Impresión 3D para luchar contra el COVID-19

Ante la situación de emergencia actual que se está viviendo debido a la propagación del coronavirus COVID-19 están surgiendo grandes iniciativas y soluciones desde la solidaridad y la innovación, especialmente para paliar la escasez de material sanitario y de equipos de protección individual (EPIs).

Desde el sector de la impresión 3D, son muchos los ingenieros y fabricantes de materiales que, junto con especialistas médicos, trabajan para diseñar modelos de EPIs (equipos de protección individual) que ayuden a preservar la salud de los sanitarios y a facilitar su labor, así como en el desarrollo de distintos prototipos como válvulas, conectores de respiradores o respiradores asistidos y otros dispositivos que ayuden a mitigar la escasez de material sanitario.

Además, muchas comunidades de makers han puesto en marcha sus impresoras 3D para fabricar estos dispositivos. En España ha surgido la iniciativa Coronavirus Makers, una plataforma sin ánimo de lucro con miles de voluntarios. Se pueden encontrar iniciativas similares en países como Alemania, Italia, Chile, Argentina o Colombia.

A continuación recopilamos varios diseños de equipos de protección y material sanitario que se han puesto a disposición pública de manera gratuita desde distintas empresas y asociaciones, y se pueden descargar en formato STL e imprimir en prácticamente cualquier impresora FDM.

Se debe tener en cuenta que algunos de los modelos no están homologados ni aprobados por las autoridades sanitarias correspondientes y que, dependiendo de cada zona o país, los requisitos de fabricación para lograr esta homologación podrían variar.

Mascarillas

Tanto en plataformas de recursos para impresión 3D como en diversas páginas de empresas del sector 3D se están compartiendo distintos modelos de mascarillas para su impresión 3D en cualquier tipo de impresora 3D FDM.

Se debe recalcar que estas mascarillas, a excepción de que se tengan los filtros necesarios, únicamente sirven como barrera física ante el virus, además de ayudar a no propagarlo en caso de estar contagiado.

Hace unos días compartimos el diseño de mascarilla Nanohack desarrollada por el equipo de Copper3D y que recientemente ha compartido la actualización del diseño de dicha mascarilla: NanoHack 2.0, con una estructura monobloque, fuerte y hermética, que se debe fabricar con los filamentos antibacterianos PLActive y MDFlex para proporcionar la máxima protección contra el entorno externo.

PLActive es un polímero reciclable y biocompatible que contiene un nanocompuesto de cobre que ha mostrado propiedades antimicrobianas.

Gracias a su diseño, NanoHack 2.0 es un dispositivo que ofrece protección contra partículas en el aire y evita la propagación de líquidos que contaminan las vías respiratorias. NanoHack utiliza como sistema de filtración el mismo material utilizado en mascarillas quirúrgicas (polipropileno no tejido). Para lograr una protección óptima, se recomienda utilizar un filtro de polipropileno no tejido de triple capa. Este filtro va incrustado en la mascarilla. Así, según diversos estudios, se logra una eficiencia de filtración del 96.4 % para microorganismos de 1 micra y del 89.5 % para microorganismos de 0.02 micras.

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Pantallas

Se pueden encontrar infinidad de modelos de viseras y pantallas en la red. Prusa ha desarrollado varios prototipos, que ha verificado con el Ministerio de Salud Checo. Finalmente, han presentado dos versiones de pantalla: RC1 y RC2.

Este diseño de pantalla consta de una estructura rígida a la que se le incorpora una lámina plástica flexible y transparente de acetato. La estructura rígida se imprime en 3D y posteriormente se adapta la lámina plástica de acetato a modo de pantalla. La versión RC1 permite imprimir más piezas en un mismo proceso de impresión, mientras que la versión RC2 proporciona una protección ligeramente más alta y es más cómoda de llevar.

Como pantalla, en el prototipo se utiliza una lámina de PETG de 0.5 mm de espesor, aunque pueden utilizarse otros materiales transparentes y flexibles con un grosor similar como láminas de acetato transparente.

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Se recomienda imprimir en 3D con PETG con un relleno del 30 %, aunque se pueden utilizar otros materiales como PLA o ABS. Para poder entregarlas en los centros sanitarios es imprescindible esterilizarlas aplicándoles un baño de agua con lejía (Proporción 50:1) y posteriormente aclararlas con agua. De esta manera no conllevarán riesgo de posibles transmisiones indirectas para el personal sanitario.

Respiradores y válvulas

Ante la escasez de respiradores autónomos, varios grupos de ingenieros, en colaboración con distintas instituciones y personal sanitario, están desarrollando prototipos y fabricando las distintas piezas que los componen mediante impresión 3D.

Es el caso del Consorcio de la Zona Franca de Barcelona que, junto HP, Leitat, y SEAT, han desarrollado un prototipo de respirador utilizando impresión 3D para la fabricación de sus piezas y aprovechando elementos como el motor del limpiaparabrisas de un coche. Este dispositivo se ha bautizado como OxyGEN y ya ha sido validado por expertos del hospital Parc Taulí de Sabadell. Una de las ventajas de este dispositivo es que su producción es escalable.

Otra posible solución que se plantea es la de utilizar adaptadores que permitan utilizar un mismo respirador para varios pacientes, como el conector “H” que ha desarrollado Copper3D. Un diseño que minimiza el volumen de espacio muerto y evita la posible fuga de aire debida a conexiones innecesarias. Copper 3D recomienda la impresión 3D de este dispositivo utilizando PLActive, por sus propiedades antibacteriales y su biocompatibilidad.

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En varios hospitales se denota la falta de algunos elementos importantes relacionados con los respiradores y necesarios cuando se trata a un paciente con complicaciones respiratorias. Es el caso de la válvula Venturi, utilizada para regular la concentración de oxígeno que se le introduce al paciente a través del respirador.

Existen varios diseños a disposición de los usuarios, como éste procedente de la plataforma Cults.

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Otros dispositivos

Además de EPIs y dispositivos específicos para el tratamiento de pacientes afectados por el COVID-19, se están desarrollando distintos útiles para evitar el contagio por contacto indirecto al que cualquier persona se ve expuesto en su actividad diaria (manillas de puertas y ventanas, botones de ascensores, etc.).

El anillo StopCovid-19 es un anillo fácil de imprimir, diseñado para pulsar interruptores y botones sin tocarlos físicamente.

Descargar STL desde Cults

Empresas como Materialise han desarrollado un dispositivo para acoplar en las manillas de las puertas, y así poder abrirlas sin necesidad de utilizar las manos. En su web se pueden descargar de forma gratuita distintas versiones de este útil, adaptadas a distintos formatos de manillas (cilíndricas, rectangulares, circulares, etc.).

Descargar STL desde Materialise

Combinando la utilidad de los dos anteriores, se encuentra LU-Touch: Un útil de apertura y cierre de puertas y ventanas y a la vez pulsador de botones e interruptores. LU-Touch se puede descargar de manera gratuita e imprimir en cualquier impresora 3D FDM. Además, en caso de que no se disponga de impresora 3D, puede adquirirse ya impreso. 

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Gracias al uso de estas herramientas, se posibilita reducir al mínimo la posibilidad de contagios a causa de contactos indirectos en la actividad diaria. Para una mayor seguridad, es necesario desinfectar los útiles siempre después de su uso. Se debe recordar también que el uso de este tipo de útiles no exime de aplicar las reglas de seguridad recomendadas: lavarse las manos regularmente, no tocarse la cara, etc.

Materiales específicos

Entre los materiales específicos para fabricar equipos de protección individual, destacamos el PLActive y MDFlex por sus cualidades antimicrobianas y antivirales.

Este material también se recomienda para la impresión de dispositivos de ampliación y válvulas adaptadas a los respiradores autónomos.

Materiales comunes

Para la fabricación de pantallas o válvulas que, por su utilización, no requieren estar compuestas por materiales biocompatibles o antibacterianos se pueden utilizar materiales básicos en la impresión 3D FDM como pueden ser PLA o PETG; ya que estos elementos no requieren unas propiedades específicas, si bien es cierto que requieren cierta rigidez y no se recomienda utilizar materiales flexibles como Flexfill o FilaFlex.

Con estos archivos de descarga gratuita, cualquier usuario con una impresora 3D FDM y alguno de los materiales citados anteriormente puede aportar su granito de arena para contribuir a frenar la pandemia, tanto mediante la fabricación de equipos de protección individual (EPIs) como mediante otras formas que permitan evitar los contagios a través del contacto indirecto con diversas superficies a los que cualquier persona puede exponerse en su actividad diaria.