Impresión 3D: Respuesta Innovadora ante la Escasez de EPI por COVID-19

Ante la actual situación de emergencia que se vive debido a la propagación del coronavirus COVID-19, surgen grandes iniciativas y soluciones desde la solidaridad y la innovación, especialmente para aliviar la escasez de material médico y equipos de protección individual (EPI).

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 EPI que ayuden a preservar la salud del personal sanitario y faciliten su trabajo, así como en el desarrollo de diferentes prototipos como válvulas, conectores de respiradores o respiradores asistidos y otros dispositivos que ayuden a mitigar la escasez de material médico.

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

A continuación compilamos diversos diseños de equipos de protección y material médico que han sido puestos a disposición del público de forma gratuita por diferentes empresas y asociaciones, y pueden descargarse en formato STL e imprimirse en prácticamente cualquier impresora FDM.

Hay que 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 pueden variar.

Mascarillas

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

Hay que recalcar que estas mascarillas, salvo que tengan los filtros necesarios, solo sirven como barrera física contra el virus, además de ayudar a no propagarlo en caso de estar infectado.

Hace unos días compartimos el diseño de la mascarilla Nanohack desarrollada por el equipo de Copper3D y que recientemente compartió la actualización del diseño de dicha mascarilla: NanoHack 2.0, con una estructura monobloque, resistente y hermética, que debe fabricarse con filamentos antibacterianos PLActive y MDFlex para proporcionar la máxima protección frente al entorno exterior.

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 usa el mismo material que las mascarillas quirúrgicas (polipropileno no tejido) como sistema de filtración. Para una protección óptima, se recomienda usar un filtro de polipropileno no tejido de triple capa. Este filtro se inserta en la mascarilla. Así, según diversos estudios, se alcanza una eficiencia de filtración del 96,4 % para microorganismos de 1 micrón y del 89,5 % para microorganismos de 0,02 micrones.

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Pantallas faciales

Se pueden encontrar infinidad de modelos de viseras y pantallas faciales en internet. Prusa ha desarrollado varios prototipos, que han sido verificados con el Ministerio de Sanidad checo. Finalmente, han presentado dos versiones de pantalla: RC1 y RC2.

Este diseño de pantalla consiste en una estructura rígida con una lámina de plástico acetato flexible y transparente. La estructura rígida se imprime en 3D y la lámina de acetato se adapta después como pantalla. La versión RC1 permite imprimir más piezas en el mismo proceso de impresión, mientras que la versión RC2 proporciona una protección ligeramente superior y es más cómoda de llevar.

Como pantalla, el prototipo usa una lámina de PETG de 0,5 mm de grosor, aunque se pueden usar otros materiales transparentes y flexibles con grosor similar, como láminas de acetato transparente.

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Se recomienda impresión 3D con PETG con 30 % de relleno, aunque se pueden usar otros materiales como PLA o ABS. Para entregarlos a centros sanitarios, es esencial esterilizarlos aplicando un baño de agua con lejía (proporción 50:1) y luego enjuagarlos con agua. Así no supondrán 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 diferentes instituciones y personal sanitario, están desarrollando prototipos y fabricando las diferentes piezas que los componen usando impresión 3D.

Este es el caso del Consorcio de la Zona Franca de Barcelona que, junto con HP, Leitat y SEAT, han desarrollado un prototipo de respirador usando impresión 3D para fabricar sus piezas y aprovechando elementos como un motor de limpiaparabrisas de coche. Este dispositivo se ha denominado 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 surge es usar adaptadores que permitan usar el mismo respirador para varios pacientes, como el conector "H" que ha desarrollado Copper3D. Un diseño que minimiza el volumen de espacio muerto y evita posibles fugas de aire por conexiones innecesarias. Copper 3D recomienda la impresión 3D de este dispositivo usando PLActive, por sus propiedades antibacterianas y biocompatibilidad.

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En varios hospitales falta algún elemento importante relacionado con los respiradores y necesario al tratar un paciente con complicaciones respiratorias. Este es el caso de la válvula Venturi, usada para regular la concentración de oxígeno que se introduce al paciente a través del respirador.

Hay varios diseños disponibles para los usuarios, como este de la plataforma Cults.

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Otros dispositivos

Además de EPI y dispositivos específicos para el tratamiento de pacientes afectados por COVID-19, se están desarrollando diferentes herramientas para evitar el contagio por contacto indirecto al que cualquiera está expuesto en su actividad diaria (pomos 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 de Cults

Empresas como Materialise han desarrollado un dispositivo para acoplar a pomos de puertas, de modo que puedan abrirse sin usar las manos. Diferentes versiones de esta herramienta, adaptadas a diferentes formatos de pomo (cilíndrico, rectangular, circular, etc.) pueden descargarse gratis desde su web.

Descargar STL de Materialise

Combinando la utilidad de los dos anteriores, está LU-Touch: Una herramienta para abrir y cerrar puertas y ventanas, y a la vez un pulsador para botones e interruptores. LU-Touch puede descargarse gratis e imprimirse en cualquier impresora 3D FDM. Además, si no se tiene impresora 3D, puede comprarse ya impresa.

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Gracias al uso de estas herramientas, es posible minimizar la posibilidad de contagio por contactos indirectos en la actividad diaria. Para mayor seguridad, es necesario desinfectar las herramientas siempre después de su uso. También hay que recordar que el uso de este tipo de herramientas no exime de aplicar las normas 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 PLActive y MDFlex por sus cualidades antimicrobianas y antivirales. Este material también se recomienda para imprimir dispositivos de expansión y válvulas adaptadas a respiradores autónomos.

Materiales comunes

Para la fabricación de pantallas o válvulas que, por su uso, no necesiten ser biocompatibles o antibacterianas, se pueden usar materiales básicos en impresión 3D FDM, como PLA o PETG; ya que estos elementos no requieren propiedades específicas, aunque es cierto que requieren cierta rigidez y no se recomienda usar materiales flexibles como Flexfill o FilaFlex.

Con estos archivos de descarga gratuita, cualquier usuario con una impresora 3D FDM y cualquiera de los materiales mencionados puede aportar su granito de arena para ayudar a frenar la pandemia y la alarmante situación que vivimos actualmente.