N95

Открытый исходный код

Здесь вы можете узнать, как изучить фотограмметрию, специальное руководство по надстройке Blender, файлы .stl и профили печати.

Мы решили использовать фотограмметрию , чтобы получить 3D-сканирование лица пользователя, поскольку это самый простой метод и может быть выполнен с помощью любой камеры смартфона.Также можно использовать стандартный 3D-сканер, если таковой имеется.

Существует несколько методов 3D-сканирования.
Среди различных возможностей 3D-сканирования, доступных в настоящее время, фотограмметрия — это немедленный процесс, доступный каждому и достижимый без необходимости приобретения специальных технологий.
Речь идет о съемке серии фотографий даже с помощью мобильного телефона на расстоянии не менее 1 метра от объекта, начиная с одной стороны лица и заканчивая противоположной стороной.
Необходимо разместить контрольные точки вместе с предметом, чтобы иметь возможность повторно рассчитать правильные пропорции на этапе экспорта.

Следуйте нашим инструкциям в загрузке выше.

Чтобы получить файл 3D-лица, вам необходимо преобразовать изображения в сетку.
Для этой операции мы рекомендуем использовать это программное обеспечение: RealityCapture
В конце реконструкции просто экспортируйте сканированное изображение с расширением .obj.

Следуйте нашим инструкциям в загрузке выше.

Обрежьте фильтрующий материал до нужных размеров и вставьте его в маску.

Публикуя это 3D-приложение и то, как его воспроизвести, мы хотим дать понять, что ни при каких обстоятельствах мы не хотим заменять медицинские расходные материалы. Наша команда доступна для разработки технических проектов на службе у сообщества.

Подпишитесь, чтобы оставаться в курсе:

Японский розничный торговец запускает гиперреалистичные 3D-печатные маски для лица по цене 950 долларов за штуку

В разгар нашего нового общества, ориентированного на маски, японский ритейлер предметов искусства собирается начать предлагать гиперреалистичные маски для лица, напечатанные на 3D-принтере.

Хотя маски Шухеи Окавары не предназначены для остановки распространения коронавируса, они позволят носителям надеть черты лица случайного незнакомца. Окавара намерен выпустить свой продукт весной этого года по цене 98 000 иен (950 долларов). Любой, кто хочет увидеть маски лично, может сделать это в его магазине в Токио, Каменья Омоте, где он продает аксессуары для вечеринок и театральных представлений.

В интервью Reuters Окавара сказал: «Как часто бывает с покупателями моего магазина, не так много людей, которые покупают (маски для лица) для определенных целей.Большинство считает их произведениями искусства ».

Пенни (или 40 000) на ваши мысли

Окавара первоначально запустил свой авангардный проект еще в октябре, когда он получил хедшоты от более чем 100 потенциальных претендентов. Выбрав фотографию счастливого незнакомца, он заплатил этому человеку 40 000 иен (350 долларов) за право использовать его лицо и заявил о планах добавить в линейку других лиц в ближайшие месяцы, в том числе неяпонских моделей.Стоит отметить, что маски никогда не создаются без явного разрешения владельца лица.

Самая первая модель, на которой было его собственное лицо, уже распродана после того, как на сайте магазина появились предварительные заказы. Основываясь на этом ответе (и на 50+ запросов, которые он получает каждый день), он ожидает чрезвычайно высокого спроса на его будущие маски. Окавара утверждает, что к нему даже обращались знаменитости с просьбой воспроизвести их лица, и хотя это может привести к увеличению продаж, он говорит, что предпочел бы сделать это ради искусства и повеселиться.

100 масок в месяц

Чтобы напечатать пластиковые маски на 3D-принтере, Окавара тесно сотрудничает с инженером из неназванной полиграфической компании. Новый метод требует 3D-сканирования лица для создания виртуальной модели с высоким разрешением. Затем полноцветное 3D-сканирование вручную обрабатывается, чтобы подготовить его к процессу 3D-печати, после чего оно распечатывается на базовом шаблоне. В настоящее время метод «коммерческой тайны» позволяет Okawara производить около 100 масок для лица каждый месяц.

Окавара заключает: «Магазины масок в Венеции, вероятно, не продают и не покупают лица. Но это то, что может случиться в фантастических рассказах. Я подумал, что было бы весело сделать это ».

Хотя аддитивное производство, безусловно, находит свое применение в тяжелых инженерных приложениях, есть что сказать о его сходстве с художественными целями. В конце прошлого года компания Historic Environment Scotland смогла раскрыть, как могли выглядеть собаки каменного века, с помощью 3D-печати.В частности, организация заказала реконструкцию неолитического собачьего черепа, которому, как считается, около 4500 лет.

В другом месте глобальная инженерная компания Renishaw использовала 3D-печать для изготовления копии глостерского подсвечника XII века. Подсвечник, исторический продукт английских мастеров-металлистов начала XII века, был первоначально заказан аббатом Петром для церкви Святого Петра и несколько раз перемещался на протяжении веков, пока не обосновался в музее Виктории и Альберта в центре Лондона.

Подпишитесь на информационный бюллетень индустрии 3D-печати , чтобы получать последние новости в области аддитивного производства. Вы также можете оставаться на связи, подписавшись на нас в Twitter и поставив нам лайк на Facebook.

Ищете карьеру в аддитивном производстве? Посетите Работа для 3D-печати , чтобы узнать о вакансиях в отрасли.

На этом изображении изображен Шухей Окавара, держащий маску собственного лица.Фото через Шухей Окавара.

Новый полностью автоматический подход к созданию специальной маски для лица, напечатанной на 3D-принтере: Proof of concept

Abstract

Использование высококачественных масок необходимо в свете текущей пандемии COVID. В этом исследовании предлагается полностью автоматический метод создания маски для лица. Используя стереофотограмметрию, компьютерное проектирование и трехмерную (3D) печать, мы описываем протокол производства масок, идеально адаптированных к индивидуальным характеристикам лица.Специфическая маска для лица сравнивалась с универсальной лицевой маской, и различные конструкции фильтрующих контейнеров были объединены с корпусом маски. Субъективная оценка маски для лица показала, что она плотно закрывается в области носа, рта и подбородка и позволяет носить очки в нормальном режиме. Рекомендуется использовать фиксирующую систему с винтовым приводом для облегчения сборки компонентов фильтра. Автоматизация процесса позволяет производить крупносерийное производство, но при этом позволяет конструкторам в достаточной степени взаимодействовать с конкретными требованиями.Предлагаемый протокол может быть использован для обеспечения более удобного, эффективного и устойчивого решения по сравнению с одноразовой стандартизированной маской. Последующие исследования печатных материалов, техники стерилизации и соответствия международным нормам будут способствовать внедрению специальной маски для лица в клиническую практику, а также для общего использования.

Образец цитирования: Shaheen E, Willaert R, Miclotte I, Coropciuc R, Bila M, Politis C (2020) Новый полностью автоматический подход к проектированию 3D-печатной маски для лица: доказательство концепции.PLoS ONE 15 (12): e0243388. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243388

Редактор: Fabian Huettig, Eberhard-Karls-Universitat Tubingen Medizinische Fakultat, ГЕРМАНИЯ

Поступила: 30 апреля 2020 г .; Одобрена: 20 ноября 2020 г .; Опубликовано: 3 декабря 2020 г.

Авторские права: © 2020 Shaheen et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе. Описание того, как построить маску, находится в разделе «Материалы и методы», все подробности — в таблице 1 и на рис. 4. На рис. 4 представлен псевдокод для построения маски. В дополнение к этому, ссылки на общие маски были добавлены как ссылки 10 и 12.

Финансирование: Автор (ы) не получил специального финансирования для этой работы.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) и социальное дистанцирование являются краеугольными камнями для предотвращения передачи вируса Sars-CoV-2 (тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2). Вирусные частицы присутствуют в верхних дыхательных путях более 2 недель после появления симптомов [1]. Вирус распространяется преимущественно воздушно-капельным путем (чихание, кашель) или косвенным путем через загрязненные поверхности [2]. Все медицинские работники, работающие рядом с лицом, подвергаются высокому риску, особенно когда они подвергаются воздействию аэрозолей или вращающихся инструментов, например.г. для стоматологов и челюстно-лицевых хирургов [1, 3].

Поскольку вакцины в настоящее время нет, все люди и поставщики медицинских услуг, в частности, должны полагаться на качество СИЗ, чтобы защитить свое здоровье и предотвратить внутрибольничное распространение, когда невозможно избежать тесного взаимодействия [4]. В контексте текущей пандемии спрос на высококачественные маски FFP2 (N95) и FFP3 (N99) превышает мировое предложение, более чем когда-либо, поскольку стратегии выхода из изоляции требуют ношения масок населением [5].Кроме того, стандартные маски не подходят к индивидуальной анатомии лица и могут спровоцировать образование пролежней на коже, если постоянное ношение является обязательным [6]. Эти причины требуют изучения альтернативных решений, которые являются эффективными, простыми в производстве и долговечными.

Компьютерное проектирование и производство (CAD-CAM) стало широко доступным в последние десятилетия [7]. Базы данных с открытым исходным кодом, бесплатные и недорогие трехмерные (3D) принтеры расширили возможности для создания разнообразных продуктов, включая маски для лица.Однако отсутствие личных модификаций помешает близкому прилеганию к лицу человека, который его носит. Герметичная крышка необходима для предотвращения утечки загрязненного воздуха в зону дыхания и из нее и для обеспечения достаточной защиты. Если 3D-печатные маски будут использоваться в качестве альтернативного и безопасного решения для обычных масок, важно обеспечить плотную посадку и удобство ношения [8]. Дополнительными предпосылками для устойчивого решения являются возможность повторно использовать маски и максимально упростить производственный процесс.

Цель данного исследования — представить полностью автоматический подход к созданию 3D-маски для лица, обеспечивающей оптимальную защиту и комфорт.

Материалы и методы

Предлагаемый протокол проектирования

Этическое одобрение было получено от Совета по этике университетских больниц Лёвена, Бельгия (номер ссылки: B322201316317), в соответствии с Хельсинкской декларацией. Испытуемый вызвался участвовать в этом исследовании и дал письменное информированное согласие (как указано в форме согласия PLOS) на публикацию этих деталей случая.Поскольку в этой статье описываются этапы алгоритма, размер выборки в один считается подходящим для этого доказательства концептуального документа. Предлагаемый алгоритм можно разделить на 6 основных шагов, которые подробно описаны в следующих подразделах.

Шаг 1: Получение изображения и указание ориентиров. Трехмерное стереофотограмметрическое изображение субъекта было получено с расслабленным нормальным выражением лица с помощью портативной камеры 3D Vectra® h2 (Canfield Scientific Inc., Парсиппани, Нью-Джерси, США) после калибровки устройства, как описано Ayaz et al.[9]. После построения трехмерного изображения программное обеспечение VECTRA® Face Sculptor® автоматически размещает ориентиры мягких тканей, как показано на рис. 1A. Координаты подмножества этих ориентиров, то есть девяти ориентиров (таблица 1 и рисунок 1A), экспортируются для следующего шага вместе с трехмерным изображением (F3D), которое экспортируется в формате файла OBJ.

Рис. 1.

A. Трехмерное изображение испытуемого с девятью автоматически аннотированными ориентирами из программного обеспечения VECTRA® Face Sculptor®. Б. Трехмерное изображение с рассчитанными плоскостями, представленными в виде линий (красный: HP, LHP, CHP; синий: MF, HLCP, CLP, HRCP, CRP) для простоты показа их пересечения (черный X ) для формирования расчетных контрольных точек. .

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243388.g001

Шаг 2: Расчет контрольных точек и плоскостей. Девять ориентиров и файл лица OBJ импортируются в программу 3-matic (Materialise, Левен, Бельгия). На этом этапе ориентиры используются для автоматического определения количества плоскостей и контрольных точек, которые служат основой для следующего шага. Подробности этих контрольных точек и плоскостей дополнительно описаны в Таблице 1 и на Рисунках 1B и 2B с тремя основными плоскостями: MidFace (MF), Вертикальная плоскость (VP) и Горизонтальная плоскость (HP).

Рис. 2.

A. Базовая кривая, построенная на основе 6 контрольных точек (от C1 до C6) лица объекта. B. Базовая кривая, прикрепленная к поверхности, затем переведенная копия и базовый фильтр. C. Вид спереди специальной маски для лица после функции чердака. D. Вид сбоку на прозрачную маску для лица.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243388.g002

Шаг 3: Конструкция базовых компонентов. Для построения основной части маски требуются два базовых компонента: контурная кривая и основание фильтра.Шесть указанных контрольных точек в таблице 1 используются для построения контурной кривой. Эта кривая является основой маски и гарантирует плотное прилегание к лицу, поскольку она ограничена прикреплением к поверхности лица (рис. 2A).

База фильтра была получена из публичной онлайн-библиотеки с открытым исходным кодом в виде файла Standard Tessellation Language (STL) [10]. Он был импортирован в проект, затем перемещен в плоскость, параллельную вертикальной плоскости (VP), и проходил через точку, перемещенную вперед на 20 мм от кончика носа (Ntp).

Шаг 4: Построение маски. Чтобы обеспечить дополнительное пространство на спине носа, копия базовой контурной кривой перемещается вперед на половину расстояния между Ra и Ntp (Рис. 2B). Затем функция loft используется для построения поверхностей от базовой кривой к смещенной кривой и от смещенной кривой к основанию фильтра. Основу маски присваивается толщина 2 мм. Затем создается мягкий круговой ободок путем вычитания тела маски из круглого лофта, примененного к базовой кривой.Эта регулировка обода будет способствовать удобству ношения (рис. 2C и 2D).

Шаг 5: Завершение маски. К корпусу маски прикреплены четыре соединительных элемента, как показано на рис. 3A. Маску можно персонализировать, добавив метку, содержащую идентификационный номер пользователя. Затем маска экспортируется как файл формата STL для печати. Мягкий круглый обод также экспортируется как отдельный файл STL. На рис. 4 представлен псевдокод предложенного алгоритма проектирования от шага 2 до шага 5, где все эти шаги полностью автоматизированы без вмешательства пользователя.Следует отметить, что некоторые значения могут быть скорректированы по результатам тестирования. В тексте указаны основные переменные.

Маска 3D печать и сборка

Семь частей напечатаны, как показано на рис. 3A: 1. Шайба; 2. Мягкий ободок; 3. Маска для тела; 4. Решетка; 5. Внутренняя крышка фильтра; 6. Наружная крышка фильтра; 7. Женский. Все компоненты были напечатаны с использованием Objet Connex 350 (Stratasys, Eden Prairie, MN USA), 3D-принтера polyjet с толщиной слоя 30 мкм из твердого прозрачного материала (VeroClear), и только мягкий обод был напечатан на резиноподобном мягком прозрачном материале (Tango +). ).Этот материал лучше всего стерилизовать с помощью газовой плазмы, как описано Shaheen et al. [11].

Эта система блокировки с винтовым приводом собирается в том же порядке, что и на рис. 3A. Сначала шайба вставляется в отверстие маски и фиксируется. Затем на шайбу навинчивается решетка, чтобы закрепить шайбу на маске. Внутренняя крышка вставляется в шайбу, за ней следует фильтр и внешняя крышка. Наконец, охватывающая часть навинчивается на шайбу, чтобы закрыть систему.

Испытуемым были напечатаны три маски и проведена субъективная оценка: 1.Специальная маска для лица в соответствии с предложенным дизайном. 2. Универсальная конструкция маски с винтовой системой фиксации [12]. 3. Универсальная конструкция маски с защелкивающейся системой фиксации (рис. 3B).

Результаты

Дизайн маски для лица и универсальный дизайн маски

Специальная маска для лица была идеально подогнана к контурам лица (рис. 5A). Мягкая круглая кромка не только обеспечивала дополнительный комфорт, но и способствовала лучшему закрытию маски, поскольку она построена на основе изгиба контура.При совмещении маски с очками проблем не возникло, поле зрения было четким.

Неся универсальную маску (рис. 5В), доброволец выразил дискомфорт в области спинки носа и щек. Основание маски не могло одновременно подходить к области подбородка и носа, что приводило к зазору между маской и кожей. Верхняя часть маски частично закрывала поле зрения и не позволяла удобно носить очки.

Система блокировки фильтра с винтовым креплением и зажимом

Маска с защелкивающейся системой фиксации, удерживающая фильтр, была хрупкой и сломалась, когда ее разобрали для замены фильтра (рис. 3B).Поэтому мы приняли конструкцию системы блокировки винтового привода (рис. 3A), которая проста в сборке, надежна для многократного использования, что увеличивает срок службы. Кроме того, эта конструкция фильтра не зависит от корпуса маски, что позволяет перепечатывать любую деталь в случае ее повреждения.

Обсуждение

В этой статье мы представили автоматический подход к созданию 3D-маски для лица. Автоматизация дизайна маски в соответствии с индивидуальными чертами лица позволяет производить массовое производство с гарантией оптимальной защиты и комфорта.Использование универсальной конструкции способствует быстрому изготовлению, но не обеспечивает полной герметизации носа и рта. Помимо снижения комфорта, положение очков также может быть затруднено, если дизайн не отрегулирован. С другой стороны, полностью ручное создание маски трудоемко и требует много времени, что затрудняет быстрое внедрение в кризисной ситуации.

Согласно субъективной оценке, напечатанная на 3D-принтере маска для лица была более удобной и обеспечивала эффективное закрытие носа и рта.Ношение средств защиты глаз необходимо для предотвращения попадания капель; поэтому важно, чтобы маску можно было легко сочетать с очками. Необходимы дополнительные объективные тесты на подгонку маски, которые являются частью текущих исследований. Система блокировки фильтра с винтовым приводом легко интегрируется в конструкцию маски и облегчает замену отдельной детали, когда может произойти повреждение.

Создание маски, предложенное в этой статье, может быть полностью автоматическим. Некоторые значения были выбраны таким образом, чтобы гарантировать минимальное вмешательство пользователя.Тем не менее, рекомендуется разрешить некоторую степень взаимодействия дизайнера с возможностью ручной настройки. Предлагаемый метод позволяет проектировщику перемещать контрольные точки и корректировать базовый контур в соответствии с особыми требованиями, например чтобы избежать поражения кожи. Можно выбрать различные контрольные точки или создать альтернативные контрольные плоскости, чтобы адаптировать проект в соответствии с характеристиками конкретной популяции. Следовательно, этот метод следует рассматривать как руководящую стратегию, позволяющую сделать возможным полностью автоматическое проектирование при сохранении достаточного взаимодействия с проектировщиком.

Можно утверждать, что эта реализация была основана на коммерческих инструментах (пакеты программного обеспечения и камера для обработки изображений). Однако другие программные пакеты с открытым исходным кодом могут реализовать тот же подход, следуя предоставленному псевдокоду. Авторы выбрали псевдокод, потому что он не зависит от среды и облегчает программирование другим разработчикам независимо от используемого языка. Во-первых, анатомические ориентиры были автоматически предоставлены из программного обеспечения Vectra, но это можно было решить, реализовав алгоритм, предложенный Codari et al.для компьютерной аннотации цефалометрических ориентиров для трехмерных данных [13]. Более того, этот шаг не требует много времени, так как нужно всего девять ориентиров, и его можно разместить вручную. Точность нанесения цефалометрических ориентиров находится в диапазоне ошибок 2 мм, что несущественно для конструкции маски [14]. Во-вторых, с появлением сценариев с использованием Python ряд программного обеспечения с открытым исходным кодом, например Blender (Blender Foundation, Амстердам, Нидерланды), предлагают возможность создания сценариев для облегчения и автоматизации процесса проектирования.В-третьих, трехмерная стереофотограмметрия в настоящее время широко используется при различных медицинских процедурах, таких как челюстно-лицевая хирургия, ортодонтическое лечение, пластическая хирургия и т. Д. Это трехмерное сканирование лица также может быть реализовано с помощью трехмерного лазерного сканирования, которое включено в ряд систем компьютерной томографии с коническим лучом [ 9]. Кроме того, используя высокотехнологичные смартфоны и специальные приложения, можно сделать трехмерную фотографию, как описано Свенненом и др. [15].

Несмотря на то, что основное внимание в этой работе было уделено дизайну, полностью функционирующая маска не зависит исключительно от дизайна, даже если он играет важную роль.Перед использованием этих 3D-масок на практике необходимо должным образом изучить другие факторы, такие как токсичность печатного материала. В этой статье мы использовали технологию polyjet, которая обеспечивает резиново-подобные и твердые материалы, которые можно печатать одновременно. Однако мы решили распечатать компоненты отдельно перед сборкой полной маски, чтобы упростить процедуру с использованием 3D-принтеров, которые могут печатать только один материал за один раз. В качестве альтернативы предлагаемой нами процедуре можно было также напечатать только твердые компоненты и заменить мягкий обод имеющейся в продаже лентой с мягкими краями.Необходимо уточнить, подходит ли напечатанная маска для непрерывного и комфортного дыхания. Поэтому авторы планируют изучить другие 3D-принтеры, которые можно было бы использовать для создания сельскохозяйственных лабораторий, со следующими свойствами: 1. Достаточный размер лотка для печати соответствует требуемой производственной мощности. 2. Печатные материалы, которые считаются подходящими и нетоксичными. 3. Желательно иметь возможность печатать на мягких и твердых материалах, не обязательно одновременно. 4. Бюджетный, точность не менее 120 мкм [16].Еще одним важным фактором является фильтр, мы рекомендуем использовать одноразовые фильтры, соответствующие качеству FFP2 (N95) и FFP3 (N99). Предлагаемая конструкция может быть адаптирована к любой форме и размеру используемых фильтров и может содержать различные типы фильтров. В рамках текущего исследования будет проводиться тщательное тестирование в соответствии с Европейским стандартом («Респираторные защитные устройства — фильтрующие полумаски для защиты от частиц — Требования, тестирование, маркировка» — EN 149 + A1 (2009)) и с европейскими характеристиками. испытания многоразовых масок с отдельными фильтрами (EN 1827).Эти исследования должны выявить, какие фильтры подходят и соответствуют стандартам EN 149. Кроме того, плотность закрытия маски будет оцениваться в соответствии с требованиями, касающимися утечки. Конкретные испытания описаны в директивах EN 149 + A1.

Для оптимальной безопасности напечатанную на 3D-принтере маску следует стерилизовать. Чтобы гарантировать длительный срок службы маски, важно проверить деформацию материала после стерилизации. Для этого 3D-принтера polyjet ранее были исследованы паровое тепло и газовая плазма, и после паровой термической стерилизации были обнаружены деформации [11].После того, как 3D-принтер пройдет вышеупомянутые тесты, будут протестированы различные методы стерилизации, чтобы достичь наилучшего метода стерилизации для конкретного материала для 3D-печати.

Заключение

Автоматическое производство масок и масок для лица возможно благодаря технологии CAD-CAM, которая обеспечивает удобную и долговечную альтернативу обычным маскам. Внедрение в клиническую практику и повседневное использование требует дополнительных исследований наиболее подходящего печатного материала, техники стерилизации и соответствия международным нормам.

Ссылки

1. 1. Цзоу Л., Жуань Ф., Хуанг М., Лян Л., Хуанг Х., Хун Зи и др. Вирусная нагрузка SARS-CoV-2 в образцах верхних дыхательных путей инфицированных пациентов. N Engl J Med. 2020; 382 (12): 1175–7. pmid: 32101656
2. 2. Lu C, Liu X, Jia Z. Нельзя игнорировать передачу 2019-nCoV через глазную поверхность. Ланцет [Интернет]. 2020; 395 (февраль): e39. Доступно по ссылке: https://doi.org/10.1016/ S0140? 6736 (20) 30313-5
3. 3. Пэн X, Сюй X, Ли Y, Cheng L, Zhou X, Ren B.Пути передачи 2019-nCoV и меры контроля в стоматологической практике. Int J Oral Sci [Интернет]. 2020; 12 (9): 1–6. Доступно по ссылке: https://doi.org/10.1038/s41368-020-0075-9 pmid: 32127517
4. 4. Циммерманн М., Нкенке Э. Подходы к ведению пациентов в челюстно-лицевой хирургии во время пандемии COVID-19. J Черепно-челюстно-лицевая хирургия [Интернет]. 2020; Доступно по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.jcms.2020.03.011 pmid: 32303420
5. 5. Тирупати Р., Бхаратидасан К., Палабиндала V, Салим С.А., Ат-Тауфик Дж.А.Всесторонний обзор применения масок и проблем во время пандемии COVID-19. Le Infez Med [Интернет]. 2020; 28 (приложение 1): 57–63. Доступно по ссылке: http://europepmc.org/abstract/MED/32532940 pmid: 32532940
6. 6. Милн С., Гефен А., Алвес П., Чипранди Дж., Койер Ф., Узей К. и др. Международный консенсус по поводу пролежней, связанных с устройствами: Br J Nurs. 2020; 29 (5). pmid: 32167820
7. 7. Джо П.С., Шум ПК, Браун Д.В., Лунгу СТ. Новый метод проектирования и изготовления недорогих прототипов лицевых панелей.J Occup Environ Hyg. 2014; 11 (10): 665–71. pmid: 24678661
8. 8. Маковски К., Окраса М. Применение 3D-сканирования и 3D-печати для проектирования и изготовления индивидуальных лицевых масок: пилотное исследование. Работа. 2019; 63 (1): 125–35. pmid: 31127750
9. 9. Ayaz I, Shaheen E, Aly M, Shujaat S, Gallo G, Coucke W и др. Точность и надежность двумерной фотографии по сравнению с трехмерной визуализацией мягких тканей. Imaging Sci Dent. 2020; 50 (1): 15–22. pmid: 32206616
10. 10.Маска COVID-19 [Интернет]. Доступно по ссылке: https://cults3d.com/en/3d-model/various/covid-19-mask-infoarquitecturaimpresa
11. 11. Шахин Э., Алхелвани А., Ван Де Кастил Э, Политис С., Джейкобс Р. Оценка изменений размеров 3D-печатных моделей после стерилизации: пилотное исследование. Open Dent J. 2018; 12 (Suppl-1, M3): 72–9. pmid: 29492172
12. 12. МАСКА COVID-19 (ПРОСТОТА ПЕЧАТИ, БЕЗ ПОДДЕРЖКИ, ТРЕБУЕТСЯ ФИЛЬТР) [Интернет]. Доступно по адресу: https: // cults3d.com / en / 3d-model / tool / covid-19-mask-easy-to-print-no-support-filter-required
13. 13. Codari M, Caffini M, Tartaglia GM, Sforza C, Baselli G. Компьютерная аннотация цефалометрических ориентиров для данных КЛКТ. Int J Comput Assist Radiol Surg. 2017; 12 (1): 113–21. pmid: 27358080
14. 14. Титис И., Лаубингер М., Келлер Т., Хертрих К., Хиршфельдер У. Повторяемость и воспроизводимость ориентиров — исследование с помощью трехмерной компьютерной томографии. Eur J Orthod. 2012. 34 (3): 276–86.pmid: 21566086
15. 15. Свеннен GRJ, Pottel L, Haers PE. Изготовленные на заказ 3D-печатные маски для лица на случай пандемических кризисных ситуаций при отсутствии коммерчески доступных масок FFP2 / 3. Int J Oral Maxillofac Surg [Интернет]. 2020; 1–5. Доступно по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.ijom.2020.03.015 pmid: 31296436
16. 16. Shujaat S, Shaheen E, Novillo F, Politis C, Jacobs R. Точность слепков, полученных с помощью компьютерной томографии с коническим лучом: сравнительное исследование. J Prosthet Dent [Интернет].2020; 1–8. Доступно по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.prosdent.2019.11.021 pmid: 32044107

Изготовление лицевых щитков, аксессуаров для масок и других инструментов для борьбы с коронавирусом, напечатанных на 3D-принтере

Самодельная тканевая маска для лица с клипсой, напечатанной на 3D-принтере.

Мне пришлось пойти в супермаркет — один из немногих магазинов, которые все еще открыты в городе, где я остановился во время пандемии коронавируса, — но мои средства личной защиты были не очень хороши.

Моя мама, опытная лоскутная мастерская, ремесленник и творческий типаж, начала изготавливать тканевые маски для лица на одолженной высококлассной швейной машине Bernina, и, поскольку она использовала остатки ткани для рукоделия, рисунки и цвета были по крайней мере смелыми.

Сейчас играет: Смотри: Как сделать собственное защитное снаряжение от коронавируса на …

7:47

Но у первой партии были длинные тканевые завязки. Они были в порядке, но никогда не чувствовали себя особенно защищенными, и их было почти невозможно отрегулировать, не развязав и не натянув маску заново.Для второй волны она нашла резинку, чтобы сделать ушные петли, как на хирургической маске, но резинка была толстой и жесткой, поэтому ушная петля идеального размера для ушей одного человека не работала на другом.

Но были и другие варианты, и я не имею в виду заказ труднодоступных профессиональных масок для лица. Интерес к 3D-печати в домашних условиях возобновился, поскольку принтеры можно использовать для изготовления простых средств защиты от COVID-19. Крупные компании с десятками или даже сотнями профессиональных 3D-принтеров производят детали защитных экранов и зажимы для масок, так же как и малые предприятия с несколькими принтерами и даже отдельные лица с одним устройством.

И все же, несмотря на то, что я был активным любителем 3D-печати, я остался в стороне от этой новой полезной тенденции. 3D-принтеры, которые я обычно использовал, были запрещены в лаборатории CNET Maker Lab в подвале нашего офисного здания, закрытого ставнями.

3D-печать маски для лица, покадровая съемка.

Новое оборудование

После нескольких недель удаленной работы я смог доставить два новых 3D-принтера и сразу же настроить их, чтобы попробовать производить самодельные СИЗ.

Это были Da Vinci Jr. 1.0 A Pro и Da Vinci Mini W Plus от XYZprinting, тайваньского производителя популярных 3D-принтеров начального уровня. Mini W Plus действительно начального уровня (менее 200 долларов), но из коробки он работает только с проприетарной нитью (продается отдельно NFC-метка, открывающая доступ к сторонним материалам для печати. ​​

The Jr. 1.0 A Pro Модель была хорошим шагом вперед за 449 долларов или 579 долларов с дополнительным упрочненным соплом для специальных материалов и лазерным гравером (который у меня еще не было возможности попробовать).Мне понравилась большая платформа для печати 5,9 на 5,9 дюйма (150 на 150 мм), но, опять же, использование нити без XYZ было проблемой. Мне не нужно было делать джейлбрейк принтера, но мне пришлось установить катушку с нитью AmazonBasics PLA снаружи, так как она не поместится на проприетарной внутренней катушке. Вы можете прочитать больше о моих аппаратных впечатлениях от этого и других недорогих 3D-принтеров здесь.

Зажим для эластичных масок, напечатанный на 3D-принтере.

Средства ухода за ушами для масок

Мои первые отпечатки были простыми крючками, которые подходили к эластичным ремням на многих самодельных тканевых масках.Некоторые называют их «ушными вкладышами», и на Thingiverse, Cults3D и других сайтах, на которых размещены файлы 3D-принтеров, доступны десятки различных дизайнов. Тот, который мне больше всего понравился, находится здесь.

Glowforge, производящая превосходный одноименный лазерный резак / гравер, имеет программу для изготовления и распространения ушных вкладышей, вырезанных лазером из акрила, с необходимыми файлами и инструкциями, расположенными здесь.

Новый зажим для ремня тканевой маски.

Зажимы для ремня маски

Но резинку бывает трудно найти, даже Amazon в основном отсутствует в наличии.Так что большинство масок, которые делают на моем кухонном столе, имеют длинные тканевые ремешки. Эти двухсекционные зажимы легко печатаются и надежно прикрепляются к тканевым ремням. После закрепления они упростили надевание и снятие тканевой маски.

Верхняя часть лицевого щитка, напечатанная на 3D-принтере, с добавленным прозрачным пластиковым козырьком.

Маски для лица

Есть много конструкций лицевых щитков, но все они, по сути, представляют собой оголовье с возможностью прикрепления прозрачного пластикового листа к передней части.Это самодельные версии простых масок для лица, которые часто сочетаются с бумажными масками в больницах, и добровольцы производят их большими партиями для распространения на месте, поскольку они печатаются относительно быстро.

Вот конкретная модель, которая мне понравилась больше всего из горстки, которую я пробовал напечатать. Благодаря выступам на верхнем крае я смог взять прозрачный пластиковый материал и с помощью простого дырокола прикрепить его.

Файл CAD и напечатанный на 3D-принтере прототип инструмента для открывания дверей и нажатия кнопок.

Инструменты для (не) прикосновения

Еще одна популярная категория — инструменты для открывания дверей, нажатия кнопок и других повседневных задач. Большинство из них выглядят как маленькие крючки для альпинизма (или, возможно, очень сложные открывалки для бутылок). Изогнутые концы хороши для длинных дверных ручек, не столько для круглых дверных ручек, и у многих есть указатели для работы с банкоматами, кнопки лифта и некоторые виды сенсорных экранов (чувствительные к давлению резистивные, непроводящие емкостные экраны).

Некоторые популярные модели можно найти здесь и здесь. Я попытался создать свою собственную версию, рассчитанную на максимальную силу и полезность. Работа над ним все еще продолжается, но вы можете попробовать ее здесь.

Как вы можете помочь

Есть много организаций, которые хотят помочь объединить волонтеров с организациями, которым требуется оборудование, напечатанное на 3D-принтере. Например, мой коллега Рич Браун печатал защитные маски для лица без помощи рук для группы волонтеров в Кентукки.