6种3D打印的COVID口罩经不起审查

3D打印社区的成员为应对COVID-19流行病而急于帮助缺乏个人防护设备和急需的医疗设备及零件，这证明了“没有妥善的行为”是正确的。 。由于缺乏对制造商的指导以及潜在的毒性，批评几乎立即产生。但是，如果没有标准或法规，可能会有无数个人为3D打印个人保护设备（PPE）和医疗设备创建设计，而结果却千差万别。

现在，来自德国武装部队医院神经外科的科学家和赫尔穆特·施密特大学/德国武装部队大学的科学家一直在合作研究旨在阻止冠状病毒传播的3D打印面罩的实际可行性和功效。在他们的研究中，德国研究人员评估了3D打印面罩样本并将其与标准防护面进行比较，该研究在最近发表的“ SARS-CoV-2大流行期间广泛使用3D打印制造面罩的潜在风险 ”中进行了介绍。口罩。

刚性和可折叠设计都通过呼吸器贴合度测试进行了检查。科学家们从互联网站点下载了免费的3D设计，然后“原样”打印了一些样本，同时修改了其他样本。位于明斯特的联邦国防技术保护研究所和NBC防护研究所（WIS）与研究人员合作，测试了有关效率和安全性的口罩。共评估了六个原型，研究人员仅修改了两个设计。

使用Fusion 360和Cura在汉堡的德国武装部队大学制造技术实验室创建了用于研究的口罩。像Ultimaker 3这样的台式3D打印机是在Westerstede的德国武装部队医院的神经外科部门建立的。

开源面罩包括：

铜3D NanoHack

Lafactoria3D COVID-19面膜V2

Maker面罩呼吸器

蒙大拿州面具

研究人员解释说：“可折叠铜制3D NanoHack面罩经过进一步开发，并根据工作组中代表的医生的要求进行了调整，以适应上述工作流程。” “这导致生产了两个修改版本，即HSU / BwKWST FM V3（V3）和HSU / BwKWST FM V4（V4）。COVID-19 Mask V2有不同尺寸。为了进行比较，选择了可下载文件中提供的壁厚较大的大口罩的印刷。”

将白色PLA和黑色热塑性聚氨酯用于面罩，然后根据说明进行组装。

在汉堡的德国武装部队大学制造技术实验室的设计师环境中进行了口罩设计开发。然后将设计变体以数字方式转移到位于韦斯特斯特德的德国武装部队医院神经外科的用户环境中。在原型生产之后，对口罩的设计进行了评估。然后将下一个设计变体的要求发送给设计者，以进行进一步的修改和开发。

工作组中的用户能够在三到四个小时内完成从设计到印刷的口罩。研究人员指出，在一天的工作中，可能会出现三个“迭代”循环。像HSU / BwKWST FM V1这样的设计在过滤方面进行了修改和改进，从而允许使用FFP3过滤器。过滤面积本身也加倍。HSU / BwKWST FM V2（V2）具有可更换的过滤材料。HSU / BwKWST FM V3（V3）型号在外部轮廓周围设计有TPU密封唇，以更好地紧贴脸部。

产生了HSU / BwKWST面罩的四种不同变体。HSU / BwKWST FM V1在A中显示。B描述了HSU / BwKWST FM V2，在下巴区域采用了新的面罩设计，固定销用于附加的面罩，并且更改了用于松紧带的固定孔。C HSU / BwKWST FM V3，带有由黑色TPU95A（黑色边框）制成的附加嵌体和新颖的鼻孔设计。D显示了进一步开发的HSU / BwKWST FM V4，它具有四个固定条，并且没有以前V3所包含的TPU嵌体。E和F显示带有夹子固定装置的方形过滤器设计，G和H显示带有固定螺纹的圆形过滤器设计。

“ HSU / BwKWST FM V1和V2是根据德国武装部队大学制造技术实验室与德国韦斯特斯特德武装部队医院神经外科部门之间描述的设计过程设计，运输，印刷和评估的。研究人员解释说，只有HSU / BwKWST FM V3和V4被发布用于进一步测试。

Maker Mask最需要材料和时间，而且装配复杂，因此脱颖而出。例如，用户必须准备融化和上胶过滤盒和阀门。由于热成型过程中出现小折痕，因此在面罩方面还出现了其他问题，例如可折叠的HSU / BwKWST FM V3和V4。

由热塑性PLA 制成的可折叠HSU / BwKWST FM V4各个部分的描述。B HSU / BwKWST FM V4测试安装在实验人员的脸上。

研究人员说：“在此之前，有必要调查以前的平面掩模的折叠是否会影响HSU / BwKWST FM V3和V4中PLA的细丝和纤维结构，因为这可能导致微泄漏。” 在蒙大拿州和制造商面具中，滤镜固定效果最佳，其他滤镜则更容易泄漏。

总体而言，结果相当差，作者强调了3D打印蒙版的巨大普及。但是，实际上，当前使用的方法和材料不足以推荐使用FDM 3D打印的掩模：

“关于在大流行中广泛使用3D打印面罩的安全性问题，我们得出的结论是，尽管在媒体和在线媒体上有时会过分欣慰，但目前没有广告宣传3D打印面罩设计在我们的研究中适合作为可靠的个人防护设备。主要原因是材料的柔韧性低和密封线细，从而阻止了必要的表面密封性能，以及由于简化的过滤器和滤箱结构而导致的面罩与过滤材料的连接相关的泄漏。”

由掩模外的颗粒浓度除以掩模内的颗粒浓度计算出保护因子（PF）。数据表示为平均值±平均值的标准偏差。为每个蒙版计算的最佳单一值用对应的特定于组的颜色表示为x。

总内向泄漏量（TIL，％）由100除以PF计算得出，并以％表示。参考参数是根据DIN EN 149规定的过滤面件2（FFP2，红线，8％）和过滤面件3标准（FFP3，黑线，2％）。

在过去的一年中，可以找到有关3D打印PPE的更多信息，从开放式呼吸机到面罩和其他口罩，以及有关大流行期间注意事项的意见。

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