Impressão 3D: Resposta Inovadora à Falta de EPIs na COVID-19

Dada a atual situação de emergência que se vive devido à propagação do coronavírus COVID-19, surgem grandes iniciativas e soluções da solidariedade e inovação, especialmente para aliviar a escassez de equipamento médico e equipamento de proteção individual (EPI).

Do setor da impressão 3D, há muitos engenheiros e fabricantes de materiais que, juntamente com especialistas médicos, trabalham para desenhar modelos de EPI (equipamento de proteção individual) que ajudem a preservar a saúde dos profissionais de saúde e facilitem o seu trabalho, assim como no desenvolvimento de diferentes protótipos como válvulas, conectores de respiradores ou respiradores assistidos e outros dispositivos que ajudem a mitigar a escassez de equipamento médico.

Além disso, muitas comunidades de makers lançaram as suas impressoras 3D para fabricar estes dispositivos. Em Espanha, surgiu a iniciativa Coronavirus Makers, uma plataforma sem fins lucrativos com milhares de voluntários. Iniciativas semelhantes podem encontrar-se em países como Alemanha, Itália, Chile, Argentina ou Colômbia.

Abaixo compilamos vários designs de equipamento de proteção e material médico que foram disponibilizados ao público gratuitamente por diferentes empresas e associações, e podem ser descarregados em formato STL e impressos em praticamente qualquer impressora FDM.

Deve ter-se em conta que alguns dos modelos não estão homologados ou aprovados pelas autoridades de saúde correspondentes e que, dependendo de cada área ou país, os requisitos de fabrico para alcançar essa homologação podem variar.

Máscaras faciais

Tanto em plataformas de recursos de impressão 3D como em várias páginas de empresas do setor 3D, estão a ser partilhados diferentes modelos de máscaras para impressão 3D em qualquer tipo de impressora 3D FDM.

Deve salientar-se que estas máscaras, exceto se tiverem os filtros necessários, servem apenas como barreira física contra o vírus, além de ajudar a não o espalhar no caso de estar infetado.

Há poucos dias partilhámos o design da máscara Nanohack desenvolvida pela equipa Copper3D e que recentemente partilhou a atualização do design dessa máscara: NanoHack 2.0, com uma estrutura monobloco, forte e hermética, que deve ser fabricada com filamentos antibacterianos PLActive e MDFlex para proporcionar máxima proteção contra o ambiente externo.

PLActive é um polímero reciclável e biocompatível que contém um nanocompósito de cobre que demonstrou propriedades antimicrobianas.

Graças ao seu design, NanoHack 2.0 é um dispositivo que oferece proteção contra partículas no ar e impede a propagação de líquidos que contaminam as vias respiratórias. NanoHack usa o mesmo material usado em máscaras cirúrgicas (polipropileno não tecido) como sistema de filtração. Para proteção ótima, recomenda-se usar um filtro de polipropileno não tecido de tripla camada. Este filtro é inserido na máscara. Assim, segundo vários estudos, alcança-se uma eficiência de filtração de 96,4% para microrganismos de 1 mícron e 89,5% para microrganismos de 0,02 mícron.

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Viseiras faciais

Pode encontrar inúmeros modelos de viseiras e protetores faciais na internet. Prusa desenvolveu vários protótipos, que foram verificados com o Ministério da Saúde Checo. Finalmente, apresentaram duas versões de ecrã: RC1 e RC2.

Este design de ecrã consiste numa estrutura rígida com uma folha de plástico acetato flexível e transparente. A estrutura rígida é impressa em 3D e a folha de acetato é depois adaptada como ecrã. A versão RC1 permite imprimir mais peças no mesmo processo de impressão, enquanto a versão RC2 proporciona uma proteção ligeiramente superior e é mais confortável de usar.

Como ecrã, o protótipo usa uma folha de PETG de 0,5 mm de espessura, embora possam ser usados outros materiais transparentes e flexíveis com espessura semelhante, como folhas de acetato transparente.

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Download STL da Prusa

Recomenda-se impressão 3D com PETG com 30% de preenchimento, embora possam ser usados outros materiais como PLA ou ABS. Para os entregar a centros de saúde, é essencial esterilizá-los aplicando um banho de água com lixívia (Rácio 50:1) e depois enxaguá-los com água. Assim, não transportarão o risco de possíveis transmissões indiretas para o pessoal de saúde.

Respiradores e válvulas

Dada a escassez de respiradores autónomos, vários grupos de engenheiros, em colaboração com diferentes instituições e pessoal de saúde, estão a desenvolver protótipos e a fabricar as diferentes peças que os compõem usando impressão 3D.

É o caso do Consórcio da Zona Franca de Barcelona que, juntamente com HP, Leitat e SEAT, desenvolveram um protótipo de respirador usando impressão 3D para fabricar as suas peças e aproveitando elementos como o motor do limpa para-brisas de um carro. Este dispositivo foi batizado OxyGEN e já foi validado por especialistas do hospital Parc Taulí em Sabadell. Uma das vantagens deste dispositivo é que a sua produção é escalável.

Outra possível solução que surge é usar adaptadores que permitam usar o mesmo respirador para vários doentes, como o conector "H" que a Copper3D desenvolveu. Um design que minimiza o volume de espaço morto e evita possíveis fugas de ar devido a conexões desnecessárias. Copper 3D recomenda impressão 3D deste dispositivo usando PLActive, pelas suas propriedades antibacterianas e biocompatibilidade.

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Em vários hospitais falta alguns elementos importantes relacionados com respiradores e necessários ao tratar um doente com complicações respiratórias. É o caso da válvula Venturi, usada para regular a concentração de oxigénio que é introduzida no doente através do respirador.

Existem vários designs disponíveis para os utilizadores, como este da plataforma Cults.

Download STL da Cults

Outros dispositivos

Além de EPIs e dispositivos específicos para o tratamento de doentes afetados pela COVID-19, estão a ser desenvolvidas diferentes ferramentas para evitar o contágio por contacto indireto a que qualquer pessoa está exposta na sua atividade diária (maçanetas de portas e janelas, botões de elevadores, etc.).

O anel StopCovid-19 é um anel fácil de imprimir, desenhado para premir interruptores e botões sem os tocar fisicamente.

Download STL da Cults

Empresas como a Materialise desenvolveram um dispositivo para fixar em maçanetas de portas, para que possam ser abertas sem usar as mãos. Diferentes versões desta ferramenta, adaptadas a diferentes formatos de maçanetas (cilíndricas, retangulares, circulares, etc.) podem ser descarregadas gratuitamente do seu site.

Download STL da Materialise

Combinando a utilidade dos dois anteriores, existe o LU-Touch: Uma ferramenta para abrir e fechar portas e janelas, e ao mesmo tempo um premidor de botões e interruptores. LU-Touch pode ser descarregado gratuitamente e impresso em qualquer impressora 3D FDM. Além disso, se não tiver uma impressora 3D, pode comprá-lo já impresso.

Download STL do Thingiverse

Graças ao uso destas ferramentas, é possível minimizar a possibilidade de contágio por contactos indiretos na atividade diária. Para maior segurança, é necessário desinfetar as ferramentas sempre após o uso. Também deve lembrar-se que o uso deste tipo de ferramenta não isenta de aplicar as regras de segurança recomendadas: lavar as mãos regularmente, não tocar na cara, etc.

Materiais específicos

Entre os materiais específicos para fabricar equipamento de proteção individual, destacamos PLActive e MDFlex pelas suas qualidades antimicrobianas e antivirais. Este material é também recomendado para imprimir dispositivos de expansão e válvulas adaptadas a respiradores autónomos.

Materiais comuns

Para o fabrico de viseiras ou válvulas que, pelo seu uso, não precisam de ser compostas por materiais biocompatíveis ou antibacterianos, podem ser usados materiais básicos na impressão 3D FDM, como PLA ou PETG; uma vez que estes elementos não requerem propriedades específicas, embora seja verdade que requerem alguma rigidez e não é recomendado usar materiais flexíveis como Flexfill ou FilaFlex.

Com estes ficheiros de download gratuito, qualquer utilizador com uma impressora 3D FDM e qualquer dos materiais acima mencionados pode contribuir com o seu grão de areia para ajudar a parar a pandemia e a situação alarmante que vivemos atualmente.