Con motivo de la Pandemia provocada por el SARS-COV-2, los usuarios de impresoras 3D nos hemos puesto manos a la obra para colaborar en la medida de nuestras posibilidades, en la lucha contra el COVID-19.
Una de las formas que hemos hallado, es la de imprimir en 3D pantallas protectoras para sanitarios y profesionales que no pueden quedarse en casa.
Diseño de pantalla protectora de Prusa
Para ello, como bien hemos comentado en este artículo sobre la impresión 3D, el COVID-19 y cómo ayudar, toda la comunidad maker se ha volcado en la impresión de pantallas protectoras, pero ¿por qué no imprimir mascarillas? ¿No se necesitan? ¿Son mejores las pantallas?
Mascarillas o pantallas con impresión 3D
Hay 2 motivos principales por los que se recomienda la impresión 3D para el uso de pantallas protectoras, y no para la fabricación de mascarillas.
La porosidad: el primero de los motivos es la porosidad de los materiales, principalmente en materiales como el filamento PLA.
La propia impresión FDM: la impresión FDM se realiza capa a capa, por lo que no se puede conseguir un resultado de sellado como en la fabricación industrial. Es inherente a la propia tecnología FDM dejar vías de entrada o salida cuando se trata de una mascarilla hecha con FDM.
¿Se puede evitar la porosidad?
Lo mencionaremos más adelante en recomendaciones de materiales… pero hay un algunas formas de evitar la porosidad de los materiales. Veamos unas pocas.
Utilizar un material menos poroso: es sabido que de los materiales para impresión 3D, uno de los menos porosos es el TPU (flexibles medios), por lo que la impresión de mascarillas en este material sería conceptualmente más efectiva.
Esta información la debemos coger con pinzas, pero aparentemente una base oleosa o vaselina en el exterior debería resolver el problema de los microporos en materiales como PLA.
Por último, vamos a mencionar la opción de fabricar las mascarillas con filamento ABS y un post procesado de baño de vapor de acetona (por favor descartad este método si no sabéis como proceder, es tóxico y peligroso).
Vale, pero … ¿Significa todo esto que no podemos hacer mascarillas con impresión 3D? No del todo.
El uso de las mascarillas
Algo que llama mucho la atención, es la intención del uso de las mascarillas. Se trata de un problema social, más que de un problema técnico de impresión 3D.
Con esto nos referimos, a que el uso de mascarillas en la población (en ningún caso estamos hablando de sanitarios o cuerpos de seguridad muy expuestos al COVID-19) es una medida para evitar que posibles portadores esparzan el virus.
Dicho de otro modo, se trata de que el usuario de la mascarilla, como posible portador, no contagie a otras personas.
En ningún caso se habla de que la mascarilla evite el contagio por vía aérea, sino de evitar que la población vaya esparciendo virus a través de las gotitas Flügge.
A este respecto os dejamos un estudio del día 17 de marzo, titulado Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1 que estudia los tiempos de permanencia de los 2 virus en aerosoles y otras superficies.
Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1
¿Qué son las Gotitas de Flügge?
Se trata de gotitas que se dispersan con secreciones respiratorias, tienen un tamaño de entre 0.5 a 10 μm*. Las podemos esparcir al hablar, toser o estornudar. En caso de ser portadores sintomáticos o asintomáticos, podemos estar esparciendo el virus a través de estas gotas de Flügge sin saberlo.
Mascarillas con impresión 3D
Al respecto de las mascarillas hechas con impresión 3D, no tenemos mucha documentación. Así que vamos a referenciar un artículo del foro A.I.RE. de Coronavirusmakers.org, donde se habla de un estudio del profesor Fernando Alba, de la Universidad de la Rioja, acerca de los microporos en impresión 3D.
Según su estudio, estos microporos tendrían un tamaño de unas pocas micras (menos de 10 μm) para impresiones con PLA.
Microporos PLA
Os dejamos este enlace para descargar el póster de su estudio Atmospheric pressure cold plasma anti-biofilm coatings for 3D printed food tools.
Citamos también una de las conclusiones del usuario mafernandez del mismo foro:
Es de esperar, que con varias capas de material (imagina una capa de plástico con poros en sitios aleatorios y pones otra detrás y otra detrás, con los poros en distintos sitios cada vez) esta microporosidad no resulte en canales abiertos de extremo a extremo. Fuente: foro A.I.RE.
Según estos datos podríamos imprimir mascarillas con impresión 3D, siempre que tengan varias capas, mucho, mucho relleno, y muy importante, que las capas no sigan siempre la misma dirección.
Tamaños a tener en cuenta
Ya hemos comentado acerca de los tamaños a tener en cuenta, de porosidad en materiales y gotas de flügge, hagamos un repaso, y añadamos bibliografía y datos acerca del COVID-19.
Porosidad en PLA: < 10 μm
Gotas de Flügge: 0.5 a 10 μm
SARS-CoV-2*: 60-140 nm (unos 0.06 – 0.14 μm)
El objetivo es proteger a los demás tapando nuestra boca y nariz
Es quizás lo más importante. No dejamos de ver por foros, redes o blogs, la persistencia en que las mascarillas impresas en 3D no funcionan contra el virus, y no falta razón. Sin embargo insistimos en que el uso de mascarillas tiene como objetivo proteger a los demás, no protegernos a nosotros mismos, y en este sentido, las mascarillas con impresión 3D si pueden tener algo que aportar.
Recomendaciones
El uso de mascarillas hechas con impresión 3D puede favorecer la creación de microbacteria en la entre capa, por eso es recomendable no imprimir y usar, sino utilizar otro material a modo de forro interior.
En hospitales y organismos públicos se está recomendado el uso de paños de cocina anti humedad para la creación de mascarillas caseras. Este puede ser un buen material para usar como forraje interno de la mascarilla impresa.
En este estudio de investigadores holandeses del año 2008* se analiza el uso de mascarillas hechas a partir de paños de cocina. A partir de los resultados, se concluyó que cualquier tipo de mascarilla, probablemente ayude a disminuir la exposición y el riesgo a infección en la población general. Así como que, los materiales utilizados que resultaron más eficaces fueron las bolsas par aspiradoras y trapos de cocina.
Otras Recomendaciones de Material
Si bien la mayoría de los usuarios de impresión 3D utilizamos PLA para la mayoría de nuestros proyectos, cabe resaltar que existen otros materiales con mucha menos porosidad, que podrían ser mejores candidatos a la hora de fabricar mascarillas con impresión 3D. Es el caso, principalmente del TPU.
Situación Excepcional
Por último, decir, que con este post intentamos agrupar una serie de datos, nada más, y que el uso de mascarillas hechas con impresión 3D no está testado y su eficacia no está demostrada.
Decir también, que todos estamos viviendo una situación excepcional, en la que se ha agudizado la escasez de materiales de protección, como son las mascarillas, y que ante la falta de material homologado, una vez más, la impresión 3D puede ser de gran ayuda.
Actualización: a petición de muchos de vosotros, os dejamos un enlace donde podéis descargar un STL de una mascarilla, que además es un tutorial para forrarla por dentro con un paño de cocina:
*Fuente de tamaños de Gotas de Gotas de Flügge: Medigraphic * Fuente tamaño SARS-CoV-2: Features, Evaluation and Treatment Coronavirus (COVID-19). *Fuente uso de mascarillas a partir de paños de cocina: Professional and Home-Made Face Masks Reduce Exposure to Respiratory Infections among the General Population
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