Schutzmaske selbst drucken: Schritt-für-Schritt-Anleitung (NanoHack)

In der aktuellen globalen Pandemie durch COVID-19 ist jede Hilfe wichtig. Aus dem 3D-Druck-Sektor entstehen interessante Initiativen, die wir verbreiten möchten.

Angesichts des Mangels an Masken – essenzieller Schutz für Mediziner und exponierte Berufsgruppen – hat das Team von Copper3D (Hersteller des antibakteriellen PLActive-Filaments) das Design einer Maske veröffentlicht, die auf praktisch jedem FDM-Drucker fertigungstauglich ist. STL-Datei kostenlos:

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Bild 1: NanoHack-Maskendesign. Quelle: Copper3D.

Eigenschaften der Maske:

• Antimikrobiell & antiviral – gedruckt mit PLActive: hochwertiges PLA + patentiertes, wissenschaftlich validiertes Nano-Kupfer-Additiv.
• Recycelbar – vermeidet Müll durch Einwegmasken.
• Flachlayout – ermöglicht Massenfertigung auf jedem FDM-Drucker.
• Modulares Filtersystem – feine Partikelfiltration mit Kupfer-Nanokompositen zur Vireninaktivierung. Mehrere Lagen mit unterschiedlichen Geometrien. Aufnahmemöglichkeit für Fremdfilter (Vlies-PP, Schwämme, Textilien).
• Thermoformbar bei 55–60 °C – Anpassung an jede Gesichtsform per Föhn oder warmem Wasser.
• Regulierbare Filtration & Luftzufuhr – modulare Filterscheibe reguliert Luftmenge & Partikelgröße. Anpassbar durch Vlies-PP, Baumwollpads, Textilien.

Druck & Montage (wichtig für sichere Nutzung)

1. Teile mit 20 % Infill, ohne Stützen oder Raft drucken. Pro Maske ~40 g Filament → 750 g Spule = 17–18 Masken.
2. Maske auf 55–60 °C erhitzen (Föhn/heißes Wasser). Kreisbereich intakt lassen (dicker gedruckt).
3. Bei Erweichung Nasenflügel & Kinnflügel zusammenführen.
4. Erneut erhitzen & auf Gesicht aufsetzen für perfekte Anpassung.
5. 1–2 Zusatzfilter einlegen: Kreisstück aus OP-Maske (A) oder Abschminkpad (B) in Filtrationsfenster einsetzen. Filtration/Luftstrom durch Kombinationen regelbar.
6. Befestigungsgummis anbringen.

Bild 2: NanoHack-Montageanleitung. Quelle: Copper3D.

Alternative: flexibles antibakterielles MD¹ Flex-Filament (Copper3D) – keine Thermoformung nötig.

Einschränkungen: Kurze Lebensdauer (~8 h). SARS-CoV-2 überlebt bis 72 h auf Oberflächen → am Tagesende hohe Virenlast nahe Nase/Mund. Regelmäßiger Filterwechsel & Desinfektion essenziell.

Dank an NanoHack-Projekt & Team (USA/Chile) für offene Patentveröffentlichung.

UPDATE (20.03.): Copper3D klärt Zertifizierungen & Nutzung. UPDATE (21.03.): Filtrationseffizienz bestätigt: 96,4 % (1 µm), 89,5 % (0,02 µm). Druckspezifikationen für NanoHack auf jedem FDM-Drucker veröffentlicht.

NanoHack 2.0

Neues Design: stabile, dichte Monoblock-Struktur, Druck mit PLActive für maximalen Umweltschutz. Abdichtung durch 3D-gedruckten Rand aus MDFlex (antimikrobielles TPU).

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Bild 3: NanoHack 2.0 Design. Quelle: Copper3D.

Technische Hintergründe

NanoHack schützt vor Partikeln in der Luft & verhindert Flüssigkeitsaerosol-Kontamination der Atemwege.

Studien zu selbstgenähten Masken: NanoHack-Filtermaterial (Vlies-PP, wie OP-Masken) erreicht 96,4 % Filtration bei 1 µm, 89,5 % bei 0,02 µm.

FDA-Studie: Herkömmliche OP-Masken bieten durch lockeren Sitz keinen kompletten Schutz. Einweg, Entsorgung in Plastikbeutel, Händewaschen nach Handling. Hohe Virallast in benutzten Masken → Übertragungsrisiko für Träger & andere. Pathogene, die OP-Masken nicht filtern, erhöhen Nosokomialinfektionen. NanoHack nutzt recycelbares, biokompatibles Polymer mit Kupfer-Nanokomposit (antimikrobiell): PLActive.

Kupfer hemmt Replikation & Ausbreitung von SARS-CoV, Influenza, anderen Atemwegsviren – hohes antimikrobielles Potenzial (antiviral & antibakteriell). Inaktiviert Viren (SARS-CoV, H1N1) & Bakterien (S. aureus, E. coli, Listeria) nach kurzer Exposition. PLActive & MDFlex von Copper3D = effektive, kostengünstige Ergänzungsstrategie zur Reduktion infektiöser Übertragungen (nosokomial).

Bild 4: Kupfer-Antivirale Aktivität. Quelle: Copper3D.

NanoHack = antimikrobielle Maske für FDM, aus aktiven Materialien. Montage erfordert aktive Vlies-PP-Filter (3 Lagen) für zusätzlichen Schutz.

Studie Borkow G.: Kupferoxid-imprägnierte Vliesfilter neutralisieren Viren (inkl. Atemwegsviren).

Bild 5: NanoHack 2.0 Filterdesign. Quelle: Copper3D.

Optimaler Schutz: 3-lagiger Vlies-PP-Filter mit Kupfer-Nanokompositen (The Copper Company).

Bild 6: Virenlast-Reduktion mit Kupferpartikel-Filtern. Quelle: Copper3D.

Bild 7: REM-Aufnahmen PP-Fasern mit Kupferoxid. Quelle: Copper3D.

Fallback-Filtermaterialien (Studie Anna Davies): Staubsaugerfilter, Baumwolle, Seide etc.

Bild 8: Effektivität verschiedener Materialien als Filter. Quelle: Copper3D.

Nutzungsempfehlungen

Ziel von NanoMask 2.0: Schutz vor Luftpartikeln & Verhinderung flüssiger Aerosol-Kontamination. Keine N95-Maske, kein zertifiziertes PSA.

Für medizinisches Personal: Nur als letztes Mittel (nicht bei Intubation, Beatmung, Bronchoskopie).

Konzipiert für Alltagsbereiche, max. 8 h Nutzung, Vliesfilter 1× täglich wechseln. Nach Filterhandling: Hände waschen, Behördenempfehlungen befolgen.

Reinigung:

1. Waschen: Mit Seife & Wasser.
2. Spülen: Gründlich mit klarem Wasser.
3. Desinfizieren: Chemisch (kein Autoklav – PLActive verträgt ≥80 °C nicht). Zugängliche Methoden:
   1. Methode 1: Ethanol 70 % – breitspektrum, überlegen gegenüber Isopropanol. Nur kleine Flächen, gut belüftet (entzündlich).
   2. Methode 2: Haushaltsbleiche (5 % Natriumhypochlorit = 50.000 ppm Chlor). Verdünnung 1:100 (1 Teil Bleiche + 99 Teile kaltes Wasser). Bei 2,5 % Hypochlorit: 2 Teile Bleiche + 98 Teile Wasser.
4. Nachspülen: Mit sterilem/abgekochtem Wasser (5 min kochen, abkühlen). Leitungs-/Destillierwasser kann Keime enthalten (Pneumonie-Risiko). Falls nicht machbar: Leitungs- oder gefiltertes Wasser (0,2 µm). Einweichdesinfektion, 30 Min. Kontaktzeit.
5. Trocknen: Mit Alkohol nachspülen & Warmluft trocknen.
6. Lagern: Trocken in verschlossenen Behältern.

NanoHack 2.2

Neues Update: NanoHack 2.2. Wie Vorgänger Monoblock, jetzt 3-lagige konstante Wände ohne Winkel für höhere Stabilität. Zwei interne Filterstrukturen: Voronoi oder Gyroid. Gesamtdruckzeit: 4,5 h.

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Bild 9: NanoHack 2.2 Design. Quelle: Copper3D.

NanoHack 2.0/2.2 passen für Gesichter: 12 cm Kinn-spitze bis Augenebene, 12 cm Jochbeinabstand (gemessen am Nasenrücken). Abweichung → Modell um 5 % oder 10 % skalieren.