Stampa 3D e COVID-19: filtri metallici riutilizzabili testati da ExOne
C’è una raffica di attività di produzione di additivi industriali (AM) in risposta alle carenze di forniture mediche causate dall’epidemia di COVID-19, con alcuni lavori diretti verso quelli che potrebbero essere strade senza uscita e altri che generano risultati nuovi e interessanti. Tra le applicazioni più uniche di AM nella produzione di forniture mediche c’è lo sforzo di ExOne di produrre filtri metallici riutilizzabili per maschere di filtrazione e altre apparecchiature.
La maggior parte delle grandi aziende di stampa 3D, tra cui ExOne, hanno notato che la loro catena di approvvigionamento globale li ha individuati nell’impatto ad ampio raggio dell’epidemia di coronavirus, spingendoli a considerare gli effetti che la malattia avrebbe sia sulle operazioni di produzione che sulle forniture mediche . John Hartner, CEO di ExOne, ha dichiarato a 3DPrint.com che ciò ha indotto l’azienda a pensare al suo ruolo potenziale nella catena di fornitura.
È stato quando l’azienda ha riconosciuto l’accumulo di rifiuti medici a seguito di dispositivi di protezione individuale (DPI) usa e getta che la società ha capito in un settore che poteva fornire la sua esperienza. Numerose notizie hanno riportato in che modo i DPI di scarto potrebbero causare danni ecologici . Si presume che gli ospedali di Wuhan abbiano generato sei volte più rifiuti sanitari al culmine della pandemia rispetto a quelli normalmente utilizzati, con una produzione giornaliera di rifiuti che raggiunge le 240 tonnellate.
Poiché ExOne ha già clienti che utilizzano la tecnologia di getti di leganti metallici dell’azienda per creare filtri industriali, l’azienda ha capito che potrebbe essere in grado di garantire la disponibilità di maschere filtranti, come i respiratori N95 (per le differenze nei tipi di maschere mediche, leggi il nostro articolo qui ) e limitare i rifiuti sanitari. La società ha collaborato con l’Università di Pittsburgh per sviluppare e testare filtri riutilizzabili stampati in 3D realizzati con una varietà di materiali metallici. Questi filtri sono autoclavabili, il che significa che possono essere completamente sterilizzati prima del riutilizzo.
ExOne ha iniziato con una maschera particolare e dopo aver eseguito test sufficienti a livello interno, la società ha iniziato a condurre test di filtrazione con un’agenzia che esegue test ufficiali per gli standard del National Institute for Occupational Safety and Health. I primi risultati sono stati promettenti, spingendo i partner a lavorare con due ospedali locali per organizzare studi clinici e iniziare il processo di approvazione di emergenza con la Food and Drug Administration degli Stati Uniti. Oltre al primo modello di maschera con cui l’azienda sta lavorando, ExOne sta esplorando altri modelli di altri produttori, oltre ai filtri del ventilatore.
L’uso della tecnologia a getto di leganti metallici offre il vantaggio di essere in grado di controllare la densità di una parte attraverso la dimensione delle particelle di polvere e il livello di sinterizzazione, che è ciò che ha attirato alcuni dei suoi clienti nella produzione di filtri industriali , come le piastre filtranti . Con Ansys, l’azienda è in grado di eseguire la simulazione della filtrazione di particelle per i filtri maschera, che possono quindi essere controllati attraverso il processo di stampa e sinterizzazione. Hartner ha spiegato:
“È sorprendente il dettaglio [ANSYS ha] nella capacità di calcolo di esaminare diverse applicazioni, diversi fattori di forma, quale portata è necessaria, quale filtrazione è necessaria. Quindi, stampiamo ed eseguiamo il livello appropriato di sinterizzazione per ottenere quella porosità e quell’output del filtro. ”
A causa dei minori vincoli legati alla dimensione delle particelle e ai requisiti delle fonti di energia (nessun laser o raggio di elettroni), il processo può anche utilizzare una gamma più ampia di materiali. A sua volta, ExOne sta testando una varietà di metalli, tra cui acciaio inossidabile e rame, entrambi ampiamente utilizzati nell’industria medica. Il rame, in particolare, ha dimostrato valore nella crisi COVID per la sua capacità di uccidere all’incirca dal 96 al 99 percento del virus SARS-CoV-2 al contatto .
“A questo punto stiamo realizzando sia acciaio inossidabile che rame e in realtà abbiamo anche altri materiali che stiamo testando”, ha dichiarato Hartner a 3DPrint.com. “Onestamente, questo progetto si sta evolvendo in modo rilevante da come questo virus risponde a diversi set di materiali. Il rame è uno che è stato identificato come uno dei materiali migliori, motivo per cui siamo passati dall’acciaio inossidabile al rame come un altro modo per testare le possibilità. “
Certo, è troppo presto per dire quante volte un filtro metallico potrebbe essere riutilizzato. Si potrebbe supporre che, ad un certo punto, debbano essere scartati. Dai suoi clienti industriali, ExOne sa che i filtri per applicazioni industriali possono sopravvivere oltre un anno in ambienti abrasivi, suggerendo che i filtri metallici potrebbero essere sostanzialmente più lunghi dei tradizionali filtri in tessuto. Con la stima di ExOne che i filtri costerebbero meno di $ 20 per unità, si pagherebbero rapidamente da soli nel corso del riutilizzo riducendo i rifiuti sanitari pericolosi.
L’esempio qui presentato da ExOne non solo dimostra una risposta più innovativa alla carenza di forniture mediche, ma anche nuovi futuri per le forniture mediche in generale
