SARS-COVID19 a 3D tisk – velké díky všem z VUT Brno

Polomaska BUT–H1 proti COVID-19

Tým zaměstnanců a studentů VUT vyvinul ochrannou polomasku vytisknutelnou i na běžné 3D tiskárně bez použití speciálních materiálů. Originální polomaska je určena pro širokou veřejnost a lze ji snadno vytisknout i na běžných 3D tiskárnách s technologií FDM (modelování z termoplastu). Problematické možnosti zatěsnění celé plochy výtisku v důsledku jeho poréznosti byly vyřešeny originálním způsobem. K výrobě této polomasky stačí běžně dostupné vybavení.

Polomaska BUT–H1 je konstrukčně velmi jednoduchá a skládá se z níže uvedených částí:

  • tělo masky (výroba 3D tiskem),
  • držák filtru (výroba 3D tiskem),
  • návlek z jednorázové pružné rukavice (latex či nitril),
  • materiál improvizovaného filtru (například kabinový filtr automobilu, HEPA filtr vysavače, filtry pro čističky vzduchu apod.),
  • popruhy pro přichycení masky na hlavě,
  • kuchyňské gumičky.

Výhody BUT-H1

Originální řešení s návlekem z rukavice má oproti pouhému 3D výtisku následující výhody:

  • K dispozici jsou různé verze pro různou velikost hlavy.
  • Zajišťuje neprodyšnost jinak obecně pórovitého výtisku z 3D tiskárny.
  • Dobře se přizpůsobí tvaru obličeje, jinými slovy na obličeji dobře těsní.
  • Do styku s pokožkou obličeje se dostává pouze materiál jednorázové rukavice.
  • Materiál rukavice kompletně chrání tělo masky před kontaminací vnějším prostředím.
  • Materiál rukavice je snadno dezinfikovatelný a v případě potřeby i rychle a levně vyměnitelný.

Důležité informace

Ochrana, kterou tato maska (nebo rouška či respirátor obecně) poskytuje, závisí v první řadě na těsnosti při dosednutí na obličej a až následně na filtračních schopnostech média použitého jako filtr. I improvizovaná filtrační média fungují, byť poskytují jen částečnou ochranu. Důležité je, že i nedokonalá filtrace podstatným způsobem sníží virovou zátěž.

Tato maska je určena pro neprofesionální použití jako náhrada netěsnících roušek a nedostupných respirátorů. Polomaska neobsahuje výdechový ventilek. Vydechovaný vzduch prochází filtrem. Během používání se tak na filtračním médiu hromadí vlhkost a podobně jako u roušek či respirátorů bez ventilu zde vzniká prostředí, ve kterém by se mohly množit bakterie. Filtr je nutné po použití vysušit a dezinfikovat, nebo vyměnit za nový.

Přizpůsobení tvaru masky

Vytištěnou masku je možné do určité míry individuálně přizpůsobit tvaru konkrétního obličeje. Možnosti přizpůsobení závisí na materiálu, ze kterého je maska vyrobena. Pro přizpůsobení postupujte takto:

  • Zjistěte, při jaké teplotě se materiál použitý pro tisk stává plastickým (V případě PLA je to již od 60 °C). Nahřejte cca půl litru vody na tuto teplotu (stačí přibližně)
  • Ponořte masku obličejovou částí do cca 1/3 do vody a nechejte několik sekund nahřát. Pozor! Masku neponořujte celou, hrozí zdeformování přední části s dosedací plochou pro filtr!
  • Vyjměte masku z vody a pokuste se jemně přizpůsobit její tvar tak, aby lépe seděl na obličeji.
  • Pokud je to žádoucí, opakujte postup znovu. Dejte pozor na přehřátí masky a tím i velkému zdeformování materiálu.
  • Obecně platí, že lze dobře přizpůsobit pouze šířku masky. Maska tedy musí uživateli vyhovovat do délky (výběr správné velikosti k tisku je tedy zásadní).

Postup sestavení masky

3D vizualizace masky – přehled dílů

Tělo masky a držák filtru je nutno vytisknout a zbavit ostrých výstupků, které by mohly poškodit rukavici (např. pomocí brusného papíru). Na tělo masky se následně navlékne jednorázová rukavice, která se zastřihne tak, aby obalovala celé tělo masky a vytvořila „tunel“.

Do prolisu v těle masky je po nasazení rukavice potřeba vložit několik gumiček. Pomocí gumiček dojde k pevnému spojení obou vytištěných částí masky.

Jako improvizovaný filtr lze využít materiály používané na výrobu roušek, filtrační medium z kabinových filtrů osobních nebo nákladních automobilů, z domácích čističek vzduchu a podobně. Je možné rovněž kombinovat několik filtračních materiálů. Při volbě materiálů je nutno přihlédnout k jejich celkové propustnosti, tedy zhodnotit komfort dýchání přes tyto materiály. Pro snadné určení tvaru filtru nabízíme k vytištění šablonu, s jejíž použitím lze obkreslit tvar na požadované filtrační médium.

Filtr se vloží do držáku filtru a držák se následně sesadí s tělem masky. Gumičky na lemu těla by měly zajistit pevné spojení těla masky a držáku s filtrem. Nezbytný počet gumiček se odvíjí od jejich tloušťky.

Na držák filtru se přišijí či přiváží provázky nebo guma pro fixaci na hlavě. Délku je nutno zvolit individuálně dle velikosti hlavy.

Dezinfekce

Fotografie kompletní polomasky

Filtr – ideálně vyměňte filtr za nový, nebo jej dezinfikujte teplem (např. žehličkou). Postup dezinfekce se může lišit v závislosti na materiálu filtru.

Držák filtru – dezinfekce ponořením do dezinfekčního roztoku (roztok Savo Originál v ředění 1:6, nebo ethanol, nebo izopropylalkohol) – kompatibilita držáku s dezinfekčními roztoky závisí na použitém filamentu.

Návlek z rukavice – otření povrchu rukavice dezinfekčním roztokem, nebo její výměna za novou rukavici.

Tělo masky – dezinfekce ponořením do dezinfekčního roztoku (roztok Savo Originál v ředění 1:6, nebo ethanol, nebo izopropylalkohol), nebo otřením povrchu dezinfekcí, nebo opláchnutím v mýdlové vodě. Za normálních okolností by nemělo dojít ke kontaminaci těla masky vnějším prostředím a mělo by tak stačit tělo masky opláchnout mýdlovou vodou.

Výrobní podklady

Přikládám ještě upravené STL soubory pokud by se někomu nelíbil design nebo by si ho chtěl upravit podle svého například v tinkercadu.

Autorský tým

Skupina průmyslové automatizace

Ústav automatizace a měřicí techniky Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně

Poděkování

Firmě Siemens Česká republika za dlouhodobou spolupráci v oblasti 3D modelování a poskytování software.

Firmě Speltronic s.r.o. za poskytnuté informace.

Zdroj:

https://www.vutbr.cz/vut/aktuality-f19528/polomaska-but-h1-proti-covid-19-d197642

https://www.vutbr.cz/vut