Impressão 3D para lutar contra o COVID-19

Ante a situação de emergência atual que se está a viver devido à propagación do coronavirus COVID-19 estão a surgir grandes iniciativas e soluções desde a solidariedade e a inovação, especialmente para paliar a escassez de material sanitário e de equipas de proteção individual (EPIs).

Desde o setor da impressão 3D, são muitos os engenheiros e fabricantes de materiais que, junto de especialistas médicos, trabalham para desenhar modelos de EPIs (equipas de proteção individual) que ajudem a preservar a saúde dos sanitários e a facilitar o seu labor, bem como no desenvolvimento de diferentes protótipos como válvulas, conectores de respiradores ou respiradores assistidos e outros dispositivos que ajudem a mitigar a escassez de material sanitário.

Além disso, muitas comunidades de makers começaram as suas impressoras 3D para fabricar estes dispositivos. Na Espanha surgiu a iniciativa Coronavirus Makers, uma plataforma sem ânimo de lucro com milhares de voluntários. Podem-se encontrar iniciativas similares em países como Alemanha, Itália, Chile, Argentina ou Colômbia.

A seguir reunimos vários desenhos de equipas de proteção e material sanitário que se puseram ao dispor público de maneira gratuita desde diferentes empresas e associações, e se podem descarregar em formato STL e imprimir em praticamente qualquer impressora FDM.

Deve-se ter em conta que alguns dos modelos não estão homologados nem aprovados pelas autoridades sanitárias correspondentes e que, dependendo da cada zona ou país, os requisitos de fabricação para conseguir esta homologação poderiam variar.

Mascarillas

Tanto em plataformas de recursos para impressão 3D como em diversas páginas de empresas do setor 3D se estão a compartilhar diferentes modelos de máscara para a sua impressão 3D em qualquer tipo de impressora 3D FDM.

Deve-se recalcar que estas máscaras, a exceção de que se tenham os filtros necessários, unicamente servem como barreira física ante o vírus, além de ajudar a não o propagar em caso de estar contagiado.

Há uns dias compartilhamos o desenho da máscara Nanohack desarrollado pela equipa de Copper3D e que recentemente compartilhou a atualização do desenho de dita  máscara: NanoHack 2.0, com uma estrutura monobloque, forte e hermética, que se deve fabricar com os filamentos antibacterianos PLActive e MDFlex para proporcionar a máxima proteção contra o meio externo.

PLActive é um polímero reciclável e biocompatible que contém um nano compósito de cobre que mostrou propriedades antimicrobianas.

Graças ao seu desenho, NanoHack 2.0 é um dispositivo que oferece proteção contra partículas no ar e evita a propagación de líquidos que contaminam as vias respiratórias. NanoHack utiliza como sistema de filtração o mesmo material utilizado em  máscaras quirúrgicas (polipropileno não tecido). Para conseguir uma proteção ótima, recomenda-se utilizar um filtro de polipropileno não tecido de triplo capa. Este filtro vai incorporado na máscara. Assim, segundo diversos estudos, se consegue uma eficiência de filtração do 96.4 % para microrganismos de 1 micra e de 89.5 % para microrganismos de 0.02 micras.

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Ecrãs

Podem-se encontrar infinidad de modelos de viseras e ecrãs na rede. Prusa desenvolveu vários protótipos, que verificou com o Ministério de Saúde Checo. Finalmente, apresentaram duas versões de ecrã: RC1 e RC2.

Este desenho de ecrã consta de uma estrutura rígida à que se lhe incorpora uma lâmina plástica flexível e transparente de acetato. A estrutura rígida imprime-se em 3D e posteriormente adapta-se a lâmina plástica de acetato a modo de ecrã. A versão RC1 permite imprimir mais peças em um mesmo processo de impressão, enquanto a versão RC2 proporciona uma proteção ligeiramente mais alta e é mais cómoda de levar.

Como ecrã, no protótipo se utiliza uma lâmina de PETG de 0.5 mm de espessura, embora podem se utilizar outros materiais transparentes e flexíveis com uma grossura similar como lâminas de acetato transparente.

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Descarregar STL desde Prusa

Recomenda-se imprimir em 3D com PETG com um recheado do 30 %, embora podem-se utilizar outros materiais como PLA ou ABS. Para poder entregar nos centros sanitários é imprescindível esterilizarlas aplicando-lhes um banho de água com lixívia (Proporção 50:1) e posteriormente esclarecê-las com água. Desta maneira não implicarão risco de possíveis transmissões indiretas para o pessoal sanitário.

Respiradores e válvulas

Ante a escassez de respiradores autónomos, vários grupos de engenheiros, em colaboração com diferentes instituições e pessoal sanitário, estão a desenvolver protótipos e fabricando as diferentes peças que os compõem mediante impressão 3D.

É o caso do Consórcio da Zona Franca de Barcelona que, junto HP, Leitat, e SEAT, desenvolveram um protótipo de respirador utilizando impressão 3D para a fabricação das suas peças e aproveitando elementos como o motor do limpiaparabrisas de um carro. Este dispositivo batizou-se como OxyGEN e já foi validado por experientes do hospital Parc Taulí de Sabadell. Uma das vantagens deste dispositivo é que a sua produção é escalável.

Outra possível solução que se propõe é a de utilizar adaptadores que permitam utilizar um mesmo respirador para vários pacientes, como o conector "H" que desenvolveu Copper3D. Um desenho que minimiza o volume de espaço morto e evita a possível fuga de ar devida a conexões desnecessárias. Copper 3D recomenda a impressão 3D deste dispositivo utilizando PLActive, pelas suas propriedades antibacteriales e a sua biocompatibilidad.

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Em vários hospitais denota-se a falta de alguns elementos importantes relacionados com os respiradores e necessários quando se trata a um paciente com complicações respiratórias. É o caso da válvula Venturi, utilizada para regular a concentração de oxigénio que se lhe introduz ao paciente através do respirador.

Existem vários desenhos ao dispor dos utentes, como este procedente da plataforma Cults.

Descarregar STL desde Cults

Outros dispositivos

Além de EPIs e dispositivos específicos para o tratamento de pacientes afetados pelo COVID-19, estão a desenvolver-se diferentes úteis para evitar o contágio por contacto indireto ao que qualquer pessoa se vê exposto na sua atividade diária (manillas de portas e janelas, botões de elevadores, etc.).

O anel StopCovid-19 é um anel fácil de imprimir, desenhado para premer interruptores e botões sem tocá-los fisicamente.

Descarregar STL desde Cults

Empresas como Materialise desenvolveram um dispositivo para acoplar nas manillas das portas, e assim poder as abrir sem necessidade de utilizar as mãos. No seu site podem-se descarregar de forma gratuita diferentes versões deste útil, adaptadas a diferentes formatos de manillas (cilíndricas, retangulares, circulares, etc.).

Descarregar STL desde Materialise

Combinando a utilidade dos dois anteriores, encontra-se LU-Touch: Um útil de abertura e fechamento de portas e janelas e ao mesmo tempo pulsador de botões e interruptores. LU-Touch pode-se descarregar de maneira gratuita e imprimir em qualquer impressora 3D FDM. Além disso, em caso que não se disponha de impressora 3D, pode se adquirir já impresso.

Descarregar STL desde Thingiverse

Graças ao uso destas ferramentas, possibilita-se reduzir ao mínimo a possibilidade de contágios por causa de contactos indiretos na atividade diária. Para uma maior segurança, é necessário desinfetar os úteis sempre após o seu uso. Deve-se lembrar também que o uso deste tipo de úteis não exime de aplicar as regras de segurança recomendadas: lavar-se as mãos regularmente, não se tocar a cara, etc.

Materiais específicos

Entre os materiais específicos para fabricar equipas de proteção individual, destacamos o PLActive e MDFlex pelas suas qualidades antimicrobianas e antivirais. Este material também se recomenda para a impressão de dispositivos de ampliação e válvulas adaptadas aos respiradores autónomos.

Materiais comuns

Para a fabricação de ecrãs ou válvulas que, pela sua utilização, não requerem estar compostas por materiais biocompatibles ou antibacterianos se podem utilizar materiais básicos na impressão 3D FDM como podem ser PLA ou PETG; já que estes elementos não requerem umas propriedades específicas, conquanto é verdadeiro que requerem certa rigidez e não se recomenda utilizar materiais flexíveis como Flexfill ou FilaFlex.

Com estes arquivos de download gratuita, qualquer utente com uma impressora 3D FDM e algum dos materiais citados anteriormente pode contribuir o seu granito de areia para contribuir a frear a pandemia e a alarmante situação que estamos a viver na atualidade.