Corona-Krise: 3D-Druck-Optimierung unterstützt medizinisches Personal

In Zeiten der Corona-Krise mangelt es im medizinischen Bereich unter anderem an Ausrüstung, die Ärztinnen, Ärzte und Pflegepersonal dringend benötigen. Für die lokale Produktion der knappen Waren eignet sich 3D-Druck (Additive Fertigung) besonders gut. Dabei kommt es eher auf clevere Idee und schnelle Lösungen an als auf ausgereifte Produkte.

Die Maker-Szene und Forschungseinrichtungen haben sofort dezentrale Kapazitäten aktiviert, um die Herstellung fehlender Ausrüstung zu unterstützen. Besonders Gesichtsvisiere (sogenannte Medical Shields) eignen sich für die dezentrale Produktion, da sie keine Komponenten aufweisen, die lebenswichtige Funktionen unterstützen und die genaue Bauart nicht ausschlaggebend für die Verwendung ist. Die einzelnen Bestandteile der Visiere (Stirnband, Gummizug und Scheibe) lassen sich aus verschiedenen Materialien und auf unterschiedliche Weise herstellen und montieren.

Forschende des Fraunhofer IML haben eine Möglichkeit erarbeitet, schnell und effizient Stirnbänder für Gesichtsvisiere im 3D-Drucker zu fertigen. Basis für die Optimierung war dabei eine Open-Source-Datei des Druckerherstellers Prusa für ein Medical Shield, das für die Fertigung auf einem FLM-Drucker ausgelegt ist. Für Laser-Sinterverfahren eignet sich das Modell auch, doch der größere Bauraum wird bei diesem Pulver-Schicht-Schmelz-Verfahren nicht effizient genutzt. Deswegen wurde das Design in Bezug auf die Bauraumnutzung optimiert, indem die Forschenden die Flexibilität des verwendeten Kunststoffs ausnutzten: Dadurch, dass die Stirnbänder nicht wie bisher bereits gekrümmt gedruckt, sondern erst nach dem Druck in Form gebracht wurden, können auf einer EOS 395 beispielsweise statt der bisher knapp 60 nun bis zu 500 Stirnbänder in einem Druckjob gefertigt werden.

Die optimierte Variante ist mit etwa 24 Gramm sehr leicht. Durch das geringe Gewicht, die relativ weiche Oberfläche und die hohe Flexibilität des Materials sind die Visiere außerdem angenehm zu tragen. In der Lungenklinik der Universitätsklinik in Essen kamen sie bereits zum Einsatz. Die Komponenten dafür wurden vom Fraunhofer IML, der FH Dortmund und einigen Makern produziert.

Viele Materialien zur Herstellung der Visiere sind mittlerweile knapp, lassen sich aber durch Alternativen ersetzen. Als Ersatz für die Plexiglasscheiben prüft das Fraunhofer IML unter anderem Laminierfolie, die in zwei Schichten aufeinander laminiert wird. Die so hergestellten Scheiben wären leicht und ließen sich trotzdem mit dem Laser schneiden.

Weitere Untersuchungen am Institut beschäftigen sich mit der Oberflächen-Optimierung der 3D-Druck-Teile, um sie besser desinfizieren zu können. Außerdem wird die Verwendung von Altpulver getestet, das beim 3D-Druck ohnehin anfällt und meist nicht vollständig wiederverwendet wird.