Wie die 3D-Druckindustrie hilft, die Herausforderungen der Coronavirus-Pandemie zu bewältigen

Während sich der COVID-19-Ausbruch weltweit weiter ausbreitet, stellen sich 3D-Druckunternehmen den Herausforderungen der Pandemie.

Eine solche Herausforderung ist die Versorgungsknappheit, insbesondere im Gesundheitswesen. Die wachsende Zahl von mit dem Coronavirus infizierten Patienten hat schnell zu einem Mangel an medizinischem Material geführt, darunter Gesichtsschutzmasken und Teile für Intensivpflegegeräte.

Angesichts der unterbrochenen Lieferketten wird die Beschaffung solcher Lieferungen immer schwieriger. Aus diesem Grund wird die 3D-Drucktechnologie, die für ihre Fähigkeit bekannt ist, Teile lokal und auf Abruf herzustellen, verwendet, um die notwendigen Teile und Ausrüstung bereitzustellen.

Der heutige Artikel untersucht einige der bekanntesten Beispiele dafür, wie der 3D-Druck Gesundheitseinrichtungen dabei hilft, mit den durch den Ausbruch des Coronavirus verursachten Störungen umzugehen.

1. 3D-gedruckte Ventile für Intensivpflegegeräte

In einer Geschichte, die internationale Schlagzeilen machte, half ein kleines Team aus Norditalien einem Krankenhaus, das mit begrenzten Beatmungsventilen zu kämpfen hatte, durch schnelles Design und 3D-Druck von Ersatzteilen.

In Italien, dem am zweithäufigsten betroffenen Land nach China, benötigen derzeit viele Menschen eine Intensivpflege und Sauerstoffversorgung, um die Infektion lange genug zu überstehen, damit ihre Antikörper sie bekämpfen können.

Aufgrund der großen Zahl von Coronavirus-Fällen war das Krankenhaus Chiari in Brescia mit einem Mangel an Ventilen konfrontiert, die wesentliche Bestandteile von Beatmungsgeräten sind.

Leider aufgrund der Aufgrund der großen Nachfrage war der Lieferant des Krankenhauses nicht in der Lage, die entscheidenden Ventile bereitzustellen, was dazu führte, dass sich ein lokaler Journalist direkt an die lokale 3D-Druck-Community wandte.

Isinnova, ein lokales 3D-Druckunternehmen, meldete sich freiwillig. Das Team von Isinnova nahm ein Muster des Ventils, vermaß es, erstellte es in einem CAD-Programm neu – ein Verfahren, das als Reverse Engineering bekannt ist – und kehrte schnell mit einer 3D-gedruckten Version des Ventils zurück.

Die mit den 3D-gedruckten Ventilen ausgestatteten Geräte haben Berichten zufolge mindestens 10 Patienten geholfen.

Während dieses Beispiel die Fähigkeit des 3D-Drucks demonstriert, schnell Lösungen in Notsituationen, On-Demand und im Bedarfsfall bereitzustellen, hat Issinova hier noch nicht aufgehört.

Das Unternehmen hat kürzlich auch mit dem Sportartikel-Einzelhändler Decathlon zusammengearbeitet, um kommerzielle Schnorchelmasken neu zu gestalten, damit sie an das Beatmungsgerät angeschlossen werden können. Auf diese Weise hofft das Team, den Mangel an Krankenhaus-C-PAP-Masken für die subintensive Sauerstofftherapie zu beheben.

Dieses neue Teil namens Charlotte-Ventil wurde schnell mit einem Stereolithographie-3D-Drucker als Prototyp hergestellt.

Nachdem das Gerät erfolgreich an das Beatmungsgerät im Chiari-Krankenhaus angeschlossen war, wurde das Krankenhaus dann das Gerät erfolgreich an einem Patienten getestet.

Trotz des Erfolgs des Projekts betonen die Erfinder jedoch, dass weder die Maske noch das Ventil zertifiziert sind und ihre Verwendung nur in Notsituationen empfohlen wird.

2. 3D-gedruckte Schutzbrillen helfen im Kampf gegen das Coronavirus

Krankenhäuser auf der ganzen Welt sind vom Mangel an Schutzausrüstung wie Schutzbrillen stark betroffen.

Um dieses Problem anzugehen, hat ein großes Produktionsunternehmen in China 200 3D-Drucker für die Kunststoffextrusion eingesetzt, um die Massenproduktion von Schutzbrillen zu starten.

3D-Druck half dem F&E-Team des Unternehmens, das Produkt innerhalb von zwei Wochen zu entwerfen, zu entwickeln und fertigzustellen – eine bemerkenswerte Geschwindigkeit bis zur Markteinführung.

Nach Angaben des Unternehmens sind die 3D-gedruckten Schutzbrillen leichter, dadurch leichter zu tragen, besser abgedichtet und länger vor Beschlag geschützt.

Bisher wurden bereits mehr als 5000 Paar 3D-gedruckte Schutzbrillen an Krankenhäuser in China gespendet. Jetzt plant das Unternehmen, seine 3D-Druckproduktion hochzufahren und die tägliche Produktion von Schutzbrillen von 600 auf 2.000 Stück zu erhöhen.

Während 3D-gedruckte Schutzbrillen Engpässe nicht vollständig beseitigen können, können sie Krankenhäuser unterstützen, bis sich die traditionellen Lieferketten wieder normalisiert haben.

3. 3D-Druck-Gesichtsschutzschilde für medizinisches Fachpersonal

Gesichtsschutzschilde sind persönliche Schutzausrüstungen (PSA), die zum Schutz des medizinischen Personals vor Spritzern, Sprays und Spritzern von Körperflüssigkeiten verwendet werden.

Wie bei Schutzbrillen und Atemschutzventilen sind Gesichtsschutzschilde Mangelware, da einige Krankenhäuser gezwungen sind, Einweggeräte wiederzuverwenden oder Lösungen mit kommerziellen Produkten zu improvisieren, die nicht für diesen Zweck bestimmt sind.

Infolgedessen gab es mehrere Initiativen, stattdessen Gesichtsschutzschilde in 3D zu drucken.

Einer kommt von der Polytechnic University in Hongkong. In Zusammenarbeit mit lokalen Herstellern plant das 3D-Drucklabor der Universität, bis Ende März bis zu 30.000 Gesichtsschutzschilde pro Tag herzustellen.

Der Gesichtsschutz besteht aus einem 3D-gedruckten Rahmen, der an der Stirn getragen wird , die eine Plastikfolie hält, die das gesamte Gesicht bedeckt. Die Einweg-Schilde können über OP-Masken getragen werden, die Ärzte und Pflegepersonal bereits tragen.

Ähnlich hat der Hersteller von Desktop-3D-Druckern Prusa Research mit der Produktion von Schutzschildern für das tschechische Gesundheitsministerium begonnen .

Das Unternehmen, das eine Fabrik mit über 1.000 3D-Extrusionsdruckern betreibt, kann 800 Teile pro Tag produzieren, wobei nur ein Fünftel seiner Kapazität derzeit für dieses Projekt genutzt wird. Es dauert etwa 2 Stunden, um die verschiedenen Teile, aus denen die Gesichtsmaske besteht, mit PETG-Material zu drucken.

Die Anzahl der täglich produzierten Teile wird ebenfalls steigen, da das Unternehmen eine Spende von 10.000 Einheiten plant.

Darüber hinaus hat Stratasys seine globalen 3D-Druckressourcen mobilisiert, um auf die COVID-19-Pandemie zu reagieren. Im ersten Projekt des 3D-Druckerherstellers werden bis zum 27. März 5.000 3D-gedruckte Vollvisiere produziert.

Die wichtigsten Vorteile des 3D-Drucks in allen drei Fällen sind die Fähigkeit, schnell zu handeln und lokale Fertigung zu nutzen Möglichkeiten, Versorgungslücken zu schließen.

4. Mologic verwendet 3D-Druck für Prototypen von COVID-19-Testkits

3D-Drucktechnologie ist nicht nur für die Herstellung knapper medizinischer Materialien nützlich, sondern auch für die Beschleunigung der Produktentwicklung.

Ein Beispiel dafür ist Mologic, ein Unternehmen für diagnostische Tests, das 3D . von Formlabs einsetzt Drucker, um schnell Prototypen von COVID-19-Testkits zu erstellen. Mit seinen Testkits will das Unternehmen eine schnellere Diagnose des Virus im Notfall ermöglichen – und dazu beitragen, die Ausbreitung des Virus zu verhindern.

Das Schnelltest-Kit von Mologic kann ohne Strom arbeiten und benötigt keine Laboranalyse, um Ergebnisse für das Coronavirus zu erhalten. Auf diese Weise können Gesundheitspersonal Fälle schneller erkennen und Personen unter Quarantäne stellen.

Die Möglichkeit, schnell hochwertige detaillierte Prototypen eines Testkits durch 3D-Druck herzustellen, beschleunigt den Geräteentwicklungsprozess. . Die Möglichkeit, Teile innerhalb weniger Stunden zu produzieren, bedeutet laut Mologic, dass es schnell von der Prüfung zur Produktion übergehen kann.

Die Testkits für den Endverbrauch werden Berichten zufolge auch mit dem biokompatiblen Surgical Guide Resin von Formlabs 3D-gedruckt.

5. Ein 3D-gedrucktes Notfallbeatmungsgerät

Eine Allianz zwischen Free Zone Consortium (CZFB), einer öffentlichen Organisation zur Wiederbelebung der Wirtschaft in Spanien, HP, einem Hardwarehersteller, Leitat (Tecnio), einem Technologiezentrum, und dem Automobilunternehmen SEAT hat einen 3D-gedruckten Notfall entwickelt Beatmungsgerät zur Unterstützung von Krankenhäusern und Intensivstationen.

Das Aufregende an dem neuen Gerät ist, dass sein Design und seine Komponenten vereinfacht wurden, um seine Robustheit zu maximieren und eine schnellere Produktion und Montage zu ermöglichen.

Das Gerät wurde außerdem von einem Experten für mechanische Beatmung im Hospital Parc Taulí in Sabadell medizinisch validiert.

Die 3D-Druckproduktion des Geräts soll industriell skalierbar sein , wobei die Allianz bis Ende März eine Produktionskapazität von 50 bis 100 Einheiten pro Tag erreichen will.

Die Herausforderungen beim Einsatz von 3D-Druck zur Bewältigung von Versorgungsengpässen bei der medizinischen Versorgung

Natürlich wirft der medizinische 3D-Druck auch einige Bedenken hinsichtlich der Produktsicherheit und der Rechtmäßigkeit des Druckens von in vielen Fällen patentgeschützten Geräten auf.

In diesem Zusammenhang hat CECIMO, der europäische Verband der Werkzeugmaschinenindustrie, kürzlich angekündigt, dass die EU-Mitgliedstaaten erwägen sollten, in dieser Krisenzeit vorübergehend auf einige der Anforderungen der Medizinprodukterichtlinie für strategische Güter zu verzichten.

In der Zwischenzeit haben viele 3D-Druckunternehmen, darunter Carbon, Formlabs und Shapeways, begonnen, mit Medizinherstellern zusammenzuarbeiten, um dringend benötigte medizinische Verbrauchsmaterialien im 3D-Druck zu drucken.

Der Einsatz aktueller medizinischer Expertise bei der Entwicklung und Herstellung von 3D-gedruckten Teilen trägt dazu bei, dass Probleme wie die Biokompatibilität gelöst werden, bevor fortgefahren wird.

Herausforderungen in der Lieferkette mit 3D-Druck meistern 

Noch nie wurden die Vorteile des 3D-Drucks für Lieferketten stärker gezeigt als in dieser Zeit der Störungen und Unsicherheit.

Da Geschwindigkeit eine der obersten Prioritäten für Krankenhäuser ist, die auf Nachschub warten, ermöglicht der 3D-Druck die schnellere Herstellung kritischer medizinischer Produkte.

Darüber hinaus können Verbrauchsmaterialien näher am Einsatzort hergestellt werden, wodurch die Distanz zwischen Hersteller und medizinischem Personal und Patienten verringert wird.

Ermutigenderweise hat sich auch die 3D-Druck-Community zusammengeschlossen, um in der Krise zu helfen, indem sie Zugang zu den 3D-Druckanlagen und allen anderen erforderlichen Diensten bietet. 3D-Druckunternehmen, die ihre Unterstützung anbieten wollen, können sich auch in den sozialen Medien vernetzen, indem sich solche Gruppen online bilden.

Letztendlich demonstriert diese Aktivität die Fähigkeit sowohl der 3D-Drucktechnologie als auch der Community, sich schnell an sich ändernde Umgebungen anzupassen und auf unvorhergesehene Notfälle frontal zu reagieren.