Blog notice

Fabricació de respiradors per subministrar oxigen als pacients amb COVID-19

La lluita contra la COVID-19 continua. Seguim buscant solucions tecnològiques que ajudin a combatre la pandèmia que, donada la dificultat d’aplanar la corba de contagi i segons l’advertència del departament de Salut, provoca que les UCI estiguin al límit.

Per això, al CIM UPC col·laborem en iniciatives que treballen a contrarellotge en la validació, fabricació i distribució de respiradors als centres hospitalaris, un producte escàs i de vital importància pels milers de pacients ingressats. Les facilitats i flexibilitat de producció que permet la impressió 3D ajuda a fer-ho possible. Això ens ha portat a donar assistència a grups de treball que lluiten per a què els metges no es trobin en l’escenari de no disposar de prou respiradors contra la COVID-19 i haver de fer prioritzar de manera extrema les atencions als pacients.

En aquests projectes és clau la col·laboració entre metges i enginyers. Ambdues parts posen tots els seus esforços perquè els prototips siguin tècnicament viables i contribueixin a reduir la mortalitat de la COVID-19. A diferència del procés habitual de qualsevol projecte, en aquest escenari de crisi sanitària no es fan estudis de costos ni de viabilitat econòmica: la prioritat és resoldre els contratemps tècnics que sorgeixen en tot el procés. No obstant això, es té molt en compte que el disseny pugui ser serialitzat amb els components disponibles un cop el prototip es validi. Aquest és un dels punts forts de la impressió 3D: és absolutament flexible per materialitzar qualsevol disseny.

El primer pas en aquests projectes ha estat el disseny conceptual. Són moltes les idees desenvolupades i compartides internacionalment en entorn de codi obert que ho han permès. Totes es basen en un assemblatge senzill però robust i, sobretot, plenament funcional complint totes les indicacions i exigències dels metges i del personal sanitari. Tant és així que a les xarxes ja podem trobar els primers prototips validats i, fins i tot, les primeres presèries, que esperen ara l’aprovació de les autoritats sanitàries.

Al lloc web Fòrum A.I.RE de la xarxa de fabricaires voluntaris contra la COVID-19, per exemple, es pot consultar quin ha de ser el funcionament d’un respirador perquè sigui efectiu i no suposi un perill per al pacient. A l’Hospital Parc Taulí, de fet, ja treballen mitjançant un prototip de codi obert realitzat per la Universitat Americana de Rice (Houston, Texas), replicat en temps rècord i redissenyat sota la coordinació d’en Magí Galindo del LEITAT, tot un referent al nostre país en Impressió 3D. En aquest procés llarg però ràpid, el CIM UPC va aportar el seu coneixement i material per a donar fiabilitat a l’accionament del respirador de cara a les primeres tandes d’assaigs en hospital.

Per la seva banda, altres equips de treball tenen els seus respiradors a punt per a proves, alguns ja validats de forma bàsica per metges, i s’enfronten a la incògnita de la complexitat de com poder ser homologats i a la incertesa de com abordar la seva serialització a nivell tècnic i econòmic. En són exemples el model de codi obert dissenyat des de Madrid per un equip de més de 30 persones, coordinades per Celera, o el que l’Hospital Universitari Central d’Astúries utilitza per efectuar les proves mèdiques corresponents, desenvolupat per equips de voluntaris. Finalment, mencionar també el respirador que han desenvolupat des de l’Hospital Clínic i l’Hospital Germans Tries i Pujol, ja a l’espera d’aprovació per part de les autoritats sanitàries. Es basa en un projecte de codi obert amb dues versions, la “maker” i la industrial: d’aquesta darrera versió, SEAT n’ha fet darrerament una difusió amb gran impacte.

Tan important resulta tenir el disseny de respirador validat, com poder posar en marxa la producció de components consumibles necessaris per al seu ús. L’exemple més clar en són els derivadors (disjuntors), els quals permeten interconnectar tot el sistema de tubs que formen part dels respiradors, i fer que un respirador pugui ser emprat per a més d’un pacient amb seguretat. Aquestes peces, les quals també són imperativament necessàries, estan sent fabricades sense descans en diferents centres amb tecnologia industrial d’impressió 3D. 

Ja el passat 23 de març el CIM UPC rebia instruccions de fabricar tants derivadors de 2 i 3 vies com ens fos possible. De fet, calia fabricar 5 derivadors de 2 vies per cada derivador de 3 vies, a fi d’atendre en la proporció correcta les necessitats de cada tipus. En la següent imatge es visualitza el tanc virtual on se situen en tot el seu volum les peces que van ser fabricades mitjançant la tecnologia de Sinterització Selectiva per Làser (SLS)

Aquesta, es tracta d'una tecnologia molt diferent de la de les impressores 3D de sobretaula, que treballen amb filament fos que es va dipositant capa sobre capa. La tecnologia SLS, també coneguda com a Fusió en Llit de Pols, disposa d'un làser que fon pols de poliamida fent que se superposi en capes de 0,1 mm. Només fon el material de cada capa allà on correspon una part de la peça, de manera que la restant que no es fon serveix de sustentació de tot el conjunt. A la imatge anterior, aquesta pols seria el volum aparentment buit entre les peces suspeses a l'aire. 

Al CIM UPC, aquesta tecnologia s’aplica principalment en la fabricació de prototips de nous dissenys de productes per a empreses i start-ups del nostre país, accelerant els seus cicles de desenvolupament. En concret, i tal com mostra la imatge, aquests derivadors de respiradors van ser fets a l’equip RICOH AM S5500P, un equipament punter d’alta capacitat. 

Divendres 27 de març, les peces eren entregades als seus corresponents destinataris havent-se posat paral·lelament en marxa un centenar de peces més. Donat que aquestes màquines poden treballar desateses mentre estan en marxa, la producció arrencada va ser retirada dilluns 30 a primera hora, després de treballar tot el cap de setmana, i entregada a la mateixa tarda. Això si, cal tenir present que la neteja i polit són operacions desenvolupades per tècnics especialitzats que requereixen gran professionalitat i, quan es tracta per exemple de prototips per a automoció, sovint aquests tenen més valor afegit pel procés d'acabat que no pas en el pur procés d'impressió 3D.

Actualment, tan el CIM UPC com tot el conjunt d’empreses i institucions productores, esperem les homologacions de tants dissenys de respiradors com sigui possible, per a poder ser fabricats en sèrie. Mentrestant, els lliuraments de components es van succeint mentre tots esperem que el nostre esforç sigui molt útil en la lluita que ens ocupa. 

Des del CIM UPC, transmeten un sincer agraïment a tots els companys que també participen d’aquest esforç: 3DSix, Avinent-Corus, Barel, Eurecat, Hipra, HP, Ineo, Pantur y Prometal3D, així com als companys del LEITAT, coordinadors de les recollides, comandes, aprovisionaments i lliuraments. El CIM UPC també hi és per recordar que sense indústria no hi ha país.

L’esforç per part de tots continua i us donem l’oportunitat per a que ens ajudeu, no són temps fàcil per a ningú i menys per a les entitats sense ànim de lucre vinculades a universitats públiques i sense finançament basal: us estarem molt agraïts! 

zz

Nou cupó de descompte!

Treballem perquè puguis formar-te des de casa.

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