Die Rolle des 3D-Druck in der Corona Krise

Die Corona Krise verändert die Gesellschaft und das Zusammenleben in nie dagewesener Geschwindigkeit und Härte. Dabei steht besonders das Gesundheitssystem im Vordergrund, das Gefahr läuft zu überlasten.

Neben personellen Kapazitäten spielen zunehmend die Materialversorgung mit Verbrauchsgegenständen (bspw. Masken, Gesichts- und Augenschutz) und der für COVID-19 relevanten Medizintechnologie, insbesondere Beatmungsgeräte, eine kritische Rolle.

Der 3D-Druck kann in der Coronavirus Krise eine wichtige Rolle in der Versorgung mit Materialien einnehmen. Denn die additive Fertigung erlaubt eine flexible und schnelle Produktion. Damit können in kurzer Vorlaufzeit dringend benötigte Komponenten gefertigt werden.

3Faktur ist ein 3D-Druck Dienstleister. Wir arbeiten mich Hochdurchsatz-Anlagen, insbesondere der Multi Jet Fusion Technologie, und können mehrere Tausend Kunststoff-Bauteile in festem Polyamid oder elastischem TPU pro Woche produzieren. Auch wir produzieren relevante Produkte und unterstützen Medizintechnikhersteller und die medizinische Versorgung mit relevanten Produkten.

Im Folgenden geben wir einen kleinen Überblick über Ansätze und realisierte Projekte aus verschiedenen Ländern.

Inhalt:

1. Infektionsschutz und Verbrauchsmaterialien

1.1 Atemschutzmasken

Nachdem zunächst Masken nur für medizinisches Personal empfohlen wurden, nimmt die Verwendung von Mund-Nasenschutz auch in der Bevölkerung stark zu. Die Produktion kann derzeit jedoch aufgrund des rapide steigenden Bedarfs die Nachfrage kaum bedienen.

Im 3D-Druck können Masken produziert werden, auch in hoher Stückzahl. Dabei handelt es sich lediglich um das Grundgerüst der Masken, die noch den Einsatz eines Filters benötigen. Inwieweit dieser in ausreichender Menge produziert werden kann, bleibt abzuwarten. Weiterhin ist dabei zu beachten, dass diese Produkte i.d.R. nicht für einen klinischen Einsatz geeignet sind.

Einen ersten Druchbruch konnte das Czech Institute of Informatics, Robotics and Cybernetics (CIIRC CTU) verzeichnen. Ihnen gelang es eine Maske 3D zu drucken, welche die Normen EN 140:1999 und FFP3 erfüllt. Zugelassen ist die Produktion jedoch bis auf weiteres nur auf Multi Jet Fusion Maschinen, wir 3Faktur sie im Einsatz hat.

Externe Downloads:

Hinweis: wir überprüfen die Downloads nicht auf Funktionsfähigkeit und stellen Ihnen die Links rein zu Ihrer Information zur Verfügung.

  • Stopgap Surgical Face Mask (SFM): Dateien |Diese Maske wurde von der amerikanischen FDA & vom NIH auf den Einsatz im medizinischen Bereich geprüft und ist sicherlich eine der besseren Versionen.
  • EDAG Mask for all: Dateien | Eine sehr einfache Lösung, zwei Halter in denen man ein Stück Stoff einspannen kann, praktikabler als die meisten anderen 3D-gedruckten Maskenversionen.
  • Bellus3D: Keine Maske, sodnern ein individualisierter Rahmen, welcher eine herkömmliche Maske besser ans Gesicht anpasst.Mehr Infos.
  • Weitere Links:

Beispiele

Open Mask Project zum 3D Druck von Atemschutzmasken bei COVID-19

The Open Mask Project stellt 3D-Daten zum Druck von Masken kostenfrei zum Download zur Verfügung. Es muss jedoch noch Filtermaterial eingesetzt werden.
Quelle: The Open Mask Project

3D Druck Maske MUSC Version mit HEPA Filter

Mitarbeiter der Medical University of South Carolina (MUSC) haben diese Maske mit einem HEPA Filter entwickelt. Diese Version kann auch auf einfachen FFF Heim-3D-Druckern gefertigt werden.
Quelle: MUSC HEPA Mask

1.2 Maskenhalter

In China wurden Maskenhalter gedruckt, um die Ohren des Pflegepersonals zu entlasten. Das Pflegepersonal leistet enorme Überstunden, da kann auch das Tragen von Masken physische Spuren hinterlassen.

Mit der stark steigenden Nutzung von Masken sind diese Produkte zunehmend auch in Europa relevant. An unserem Standort in Jena herrscht bereits eine Maskenpflicht, bspw. beim Einkauf, im Nahverkehr und teilweise auch am Arbeitsplatz. So sind auch wir bei 3Faktur von dem Komfort der Maskenhalter überzeugt😊

Externe Downloads:

Hinweis: wir überprüfen die Downloads nicht auf Funktionsfähigkeit und stellen Ihnen die Links rein zu Ihrer Information zur Verfügung.

Beispiele

3D-gedruckter Maskenhalter für Atemschutzmasken bei COVID-19 (Foto Maskenhalter)
3D-gedruckter Maskenhalter für Atemschutzmasken bei COVID-19 (Foto Pflegekraft mit Maskenhalter)

Zur Entlastung der Ohren wurden in China 3D-gedruckte Masken-Halter verwendet.
Quelle: HP

1.3 Gesichtsschild / ‚Face Shield‘

Behandlung mit Maske Banner

Infos und Bestellung

Ein Gesichtsschutz ist eine einfache transparente Folie, die vor dem Gesicht getragen wird. Auch eine solche Lösung kann das Infektionsrisiko mindern, insbesondere das von Tröpfcheninfektionen.

Neben medizinischem Personal ist dies u.a. auch für exponierte Personen wie Kassierern in Lebensmittelgeschäften, Lieferservices o.ä. relevant.

Ein Beispiel dafür gibt es von der Polytechnischen Hochschule Hongkong, die Masken für den Coronavirus-Schutz entwickelt hat, in Zusammenarbeit mit lokalen Firmen druckt und die Krankenhäuser der Stadt damit ausstattet. Bis Ende März sollen davon 30.000 Stück pro Tag gefertigt werden. Ein schönes Beispiel, wie sehr schnell ein wichtiger Beitrag zum Infektionsschutz mit 3D-Druck geleistet werden kann.

Auch wir haben ein solches Projekt gestartet und haben derzeit eine Kapazität von ca. 6.500 Gesichtsschildern aufgebaut.

Sie können das Schild hier bestellen. Wir bitten um Verständnis, dass wir den Verkauf an Organisationen, medizinische Einrichtungen und Unternehmen mit entsprechendem Bedarf beschränken, ein Verkauf an Privat kann leider nicht erfolgen.

Externe Downloads:

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Beispiele

Gesichtsschutz gedruckt von 3Faktur

Gesichtsschild gedruckt von 3Faktur. Mehr Informationen und Bestellung
Quelle: 3Faktur

Gesichtsschutz HK PolyU

Gesichtsschutz vor Tröpfcheninfektion, entwickelt und 3D-gedruckt von der Hongkong PolyU.
Quelle: HK PolyU

Gesichtsschutz von Prusa (Tschechien)

Prusa Research (Tschechien) hat ebenfalls einen Gesichtsschutz entwickelt und veröffentlicht die Daten dazu kostenfrei. Die Firma spendete bereits 10.000 Stück an das tschechische Gesundheitsministerium.
Quelle: Prusa Research

1.4 Infektionsschutz an Türklinken

Nicht alle Betriebe können Homeoffice-Arbeitsplätze anbieten, auch in unserer Produktion ist Personal an den Maschinen notwendig. Einer der wesentlichen Infektionsrisiken sind dabei Türklinken, die permanent durch Mitarbeiter angefasst werden. Der belgische Konzern Materialise hat dafür einen handlosen Türklinken-Aufsatz entworfen, der hier heruntergeladen werden kann.

Auch wir bei 3Faktur haben uns für diese Maßnahme entschieden und für unsere Türen eine abgewandelte Version entworfen und produziert. Diese kann auf Anfrage bei uns bestellt werden.

Externe Downloads:

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Beispiele

Türöffner Infektionsschutz 3D-Druck 3Faktur Bild 1
Türöffner Infektionsschutz 3D-Druck 3Faktur Bild 2

3D-gedruckter Infektionsschutz an Türen bei 3Faktur.
Quelle: 3Faktur

1.5 Schutzbrillen

Schutzbrillen sind beim Infektionsschutz gegen das neuartige Coronavirus sehr wichtig, da eine Tröpfchen-Infektion über die Bindehaut der Augen möglich scheint. Als Alternative zum sicherlich etwas sperrigem Gesichtsschutz bietet sich daher das Tragen von Schutzbrillen an. Da auch diese in der Krise zur Mangelwaren werden kann, gibt es auch hier Abhilfe aus dem 3D-Drucker, welche bspw. in China auch praktisch eingesetzt wurde.

Externe Downloads:

Hinweis: wir überprüfen die Downloads nicht auf Funktionsfähigkeit und stellen Ihnen die Links rein zu Ihrer Information zur Verfügung.

Hinweis zum Druck: Laut Anleitung sollte eine Komponente der Brille sollte in TPU oder einem ähnlichem elastischen Material gedruckt werden.

Beispiele

1.6 Abstriche

Der 3D-Drucker Hersteller Formlabs hat einen Ansatz entwickelt, um Stäbchen für Abstriche für den Test auf das neuartige Coronavirus zu drucken. Auch die US-Firmen Carbon3D und HP arbeiten an ähnlichen Produkten. Das Produkt wurde gemeinsam mit Krankenhäusern und Ärzten entwickelt und wird derzeit getestet. Dem Unternehmen steht nach eigenen Angaben dabei eine Produktionskapazität von 75.000 – 150.000 Stäbchen pro Tag zur Verfügung.

Abstrichstaebchen Formlabs Test Coronavirus - volle Bauplattform
Abstrichstaebchen Formlabs Test Coronavirus - Nahaufnahme

Abstrichstäbchen von Formlabs
Quelle: Formlabs / Twitter


2. Medizintechnologie & Geräte

2.1. Aushilfe bei unterbrochenen Lieferketten

Durch die Ausweitung von Grenzkontrollen und Werksschließungen in vielen Ländern kommt es zu Unterbrechungen und Verzögerungen in der Lieferkette für die Produktion von wichtigem Equipment zum Kampf gegen COVID-19.

Die additive Fertigung kann hierbei zumindest für einige Komponenten schnelle Aushilfe schaffen. Auch wir als 3Faktur sind bereits für einige Kunden verstärkt aktiv. Neben klassischer Medizintechnik betrifft dies auch biotechnologische Produkte, wie Test-Equipment (PCR Anlagen, etc.).

2.2. Beatmungsgeräte

Beatmungsgeräte sind lebensrettend in der Therapie von schweren Krankheitsverläufen bei COVID-19. In Italien und China war und ist es häufig gerade die Verfügbarkeit dieser Geräte, die über Leben und Tot entscheidet.

So wurden in Italien (Link und Abbildung unten) Ventile für Beatmungsgeräte additiv gefertigt. Weiterhin gibt es einige Crowd-Sourcing Projekte, um komplette Geräte zu entwickeln und schnell auf den Markt zu bringen. Ob letzteres aufgrund gültiger Regularien (Zulassung) realisierbar ist, ist allerdings nur im Extremfall vorstellbar. Die Produktion einzelner Komponenten, wie im italienischen Beispiel, ist jedoch sicherlich ein gangbarer Weg, sofern auch hier Regularien erfüllt bzw. temporär gelockert werden.

Inzwischen haben sich allerdings auch Industrie-Giganten wie HP, der mit seiner Multi Jet Fusion Technologie ein Marktführer im 3D-Druck ist, sich dem Thema angenommen und mit anderen Partnern im Konsortium ein Beatmungsgerät (bzw. Beatmungsbeutel) für Notfälle und Patiententransport entwickelt.

Eine weitere Möglichkeit recht kurzfristig und in hohen Mengen Geräte herzustellen, ist das Umfunktionieren von Fabriken. So prüft Volkswagen, ob einige Fabriken dazu genutzt werden können, kurzfristig Beatmungsgeräte bzw. Medizintechnik herzustellen. Auch in den USA gibt es Überlegungen, die Fabriken von Ford, GM und Tesla umzufunktionieren.

Externe Downloads:

Hinweis: wir überprüfen die Downloads nicht auf Funktionsfähigkeit und stellen Ihnen die Links rein zu Ihrer Information zur Verfügung.

Beispiele

3D Druck Komponenten Beatmungsgeräte

Komponenten für Beatmungsgeräte im 3D-Druck aus Italien
Quelle: 3D Printing Media Network

Open Source Ventilator (OSV) Ireland Screenshot

Das Open Source Ventilator Project versucht sich an einfacheren Beatmungsgeräten aus dem 3D-Drucker, technologisch basierend auf früheren Generationen derartiger Geräte (einen Fachartikel dazu finden Sie hier).
Quelle: Open Source Ventilator

Notfall Beatmungsgerät / Beatmungssack aus dem 3D-Drucker von spanischem Konsortium

Ein spanisches Konsortium aus akademischen Einrichtungen und Industrie hat innerhalb kürzester Zeit ein Beatmungsgerät für Notfälle entwickelt, welches in Teilen additiv gefertigt wird.
Quelle: 3D Printing Media Network

Beatmungsmaske aus einer Tauscherbrille. Umfunktioniert wird sie über 3D-gedruckte Ventile. Diese können sehr kostengünstig hergestellt werden.
Quelle: ISINNOVA S.R.L.

Über 3Faktur: 3Faktur ist ein 3D-Druck Dienstleister. Wir sind spezialisiert auf die additive Fertigung von industriellen Kunststoffteilen in Polyamid und elastischem TPU.