« zurück

2StepProtect

Autonome Fertigung personalisierter und wiederverwendbarer medizinischer Schutzausrüstung durch 3D-Druck und Gießen

Details

Programm / Ausschreibung Emergency-Call Coronavirus 2020, Emergency-Call Coronavirus 2020, KLIPHA-Covid_19
Projektpartner HAGE3D GmbH
Projektstart 01.06.2020
Projektende 31.05.2021
Status laufend
Projektlaufzeit 12 Monate

Projektbeschreibung

Ziel des beantragten Forschungsprojekts „2StepProtect“ ist es, den national aufgrund der COVID-19 Pandemie aufgetretenen Mangel an komplexer Schutzausrüstung durch eine flexible lokale Fertigung rasch und nachhaltig auszugleichen. Die in-house-Fertigung direkt in der medizinisch kritischen Infrastruktur (Krankenhäuser, Pflegeeinrichtungen) und somit die Minimierung der Abhängigkeit von ausländischen Anbietern ist dabei ein wichtiger Beitrag zur Sicherstellung der Versorgung in der derzeitigen Situation, aber auch für zukünftig auftretende Krisensituationen durch Infektionskrankheiten. Der neue Fertigungsprozess wird am Beispiel der Herstellung von dringend benötigten FFP-Masken entwickelt. Die derzeit mögliche Fertigung von FFP.2- und FFP.3-Masken in den Krankenanstalten und Pflegeeinrichtungen wird vor allem durch die Geschwindigkeit in der Herstellung, die fehlende Produktqualität und ungünstige Werkstoffauswahl stark eingeschränkt. Diesen Einschränkungen wirkt dieses Projektvorhaben durch einen innovativen 2-Stufen-Prozess („2StepProtect“) entgegen: Mittels 3D-Druck werden einerseits Gießformen in unterschiedlichen Größen hergestellt, andererseits anpassbares Kleinzubehör wie Ausatmungsventil und Filterhalterung. Der größenmäßig kritische Maskenkörper wird aus den Gießformen mit Silikon gegossen. Die Absicht ist es, die Vorteile des flexiblen und personalisierten 3D-Drucks mit dem manuellen und schnellen Abgießen zu kombinieren. Mit dem 3D-Druck können Masken an unterschiedliche Gesichtsformen und Kopfgrößen angepasst werden, durch das Abgießen kann die Produktivität erhöht werden. So ist eine rasche und kostengünstige autonome Fertigung großer Stückzahlen machbar, die außerdem sterilisiert und wiederverwendbar sind. Die verwendeten Materialien sind allesamt medizinisch bereits zugelassen und auf ihre Biokompatibilität getestet. Der 2StepProtect-Prozess soll direkt in den Kliniken etc. implementiert werden und kann für diverse personalisierte Schutzausrüstung erweitert werden. Eine Vorstudie zeigte eine prinzipielle technische Machbarkeit, es müssen jedoch Maschinen und Fertigungsprozesse optimiert werden, um das durch 2StepProtect hergestellte Produkt tatsächlich einsetzen zu können und die Versorgung in Krankenhäusern und Pflegeinstituten zu verbessern. Im Weiteren muss die medizinische Einsetzbarkeit der hergestellten Schutzausrüstung überprüft werden. Ein großer Vorteil ist außerdem, dass es nach Projektabschluss dem medizinischen Personal selbst möglich sein wird, nach kurzer Einführung in die Methodik die Masken und weitere 2StepProtect-geeignete Schutzausrüstung für den internen Bedarf rasch und personalisiert herzustellen.

Abstract

2StepProtect will compensate the nationally and internationally occurring lack of personal protective equipment caused by the COVID-19 pandemic by flexible and local manufacturing. Inhouse manufacturing directly in the medically critical infrastructure (clinics, caring units) and therefore minimizing dependency from external and foreign providers is crucial to ensure the supply in the current situation, but also in case of future infectious diseases. The innovative manufacturing process for personal protective equipment will be developed on the example of FFP-masks. The standard autonomous manufacturing of such respirators in clinics and caring units is strongly limited by manufacturing speed, missing product quality and unfavourable material selection. 2StepProtect is counteracting against these limitations by a newly developed two-step process: moulds in different sizes as well as customizable small equipment such as exhalation valves and filter mounts are additively manufactured by 3D-printing, while the critical-size mask body is cast in 3D-printed moulds with silicone. The goal is to combine flexible and personalized 3D-printing with fast casting. Masks can be adapted to different face forms and head sizes by 3D-printing, casting can increase the productivity compared to completely additively manufactured parts. Therefore, a fast and economical autonomous manufacturing of large quantities is possible. All selected materials have already been medically certified and tested on their biocompatibility. In this project, additional analyses will be performed especially for the additive manufacturing directly at the clinic. The result of 2StepProtect after 12 months will be the inhouse implementation of the manufacturing process at the University Clinic Graz. Preliminary experiments could already show the basic technical feasibility, but machines and manufacturing processes must be optimized to use the products at the University Clinic Graz. Additionally, the medical applicability of the personal protective equipment will be evaluated. Furthermore, medical staff should be able to produce masks and further protective equipment in a fast and personalized way themselves.

Weitere Informationen