Impresión 3D y COVID-19

A medida que países de todo el mundo se enfrentan a la propagación del coronavirus (COVID-19), ha habido varios sucesos relacionados con la impresión 3D que vale la pena informar. El mes pasado les contamos sobre la impresión 3D de la Universidad Politécnica de cientos de protectores faciales para proteger a los trabajadores sanitarios que tienen que interactuar con personas infectadas. El rápido diseño y la línea de tiempo de creación de prototipos hicieron una mella significativa en la escasez de máscaras. Pero ha habido desarrollos más recientes. Actualizaremos esta página periódicamente con las novedades y novedades más interesantes en la lucha contra COVID-19.

Salto rápido a:

• Actualización 4/23
• Actualización 15/4
• Actualización 4/07
• Actualización 4/02
• Actualización 27/03
• Actualización 24/03
• Actualización 3/20
• Crowdsourcing para hoja de cálculo pública COVID-19
• Archivos 3D útiles

Actualización 4/23

En nuestra última actualización, cubrimos la iniciativa de crowdsourcing de PPE Operation Shields Up y cómo están organizando a innumerables voluntarios para imprimir, desinfectar, ensamblar y entregar protectores faciales en 3D a médicos, enfermeras y socorristas en el área de Sacramento. Cada protector facial tarda aproximadamente tres horas en imprimirse en 3D en una impresora FDM estándar, por lo que se necesitan muchos voluntarios imprimiendo constantemente en sus hogares para producir suficientes escudos para que valgan la pena. Han donado más de diez mil protectores faciales hasta ahora. Nexa3D, un fabricante de impresoras 3D de resina líquida que se especializa en impresión comercial ultrarrápida, está produciendo esa cantidad de protectores faciales cada semana.

Los líderes de Nexa3D tomaron la decisión responsable de dedicar toda su capacidad de impresión a producir PPE e hisopos nasales de prueba. Están ofreciendo dos modelos de protectores faciales de Clase 1, Xshield y Xshield Pro , a precios reducidos para hospitales a través de su Campaña para proteger a los trabajadores de primera línea. Se agregaron impresoras adicionales a las instalaciones de Ventura, CA para producir 10,000 protectores faciales por semana y 500,000 hisopos de prueba por semana. Es fácil para Nexa3D fabricar tantas unidades porque sus máquinas son capaces de imprimir un centímetro vertical por minuto, sin importar cuántos objetos haya en la placa de construcción, gracias a la tecnología patentada de fotopolimerización de subcapa de lubricante (LSPc) combinada con una tecnología patentada Matriz de luz estructurada. Una de sus impresoras puede producir más de una docena de protectores faciales en menos de media hora.

Creemos que la industria de fabricación aditiva se encuentra en una posición única para ofrecer soluciones prácticas, urgentes y escalables durante esta crisis sin precedentes que abordan la cadena de suministro gravemente rota. Estamos extremadamente orgullosos de los miembros innovadores y trabajadores de nuestro equipo que se están esforzando por entregar piezas y servicios muy necesarios durante este período sin precedentes. Avi Reichental, director ejecutivo de Nexa3D

Originalmente, la compañía proporcionaba protectores faciales a los trabajadores de la salud en el sistema Cottage Health en el condado de Santa Bárbara, así como a la Brigada de Cubos de Santa Bárbara, pero se les pidió que aumentaran la producción. Necesitamos más respuestas como esta para superar esta pandemia.

Actualización 15/4

En nuestra cobertura anterior de COVID-19, proporcionamos enlaces a archivos útiles que se pueden imprimir para combatir la pandemia, como abridores de puertas sin contacto y protectores faciales. Llevar esos protectores faciales a los trabajadores del hospital donde más se necesitan es otra tarea completamente distinta. Hay varias organizaciones en todo el mundo que trabajan para resolver ese problema y a la que yo ( Cameron Naramore ) estoy enviando piezas impresas es Operation Shields Up ( OSU ).

Hay muchos pasos que deben tomarse para que los protectores faciales impresos en 3D lleguen al frente de la pandemia. Primero, se debe elegir un diseño específico para que exista cierta capacidad para estandarizar el flujo de trabajo e implementar medidas de control de calidad. Eso es imposible de hacer si la comunidad de impresión está enviando diferentes modelos de protectores faciales. Luego, se deben implementar métodos para recibir las piezas impresas, incluso a través del correo y la entrega. Las piezas deben esterilizarse, secarse y ensamblarse. Finalmente, deben entregarse a quienes realmente los necesitan.

Alan Puccinelli, conocido como Pooch en el Hacker Lab, ha reunido un equipo de ingenieros y creadores de software para abordar cada uno de esos pasos. OSU está trabajando en el área de Sacramento, por lo que son socios de la Sociedad Médica de Sierra Sacramento Valley , que los pone en comunicación con los médicos y enfermeras que solicitan más PPE (equipo de protección personal).

Estamos luchando contra un enemigo invisible y con eso la gente está estresada y hay ansiedad porque no se ve. Estos escudos son maravillosos, son solo una capa de protección que todos necesitamos. John Wiesenfarth, MD, presidente de la Sociedad Médica de Sierra Sacramento Valley

Alan cuenta con un proceso de desinfección que emplea estrictos tiempos de remojo y permanencia, seguido de un proceso de enjuague y secado con ventilador. Cada parte impresa está potencialmente infectada con COVID-19, por lo que estos son pasos críticos. Por supuesto, OSU también tiene que adquirir las láminas de plástico transparente y las bandas elásticas necesarias para montar los protectores faciales y dependen de las donaciones para realizar esas compras. Después del ensamblaje, se empaquetan en bolsas esterilizadas y se entregan en mano a los hospitales locales.

OSU está trabajando con el protector facial Prusa validado desarrollado por Prusa Research. El diseño fue prototipado durante decenas de iteraciones y verificado por el Ministerio de Salud checo. Hay muchos diseños de protectores faciales, algunos de los cuales tardan mucho menos en imprimirse, pero si va a enviar piezas a OSU, deben tener este diseño. Es lo que quieren los médicos y es lo que OSU está configurado para manejar.

Los voluntarios pueden comenzar a imprimir escudos instantáneamente y enviarlos a la dirección en el sitio web de OSU. El PETG es el material preferido, ya que se utiliza mucho en las industrias alimentaria y sanitaria debido a su capacidad para resistir la lejía y las altas temperaturas. Si no tiene PETG, PLA es su preferencia secundaria. No utilice ABS y etiquete las piezas con el material utilizado. Además, ¡no olvide imprimir la pieza de la barbilla inferior!

La situación es desoladora, pero trate de reflexionar sobre estas palabras alentadoras de Pooch: “Me emociono porque es como todos los días, cuando llega el cartero, recibo cartas y solo cientos de estas partes impresas que procesamos y eso lo convirtió en un gran problema. ‘muchas manos hacen el trabajo más fácil’. »

Actualización 4/07

Máscaras PEEP de oxígeno impresas en 3D

Para abordar la escasez de ventiladores, la empresa belga de 3D Materialise acaba de anunciar que ha desarrollado una máscara de PEEP de oxígeno impresa en 3D . Esta solución se llevará a los hospitales de forma rápida y en total conformidad con las normas de seguridad. Lo llaman Materialise NIP Connector. Es un dispositivo para convertir el equipo estándar disponible en la mayoría de los hospitales, en una máscara para facilitar la respiración de los pacientes al crear presión positiva en los pulmones. Estas máscaras ensambladas permiten a los médicos reducir el tiempo que los pacientes necesitan para acceder a los ventiladores mecánicos, lo que ayuda a reducir la tensión en los suministros del ventilador.

Con la ayuda de esta máscara, se puede crear una presión positiva alta sin el uso de un ventilador. El complemento impreso en 3D puede convertir el equipo estándar que ya está disponible en la mayoría de los hospitales en una máscara de PEEP no invasiva (NIP) que se puede conectar al suministro de oxígeno. Este dispositivo facilita la respiración a los pacientes con coronavirus y les da un período de tiempo prolongado antes de que se requieran ventiladores mecánicos para el tratamiento. También ayuda a los pacientes a dejar los ventiladores antes, liberando así los dispositivos para los pacientes con necesidades críticas.

Debido a que Materialise es un fabricante líder de aditivos en el sector médico, tienen mucha experiencia en impresión 3D médica certificada. Esto les ayuda a acelerar los registros reglamentarios que son cruciales para garantizar la seguridad de pacientes y cuidadores. La compañía espera tener el dispositivo ampliamente disponible para los hospitales a mediados de abril.

Actualización 4/02

Hisopos de prueba impresos en 3D

Lo que parece ser la mayor necesidad inmediata para combatir el COVID-19 es identificar a las personas infectadas. Cuando las pruebas se realizan a gran escala, hay una mejor supervisión sobre quién está infectado, de dónde provienen los contagios y quién debe ser puesto en cuarentena para detener o ralentizar el contagio. Además, los profesionales de la salud y otros trabajadores esenciales deben someterse a pruebas con regularidad. Dependen en gran medida de los PPE para mantener su propia salud de forma segura.

Para realizar las pruebas de COVID-19 con éxito, se necesitan hisopos nasofaríngeos (NP) para recolectar muestras. Estos hisopos NP son básicamente palos flexibles con un extremo con cerdas que se insertan en la nariz de una persona y, al hacerlo, recolectan una muestra que se puede usar para realizar pruebas. El NP con residuo se coloca en un vial que contiene un medio de cultivo donde el virus puede crecer para poder identificarlo. Todas las partes de este proceso son dispositivos médicos que actualmente tienen pocas existencias en todo el mundo. Afortunadamente, estos hisopos NP se pueden imprimir en 3D utilizando la impresión DLP 3D.

EnvisionTEC, un fabricante líder de impresoras 3D DLP, está deteniendo toda la producción regular y dedicará por completo su línea de producción a la impresión 3D de estos hisopos NP. El CEO de EnvisionTEC, Al Siblani, dijo: “Necesitamos un hisopo de coronavirus para cada prueba que hacemos, así que básicamente necesitamos alrededor de 350 millones. Abriremos las 24 horas del día «.

Los ingenieros de EnvisionTEC han diseñado una punta de recolección para un hisopo nasal flexible. Brian Nilson, de Nilson Laboratories, imprimió en 3D el diseño final para realizar pruebas. Pudo imprimir 400 de los hisopos en la guía electrónica de material aprobado de Clase 1 en su Envision One cDLM en dos horas. E-Guide ha pasado algunas de estas pruebas y está a la espera de las pruebas y la aprobación finales del IRB. Según las regulaciones de la FDA, un grupo de IRB que ha sido designado formalmente para revisar y monitorear la investigación biomédica con sujetos humanos tiene la autoridad para determinar que E-Guide es adecuado para la producción masiva de hisopos NP para pruebas de COVID-19.

Formlabs también ofrece intercambios NP impresos en 3D . Un equipo de la Devisión de Aplicaciones Clínicas 3D de USF Health creó un diseño inicial, trabajando con Northwell Health y colaborando con Formlabs para desarrollar prototipos y materiales seguros para una alternativa impresa en 3D. La validación clínica ya está completa, en un tiempo récord de dos semanas (!) Y las impresoras 3D de USF Health y Northwell Health producirán los hisopos y se los proporcionarán a sus pacientes.

Estos hisopos son dispositivos médicos de Clase I exentos de los requisitos de notificación previa a la comercialización y requieren que los fabricantes registren y enumeren los productos. Formlabs producirá hisopos en su instalación certificada por ISO 13485 registrada por la FDA en los Estados Unidos.

Actualización 27/03

La escasez de ventiladores

A medida que la comunidad global de impresión en 3D pone su nariz colectiva en la piedra de moler para ayudar a los hospitales de todo el mundo a lidiar con la escasez de suministro, están surgiendo cada vez más iniciativas para crear ventiladores imprimibles en 3D. Anteriormente mencionamos que la mayoría de las impresoras 3D no son adecuadas para fabricar tales objetos debido a la porosidad de las piezas impresas. Pero algunas impresoras de alta gama pueden producir piezas que se pueden esterilizar y, lo que es más importante, se prevé que la escasez de ventiladores sea peligrosamente grande. El CDC calcula que la escasez será de 300.000 a 700.000 unidades solo en Estados Unidos, y ciertas ciudades como Nueva York ya están sintiendo los dolores de la escasez. Todas las personas con impresoras 3D de escritorio deberían seguir imprimiendo máscaras, protectores faciales y abrepuertas manos libres, pero los líderes del mercado en impresión 3D están cambiando hacia la impresión de ventiladores aprobados médicamente.

HP ha entregado más de 1.000 piezas impresas a hospitales locales de Barcelona, España; Corvallis, Oregon; San Diego, California; y Vancouver, Washington, incluidos ajustadores de mascarillas y protectores faciales. Los ingenieros de HP están probando y validando piezas impresas para un ventilador de campo y máscaras faciales FFP3.

“HP y nuestros socios de fabricación digital están trabajando sin descanso en la batalla contra este virus sin precedentes. Estamos colaborando a través de fronteras e industrias para identificar las piezas más necesitadas, validar los diseños y comenzar a imprimirlos en 3D. Nuestro más profundo agradecimiento a nuestros empleados, socios, clientes y miembros de nuestra comunidad por sus incansables esfuerzos para apoyar a los profesionales médicos que marcan la diferencia en el frente ”. – Enrique Lores, presidente y director ejecutivo de HP Inc

Una forma de solucionar los problemas de higiene asociados con los ventiladores de impresión es confiar en un equipo de respiración que los hospitales tienen en abundancia: el resucitador manual Ambu-Bag que cuelga junto a casi todas las camas de hospital. Al imprimir un dispositivo que pueda bombear automáticamente una Ambu-Bag, se puede crear un ventilador básico. Las partes impresas no entran en contacto con el paciente o el aire que respira, por lo que la esterilidad es una preocupación mucho menor. Ese es el camino que tomó el consorcio fuera de España.

Un consorcio formado por HP, Consorci de la Zona Franca (CZFB), Leitat, SEAT, Consorci Sanitari de Terrassa (CST) y el Hospital Parc Taulí de Sabadell ha obtenido recientemente la aprobación de su respirador impreso por expertos médicos. El respirador, denominado Leitat 1, fue diseñado por el Centro Tecnológico Leitat y validado médicamente por el Dr. Lluís Blanch, Director de Innovación del Hospital Parc Taulí. Está aprobado como un dispositivo de emergencia diseñado solo para uso a corto plazo, pero eso podría marcar una gran diferencia en la pandemia, especialmente considerando que se podrían imprimir de 50 a 100 unidades por día. “Este es un respirador de emergencia, para una situación de emergencia, diseñado con tecnologías 3D e incorporando otras piezas encontradas en el mercado. El montaje es muy rápido, por lo que podemos producir alrededor de 100 de ellos por día, y espero que muchos más en los próximos días ”, dijo Manel Balcells, Comisionado de Salud del Centro Tecnológico Leitat. Si bien algunos miembros del proyecto como Navantia y Airbus ya están produciendo el respirador, otros están trabajando en Leitat 2, que seguirá más de la normativa de la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios.

Code Life Ventilator Challenge es una iniciativa organizada por el Instituto de Investigación del Centro de Salud de la Universidad McGill y la Fundación del Hospital General de Montreal para “diseñar un ventilador de bajo costo, simple, fácil de usar y fácil de construir que pueda servir al COVID pacientes, en un período de tiempo de emergencia «. Los diseños pueden depender de la impresión 3D, máquinas CNC, teléfonos inteligentes y Arduino, y las entradas se aceptarán hasta el 31 de marzo. El equipo ganador recibirá 200.000 euroes canadienses. Así que salva algunas vidas y gana algo de dinero al mismo tiempo.

El Proyecto de Ventilador de Emergencia E-Vent de código abierto del MIT pronto lanzará archivos de diseño que también utilizan Ambu-Bag como un ventilador improvisado. “Estamos lanzando este material con la intención de brindarles a quienes tienen la capacidad de fabricar ventiladores, las herramientas necesarias para hacerlo de una manera que busque garantizar la seguridad del paciente. Los médicos que visitan este sitio pueden proporcionar información y experiencia e informar sobre sus esfuerzos para ayudar a sus pacientes «.

Es probable que todos estos proyectos arrojen resultados valiosos, lo que podría abrir la puerta a que todos los que tengan una impresora de escritorio puedan producir componentes de ventiladores. Estén atentos y estén seguros.

Actualización 24/03

Ha habido más desarrollos en la pandemia de COVID-19 que se relacionan con la impresión 3D, por lo que actualizaremos este artículo según sea necesario para incluir nueva información.

Además, es pertinente explicar por qué se necesita la impresión 3D en esta crisis. Los gobiernos de todo el mundo han emitido varios niveles de órdenes de ‘quedarse en casa’ para frenar la propagación de la enfermedad, y eso interrumpe las cadenas de suministro cuando las fábricas cierran, los almacenes cierran y los conductores de mercancías se quedan en casa. Al igual que todos los productos manufacturados, los suministros y equipos médicos solo llegan a donde se necesitan con cadenas de suministro funcionales. Actualmente hay una mayor demanda de productos médicos específicos y los fabricantes están produciendo menos mientras se entregan un porcentaje aún menor. Para complicar las cosas, los hospitales mantienen inventarios basados en la necesidad histórica, por lo que muchos hospitales agotaron sus suministros de mascarillas y ventiladores solo unos días después de la pandemia.

Según una encuesta de BCG, al 19 de marzo aproximadamente el 90% de las plantas automotrices están cerradas en Europa y el 65% están cerradas en los EE. UU. Solo China, Japón y Corea del Sur han superado el pico de la curva de infección, ya que han vuelto a abrir el 80% de sus plantas. Para la mayor parte del mundo, la situación empeorará antes de mejorar y eso incluye las cadenas de suministro.

Una red global de impresoras 3D descentralizadas puede ayudar a sobrellevar parte de esa carga, especialmente cuando se trata de elementos como máscaras faciales que son fáciles de imprimir y que tienen una gran necesidad. Si bien es posible imprimir dispositivos más complejos como la válvula que cubrimos anteriormente, esos dispositivos deben obtenerse de fabricantes originales siempre que sea posible porque están hechos con materiales que se pueden esterilizar con calor y presión en autoclaves. Casi todos los productos impresos en 3D son porosos, lo que significa que los microbios pueden permanecer y convertirse en problemas secundarios. Es importante que no dañemos más a las personas en nuestros intentos de ayudarlas. Para obtener más información al respecto, lea el documento de suministros médicos COVID19 de código abierto .

Actualización 3/20

Italia es el segundo país más afectado por la pandemia, justo detrás de China. Sus hospitales están sobrecargados y cuando un hospital en Brescia se quedó sin válvulas para sus máscaras de oxígeno Venturi, un dispositivo médico crítico para enfermedades respiratorias como el coronavirus, se acercaron al fabricante para obtener más. Pero el fabricante no pudo suministrarlos debido a problemas con la cadena de suministro. El hospital inmediatamente pidió ayuda a través de un periódico local, buscando a alguien que pudiera imprimir las válvulas en 3D. La llamada fue atendida por Cristian Fracassi y Alessandro Ramaioli; su startup tecnológica Isinnova tiene impresoras 3D en su sede.

Se pusieron en contacto con el fabricante para solicitar planos para poder reproducir rápidamente la válvula, pero el fabricante se negó a proporcionarlos. Fracassi y Ramaioli no se inmutaron y continuaron con la ingeniería inversa de la válvula, creando tres versiones diferentes para probar en solo unas pocas horas. Después de probarlos en el hospital y elegir el mejor diseño, imprimieron 100 válvulas y las entregaron al hospital. Hasta el 14 de marzo, las válvulas impresas se han utilizado con éxito en 10 pacientes.

Había personas en peligro de muerte y actuamos. Período. Ahora, con la mente fría, pensemos. En primer lugar, no nos llamen héroes, como algunos lo han hecho. Claro, la gente estaba a punto de morir, pero solo cumplimos con nuestro deber. Negarse no habría sido un acto cobarde, sino homicida. Pero ahora también silenciamos palabras que vuelan más allá de nuestras intenciones, y más allá de nuestro control: no tenemos intención de lucrar en esta situación, no vamos a utilizar los diseños o el producto más allá de la estricta necesidad de que nos obliguen a actuar, nos no vamos a difundir el dibujo. Cristian Fracassi, director ejecutivo de Isinnova

Ha habido informes de que el fabricante amenazó con demandar por infracción de patente, pero Fracassi dice que eso no es cierto. “Hablé con un operador que me dijo que no podía darme los archivos, pero después de eso no recibimos nada de la empresa original. Así que puedo asegurarles que no recibimos ninguna amenaza. Dijeron que no podían darnos el archivo porque es propiedad de la empresa, pero eso es todo «.

Las primeras válvulas impresas surgieron de las impresoras 3D FDM (modelado por deposición fundida), pero después de que se supo la historia, otra empresa local llamada Lonati SpA utilizó su máquina SLS (sinterización selectiva por láser) para hacer versiones de mayor calidad. Por supuesto, todas las válvulas impresas son desechables ya que no están clasificadas para esterilización. Sin embargo, funcionan bien en caso de emergencia.

Un llamado a las armas para luchar contra el COVID-19

Hablamos mucho sobre la comunidad de impresión 3D porque muchos desarrollos y avances ocurren de manera comunitaria, al igual que el descrito anteriormente. Hay innumerables foros, grupos de Facebook, canales de Youtube y Meetups donde los usuarios experimentados se mezclan con los novatos completos, ofreciendo sabiduría sabia y participando en proyectos cooperativos.

El 16 de marzo, se creó una hoja de cálculo pública llamada 3D Printer Crowdsourcing para COVID-19 para que tanto los profesionales de la impresión 3D como los aficionados ofrezcan voluntariamente su tiempo y recursos para imprimir máscaras, válvulas o cualquier otra cosa en la que los hospitales se estén quedando cortos. Dos días después, ya hay más de 4.800 voluntarios en la lista de todo el mundo. Eso realmente calienta el corazón. Agregue su nombre a la lista si tiene una impresora 3D y le gustaría ayudar. Este es uno de los beneficios imprevistos de la fabricación descentralizada potenciada por la impresión 3D, ya que esta comunidad bastante grande puede producir miles de componentes utilizando los mismos archivos, todo mientras mantiene protocolos de distanciamiento social para minimizar la propagación de la enfermedad.

Si tiene una instalación médica (en cualquier parte del mundo) que necesita equipos que se puedan fabricar con impresoras 3D, vaya a la lista y busque voluntarios que estén cerca de su instalación. Ellos harán todo lo posible para ayudarlo.

Regístrese para el crowdsourcing de impresoras 3D para la hoja de cálculo pública COVID-19

Archivos

¡Hay cosas que puede imprimir para ayudar! Aquí hay algunos archivos que cualquiera puede descargar e imprimir para ayudar con la pandemia de COVID-19:

Correa de mascarilla quirúrgica que mejora la comodidad del personal del NHS y utiliza un 57% menos de material.

Abridores de puertas con manos libres : estos pueden contribuir en gran medida a reducir la propagación de infecciones en negocios y oficinas que deben permanecer abiertas. Pueden caber en una variedad de puertas y permitir que los usuarios abran puertas con el antebrazo en lugar de con la mano. Bono: déjelos puestos después de la crisis y la gente podrá abrir las puertas mientras lleva café y documentos.

Abridor de puerta ‘Savegrabber’ : si bien el abridor de puerta anterior se monta en la manija de la puerta, este es portátil y se puede usar en la mayoría de las manijas de palanca.

Máscara de filtro reutilizable : esta máscara simple permite a los usuarios cambiar el material del filtro con regularidad y funciona con filtros HEPA, filtros de café y toallas de papel.

Protector facial : fue diseñado por el Dr. Tarek Loubani, trabajador de emergencias canadiense. Todo lo que se necesita es una correa elástica y una sábana de Mylar.

Para aquellos con hardware y materiales adecuados, estos son los archivos más complejos diseñados por el equipo de Isinnova:

La válvula Venturi : la original que lo inició todo.

Adaptador de respirador para máscara Decathlon : con estos archivos, una máscara recreativa se puede convertir en un respirador.

Otras organizaciones de impresión 3D han presentado respuestas a la pandemia detallando sus propios esfuerzos para ayudar. Fathom está trabajando para diseñar hisopos nasofaríngeos imprimibles para kits de prueba COVID-19 y ventiladores. El Desafío CoVent-19 fue fundado por residentes del Hospital General de Massachusetts como «Un esfuerzo de innovación abierta para diseñar un ventilador mecánico de despliegue rápido» utilizando fabricación aditiva.