Blog notice

El CIM UPC allibera una mascareta d’ús general que porta al límit la impressió 3D per a obtenir màxima comoditat i seguretat


La mascareta dissenyada pel CIM UPC es pot fabricar en qualsevol impressora SLS, SLA o MJF i pot ser utilitzada amb qualsevol classe de tela homologada. A més, ha estat creada per a poder reutilitzar-se i, gràcies a una estructura específicament dissenyada per a treure el màxim partit de l’Additive Manufacturing en el seu procés de fabricació, és molt més còmode i estanca que els models existents a la xarxa. Actualment es troba en procés d’homologació.

Durant les primeres setmanes de la crisi sanitària del COVID19, amb el col·lapse d’hospitals i centres mèdics i davant l’escassetat d’elements tan necessaris com les mascaretes de protecció, ràpidament es va generar una gran comunitat online formada per enginyers, dissenyadors i usuaris d’impressores 3D que van oferir la seva ajuda ideant diferents solucions que poguessin ajudar-nos a combatre la pandèmia.

En qüestió de dies, van aparèixer els primers dissenys de mascaretes, respiradors i proteccions diverses compartides a la xarxa, amb el principal objectiu de ser ràpida i fàcilment reproduïbles mitjançant tecnologia FFF (Fabricació per Filament Fos), i va començar una producció col·laborativa massiva. En aquest context, la impressió 3D es va consolidar indubtablement com una solució de primer nivell a la incapacitat de proveïment d’aquestes eines. 

Amb l’avanç de la lluita contra el coronavirus, i tenint en compte opinions i crítiques recollides per part dels mitjans de comunicació, sanitaris i altres usuaris de les mascaretes, es van anar detectant aspectes seriosament millorables pel que fa a material i disseny. El CIM UPC, centre tecnològic de referència en fabricació additiva de la Universitat Politècnica de Catalunya, emprèn llavors un nou projecte per a treballar de forma intensiva en el desenvolupament d’aquests EPIs. Es plantegen principalment tres reptes a optimitzar, a partir dels dissenys existents a la xarxa: ergonomia, respirabilitat i biocompatibilitat en el contacte amb la pell.

mask-covid19-cim-upc-3d.jpg

 

El primer repte que presentaven els dissenys analitzats era millorar substancialment l’adaptació a diferents anatomies facials garantint, a més, l’estanqueïtat de la mascareta. A partir d’aquesta premissa i després de diverses iteracions del disseny inicial, es va obtenir una mascareta basada en una estructura de varetes que no sols era capaç d’adaptar-se a tota mena d’anatomies facials, sinó que a més estava dotada de la flexibilitat i resistència adequades per a l’adaptació anatòmica.

Aquests atributs van ser possibles gràcies a la tecnologia SLS (Sinteritzat selectiu per làser), el sistema de fabricació 3D del qual aporta al prototip una gran flexibilitat, podent-se fabricar geometries molt complexes que no podrien materialitzar-se mitjançant cap altre mètode. De fet, aquesta tecnologia va revolucionar en el seu moment el món de la impressió 3D, oferint la possibilitat no sols de realitzar prototips per a validacions de disseny o assajos sinó també per a la producció de peces finals d’alta qualitat o presèries curtes, la qual cosa la va convertir en l’opció més adequada pel cas que ens ocupa. El material utilitzat va ser la poliamida (PA12), un plàstic tècnic molt utilitzat en peces industrials d’elevades prestacions.

gif_mask.gif

 

Un altre dels aspectes fonamentals que es va proposar millorar va ser la respirabilitat. S’estima que la mascareta desenvolupada pel CIM UPC té una respirabilitat notablement més elevada en estar basat el seu disseny en diverses varetes que subjecten la tela homologada sense bloquejar el pas de l’aire, com sí que succeeix en altres models de mascaretes amb un disseny totalment tancat.

Finalment però no menys important, es planteja el repte de poder oferir un producte per a protegir el rostre que no provoqués molèstia, irritació o incomoditat en el contacte amb la pell. Primerament es va apreciar que no tots els materials disponibles per a la fabricació additiva compten amb el grau de biocompatibilitat i capacitat d’esterilització requerits per a la utilització en contacte directe amb la pell, a més de tenir la capacitat per a ser fabricats garantint un acabat suficientment suau i/o còmode per a la seva utilització en una zona tan sensible com el rostre.

mask-coronavirus-cim-upc_0.jpg

 

En conseqüència, es va procedir a adaptar el present disseny mitjançant un concepte de mascareta esquelet, a l’interior del qual es col·loca la tela filtrant, amb unes subjeccions a les puntes de les varetes que permetessin fixar la tela amb un elàstic al llarg del perímetre de la mascareta. D’aquesta manera, el disseny quedava complet garantint que pogués utilitzar-se còmodament sense desgast durant tot el seu cicle de vida. 

Per a poder completar el projecte, el CIM UPC es va proposar generar certes sinergies estratègiques amb els agents experts del teixit filtrant de la mascareta, i per això es va comptar amb la col·laboració del Clúster de Materials Avançats, en el qual participa activament la Universitat Politècnica de Catalunya (CIT UPC), i de la Texsilk de Sant Salvador de Guardiola, que va facilitar una mostra de tela apta pels requeriments de la mascareta. El teixit original serveix habitualment per a productes com para-sols de jardí, preparats per a dures condicions ambientals, i resulta perfecte per a un ús inesperat com les mascaretes.

Pel que fa a la seva producció, un cop optimitzat el producte per a que es pugui fabricar a gran escala amb les principals tecnologies d’impressió 3D, el CIM UPC preveu fabricar mitjançant tecnologia SLS 140 mascaretes a la setmana. En el cas d’utilitzar la tecnologia MJF, es podrien fabricar fins a 36 màscares cada 8 hores.

Plataforma virtual de fabricació en tecnologia SLS de la màquina RICOH AM S5500p del CIM UPC. La ubicació de les peces es realitza per a evitar col·lisions entre peces i optimitzant l’espai per aconseguir un bon grau de compactació que permeti reduir el temps de fabricació garantint la qualitat.


Com a conclusió del projecte, pel que fa a la utilització de les mascaretes i per a garantir en tot moment la seva efectivitat, els senzills passos a seguir són els mateixos que per a l’ús de qualsevol mascareta comuna. Per a evitar que l’aire es filtri, és necessari començar subjectant la banda de la mascareta sobre la part superior i posterior del cap, obtenint un punt de fixació. A continuació, es fixa la segona banda, la inferior, per assegurar l’estanqueïtat i immobilitat de la mascareta.

De forma accelerada s'estan abordant els passos per a poder veure-la convertida en un nou estàndard que ajudi a superar la crisi. De fet, entre aquests passos, trobem una fase d'optimització de l'actual disseny encara per perfeccionar donat que, tot i estar basat en opinions i crítiques d'usuaris d'altres tipus de mascaretes, és una primera versió. Com en el cas dels respiradors, la homologació és un pas obligat i també hi ha entitats a la UPC, com el grup INTERTEX que estan aportant el seu coneixement respecte als requeriments de les mascaretes reutilitzables.

Instruccions de muntatge

L'alliberament d'aquesta primera versió de la nova màscara, que pot ser descarregada tant per al seu ús com per a ser modificada adaptant-se a un àmbit d'aplicació més concret, s'afegeix a l'Arm Door Opener com a eina per a reduir el factor RO (ρ) de contagi, un altre element open source desenvolupat al CIM UPC i que ja es pot descarregar lliurement sense limitacions, com correspon al paradigma de la indústria 4.0.

Descarregar aquí

cim-upc-3d-produccion.jpg

 

Nou cupó de descompte!

Treballem perquè puguis formar-te des de casa.

Preu especial amb el cupó PRIMAVERA20 en els cursos 3D online.