I ricercatori usano la tecnologia futuristica per stampare 1.000 parti di visiera al giorno per la pandemia di coronavirus
I ricercatori sperano di soddisfare le esigenze degli ospedali con una singola stampante 3D.
I ricercatori della Northwestern University hanno dimostrato la capacità di generare 1.000 componenti per gli schermi facciali al giorno – con una singola stampante 3D.
Un componente fondamentale dei dispositivi di protezione individuale (DPI), gli schermi facciali proteggono gli operatori sanitari dal nuovo coronavirus ( COVID-19 ) mentre trattano i pazienti.
Quando i ricercatori nord-occidentali Chad A. Mirkin e David Walker hanno saputo della carenza di DPI negli ospedali, il loro team è entrato in azione. In ottobre, Mirkin e il suo gruppo di ricerca, in un articolo innovativo sulla rivista Science , hanno svelato una nuova tecnica di stampa 3D chiamata “stampa rapida ad alta area” (HARP), una stampante alta 13 piedi con una stampa di 2,5 piedi quadrati un letto che può stampare circa mezz’ora in un’ora – un risultato record per il campo della stampa 3D.
“Anche le flotte di stampanti 3D hanno difficoltà a soddisfare la domanda di schermi facciali perché la necessità è così enorme”, ha detto Mirkin. “Ma HARP è così veloce e potente che possiamo mettere un’ammaccatura significativa in tale esigenza.”
Le parti vengono prodotte ad una velocità di 1.000 al giorno eseguendo la stampante 24/7. I membri del team di volontari stanno lavorando a turni di sei ore per mantenere il ciclo di produzione costantemente in corso.
Mirkin è George B. Rathmann, professore di chimica presso il Weinberg College of Arts and Sciences del nord-ovest e direttore dell’International Institute of Nanotechnology. Walker è un imprenditore residente nel nord-ovest. Insieme al collega ricercatore nord-occidentale James Hedrick, Mirkin e Walker hanno inventato la tecnologia alla base di HARP e hanno fondato Azul 3D, Inc., una società che ha concesso in licenza la proprietà intellettuale di HARP (domanda di brevetto USA 62 / 815,175).
Gli schermi facciali comprendono tre componenti: una robusta fascia in plastica, un foglio di plastica trasparente ed elastico. Il foglio di plastica si aggancia all’archetto, che viene quindi fissato alla testa di chi lo indossa con un elastico elastico.
Il team Azul 3D guiderà la stampa dell’archetto e ha collaborato con un’azienda manifatturiera locale per fornire gli schermi di plastica trasparente tagliati al laser. Un terzo partner sta disinfettando e confezionando i componenti della visiera in kit facili da montare, che verranno forniti agli ospedali della zona. Il team osserva che gli schermi facciali possono essere lavati e riutilizzati e ora sta affrontando i requisiti normativi per mettere in uso gli schermi.
Informazioni su HARP
HARP si affida a una nuova versione di stereolitografia in attesa di brevetto, un tipo di stampa 3D che converte la plastica liquida in oggetti solidi. L’ARPA stampa in verticale e utilizza la luce ultravioletta proiettata per polimerizzare le resine liquide in plastica indurita. Questo processo può stampare pezzi duri, elastici o persino ceramici. Queste parti continuamente stampate sono meccanicamente robuste rispetto alle strutture laminate comuni ad altre tecnologie di stampa 3D. Possono essere utilizzati come parti di automobili, aeroplani, odontoiatria, ortesi, moda e molto altro.
Un importante fattore limitante per le attuali stampanti 3D è il calore. Ogni stampante 3D a base di resina genera molto calore quando funziona a velocità elevate, talvolta superando i 180 gradi Celsius . Questo non solo porta a temperature superficiali pericolosamente calde, ma può anche causare la rottura e la deformazione delle parti stampate. Più veloce è, maggiore è il calore generato dalla stampante. E se è grande e veloce, il caldo è incredibilmente intenso.
La tecnologia nordoccidentale aggira questo problema con un liquido antiaderente che si comporta come il teflon liquido. L’ARPA proietta la luce attraverso una finestra per solidificare la resina sulla cima di una piastra mobile verticalmente. Il Teflon liquido scorre sopra la finestra per rimuovere il calore e quindi lo fa circolare attraverso un’unità di raffreddamento.
“La nostra tecnologia genera calore proprio come le altre”, ha affermato Mirkin. “Ma abbiamo un’interfaccia che rimuove il calore.”
Mirkin afferma che HARP sarà disponibile in commercio nel prossimo anno. Il team sta già lavorando su una seconda stampante che raddoppierà la produttività di quella esistente.
Mirkin è anche professore di ingegneria biomedica, scienza e ingegneria dei materiali e ingegneria chimica e biologica presso la McCormick School of Engineering; professore di medicina alla Feinberg School of Medicine; e un membro del Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center della Northwestern University.
