3D tlačiarne pomocná ruka v čase pandémie koronavírusu

Ako môže pomôcť 3D tlač v boji proti koronavírusu

Široký záber použitia 3D tlačiarní v rôznych odvetviach sa v súčasnej dobe rozšíril o významnú pomoc v boji proti koronavírusu. Presnejšie v ochrane proti nakazeniu ochorením na vírus Covid19, ktorý sa rozšíril do celého sveta. Pandémia takých rozmerov zaskočila doslova celý svet. Nikto napriek dobrej vybavenosti ochranných pomôcok nebol pripravený, na tak veľký rozsah a dobu trvania. Ochranných pomôcok je bohužiaľ stále nedostatok a najväčší deficit pociťujú práve zamestnanci v prvej línii. Tými sú zdravotníci, ale aj ochranné zložky, polícia, hasiči. Kým v domácnostiach si začali ľudia šiť látkové ochranné rúška, pre zdravotníkov je takáto ochrana nedostačujúca. Tu sa prejavila solidarita užívateľov 3D tlačiarní, ktoré svoje zariadenia začali využívať k tlači ochranných respirátorov a štítov pre zdravotníctvo. Okrem rôznych spoločností, podali pomocnú ruku aj univerzity, ktoré vlastnia 3D tlačiarne pre študijné účely. Internetom sa začali šíriť voľne dostupné predlohy pre tlač týchto ochranných pomôcok. Aj my sme vyskúšali, ako sa dá vytlačiť ochranný respirátor v domácnosti na bežnej 3D tlačiarni.

Odkiaľ čerpať inšpiráciu na model respirátora

V databáze užívateľov 3D tlače je množstvo modelov respirátorov a ochranných štítov, ktoré sú voľne dostupné. Táto databáza ponúka nápady širokej verejnosti. Modely si môžete stiahnuť napríklad z týchto voľne dostupných databáz na Copper3D alebo 3dnatives.

foto zdroj: 3dnatives

Ak ste našli model, ktorý by ste chceli vytlačiť stačí stiahnuť súbor vo formáte STL. Prehrať si ho môžete v programe 3Skicár, ktorý je súčasťou operačného systému Windows 10. Pokiaľ ste šikovný a viete pracovať s 3D objektmi, môžete si 3D model vytvoriť aj sami v niektorom z 3D programov. Ak už máte 3D model respirátora, ten musíte skonvertovať ešte do G-kódu pomocou konvertora. Použiť môžete Slic3r alebo Cura konvertor. G-kód už je rozpoznateľný pre 3D tlačiareň. Po skopírovaní na SD kartu alebo pomocou pripojeného notebooku, pc ho môžete použiť v 3D tlačiarni. Presne tak sme postupovali aj my pri vytlačení 3D respirátora v domácnosti.

Samotná 3D tlač po úspešnom nastavení, by už mala prebiehať hladko. Pracovný čas, ktorý je potrebný pre tlač závisí od obťažnosti 3D modelu. Zložitejší model zaberie aj niekoľko hodín. Po tlači 3D modelu ho musíte ešte očistiť a pri modeli, ktorý sa tlačí s prázdnymi miestami je potrebné vylomenie podporných miest a finálne očistenie modelu.

Tlačíme respirátor doma na 3D tlačiarni

Po nastavení 3D tlačiarne, ktorú sme použili už samotná tlač prebiehala bezproblémovo. Tlačili sme to z najbežnejšieho PLA materiálu. Pre domáce použitie je to dostatočné. Pre komerčne použitie hrajú rolu aj vlastnosti, ako anti-bakteriálnosť a možnosť sterilizácie a dezinfekcie. Napríklad ABS plast sa rozpúšťa acetónom a nevieme, ako presne odoláva ethanolu a metanolu v dezinfekciách. Vytlačiť náš model 3D respirátora trvalo približne 3 hodiny. Čas závisí od tlačiarne a použitej trysky, výplne. Je to neefektívny spôsob oproti hromadnej výrobe, ak ma niekto vstrekovacie lisy, tak dokáže denne vyprodukovať tisíce. My sme vytlačili 2 ks respirátora, len pre potrebu testu. Model nášho respirátora zahŕňa aj odnímateľnú časť pre vloženie filtra. Použili sme bežné odlíčovacie tampóny, ktoré presne zapadli aj keď ich účinnosť je otázna. Na fórach ľudia odporúčali viac vrstiev gázy, hygienické vreckovky alebo špeciálne antibakteriálne tkanivo až po kvalitné filtre. Po vytlačení a opracovaní sme dostali jeden plochý kus. Ten sme nasledovane ponorením do horúcej vody vytvarovali na tvári. Teplom sa materiál veľmi dobre tvaruje. Výsledný produkt by síce nevyhral súťaž krásy, ale použiteľný je. Napriek tomu, že je náš respirátor použiteľný, našli sme niekoľko negatívnych stránok. Materiál z ktorého sme tlačili po vytvarovaní vykazoval miernu vôľu v tesnení. Tento materiál nebol príliš vhodný. Po dlhšom nosení nepríjemne pôsobil na pokožku. Filtre by museli byť kvalitné, aby ochrana spĺňala svoj účel. A spôsob čistenia po použití je obmedzený na umývanie v mydlovej vode. Každopádne aj doma sa dá vytlačiť respirátor.

(Materiál je horúci, ale nie tak aby sa nedal pomaly vytvarovať, pozor však na teplotu)!

Respirátory, ochranné štíty pre ľudí v prvej línii

Tlač 3D respirátorov a ochranných pomôcok je dobrý krok, ako pomôcť ľudom hlavne v prvej línii. Ak sú univerzity, inštitúcie a spoločnosti, ktoré dokážu tlačiť väčšie množstvo a hlavne z materiálov, ktoré spĺňajú prísne ochranné a hygienické kritéria je to veľká pomoc. Pri samotnom vytvorení modelu a 3D tlači je potrebné dodržať množstvo takých kritérií. Nielen z hľadiska materiálu, ale aj dobrého utesnenia, antibakteriálnosti a kvality filtra. Získať certifikáciu nie je ľahké, hlavne pri respirátoroch. Pri ochranných štítoch je situácia trochu lepšia. Ale aj tam však musia byť dodržané určité podmienky pri výrobe, kritéria, ktoré musí takáto ochrana spĺňať. Ide hlavne o prísne zdravotné a bezpečnostné protokoly, akými sú zdravotná nezávadnosť materiálu a možnosť sterilizácie takýchto štítov a ich častí.

Spoločnosť Prusa Research, známi český výrobca 3D tlačiarní sa zapojil do výroby ochranných štítov, z ktorých už niektoré prešli overením a schválením. Po úspešných testoch by sa tak mali dostať medzi zdravotníkov. Navyše spoločnosť chce ponúknuť svoj dizajn ochranného štítu na tvár aj iným spoločnostiam, ktoré by mali záujem takého štíty vyrábať. Samozrejme s dodržaním všetkých bezpečnostných protokolov.

Spoločnosť HP sa zapojila do 3D tlače respirátorov 

Medzi prvými veľkými spoločnosťami, ktorá zareagovala je HP. Spolu so svojimi globálnymi partnermi začala vyrábať respirátory aj bezdotykové pomôcky na otváranie dverí. Do celého projektu boli zapojení experti chémie, informatiky, kybernetiky a robotiky, ktorí vyvivunili špeciálny model respirátora pre 3D tlačiarne z portfólia spoločnosti HP. Významnou mierou prispeli experti z Českej Republiky. Testy a prísne kvalitatívne aj zdravotné overovanie je samozrejmosťou. Prvé produkty, ktoré sa už dostali po overovaní do výrobného  procesu 3D tlače sú respirátory, bezdotykové otvárače dverí, špeciálne spony na úchyt ochrannej masky a celotvárové štíty. Spoločnosť HP testuje ďalšie výrobky, ktoré by mohli pomôcť pacientom odkázaných na pľúcnu ventiláciu. Ide o špeciálne diely vytlačené 3D tlačiarňou, ktoré sa použijú pre masku s mechanickým vakom. Ten by mal pomôcť pri krátkodobej núdzovej ventilácii pre pacientov s Covid19. Spoločnosť HP a jej partneri sprístupnili na webovej stránke HP pre voľné stiahnutie, už overené návrhové súbory pre množstvo súčiastok, ktoré nevyžadujú komplexné zostavenie. Majitelia 3D tlačiarní série HP Jet Fusion 4200 sa môžu zapojiť do výroby respirátorov CIIRC RP95-3D. Ide o respirátor s certifikátom, ktorý vlastní výskumný tým CIIRC ČVU, ktorý tento prototyp pokročilého respirátora vyvinul za týždeň. Spĺňa stupeň ochrany typu  FFP3. Môže sa používať opakovane vďaka overeným postupom sterilizácie a dezinfekcie. Dokonca môžete tento respirátor okrem parnej sterilizácie, dezinfikovať roztokom na báze alkoholu s 85 % podielom ethanolu.

V boji s ochorením Covid19 je každá pomoc dobrá. Vďaka technológii 3D tlače môžu aj majitelia 3D tlačiarní pomôcť. A nielen oni, ale všetci ktorí spolupracujú na vývoji a testovaní bezpečnosti ochranných pomôcok.