Mascaras e iniciativas maker de impresión 3D ante la pandemia Covid19

Estreno post en el blog. De mala gana. Pero quiero aprovechar para compartir la información y experiencia colaborando con coronavirusmakers.org en el equipo de mascaras impresas en 3D.

Situación excepcional, pandemia por Coronavirus.

La pandemia ya es global. El virus ha llegado casi a todos los países. El covid19 parecía una gripe fuerte, e individualmente parece inofensiva para la gran mayoría de la población. Pero en realidad esta enfermedad pone a prueba los servicios sanitarios que ya estaban mermados desde la crisis económica.

Enmedio de este embrollo, por suerte hay buenas noticias. En momentos de crisis surgen la iniciativas solidarias y voluntarias. Sanmenat, en que la empresa se ha volcado a fabricar gratuitamente máscaras quirúrgicas, es un ejemplo de muchos. También me llamó la atención como en Italia un maker se puso manos a la obra para abastecer de válvulas el hospital italiano utilizando impresión 3D. Y en esta notícia descubrí también que la comunidad maker hispana se estaba organizando para crear varios proyectos para hacer frente a la crisis sanitaria y colaborar, cada uno, desde casa. Uno de ellos es la creación de una máscara para uso hospitalario.

Ahora mismo puede que escudos faciales y mascaras sean los mejores objetos que puedes imprimir en 3D. Aquí voy a ir dejando y actualizando la información que recopilo, a modo de resumen personal, pero espero que te sea también útil. Si consigues hacerte una máscara me alegraré. Pero si eres capaz de hacerlo para tí, piensa que también puedes ayudar a muchos más. Existen servicios esenciales más allá de los sanitarios que no tienen al alcance estos recursos.

 

Conceptos básicos de protección.

Carga vírica:

La carga vírica es la cantidad de patógenos que han entrado en el cuerpo. Siempre estamos en contacto con patógenos, pero el cuerpo es capaz de defenderse en condiciones normales. Pero si se sobrepasa la carga vírica que el cuerpo puede tolerar, la enfermedad puede proliferar. El objetivo de las protecciones, es reducir esa exposición para reducir la carga vírica, y así evitar la infección. Una de las muchas precauciones es llevar mascarilla.

 

Transmisión aérea:

Una de las maneras que tiene el cuerpo de evitar ser infectado es poniendo barreras en las mucosas. Para eso sirve la mucosidad en la nariz y la tráquea. Y por eso es importante no dejar que la boca se seque. Para expulsar esa mucosidad llena de patógenos el cuerpo utiliza la tos, y los estornudos. 

Este mecanismo expulsa el patógeno del cuerpo, pero lo libera en el aire, en forma de pequeñas gotas. En el cual la familia del coronavirus se ha adaptado para transmitirse. Las gotas más pequeñas (micrométricas y sub micrométricas) son volátiles, es decir, se mantienen en el aire más tiempo, e incluso entran en suspensión en la humedad del ambiente. Cuando estas gotas con patógenos se evaporan, el virus se mantiene en el aire en forma de aerosol. Por eso es importante ventilar a menudo.

En circunstancias normales la gran mayoría de patógenos caen al suelo o sobre otras superfícies (por eso es importante llevar guantes y lavarse las manos). Pero el patógeno en aerosol puede ser un problema en espacios cerrados, donde se puede acumular (donde sí es necesaria la protección máxima disponible, sobretodo en hospitales).

 

Tipos de mascarilla:

Médica de un solo uso y Quirúrgicas

No aislan. Las gotas micrométricas pasan por el tejido junto al aire. Principalmente sirven para evitar arrojar tú esas gotas en gran cantidad y convertirte en un vector de contagio.

Aire filtrado

Según su construcción existen estos tipos:

Y dentro de cada tipo se pueden clasificar según su efectividad:

• FFP1 Impiden el paso del 80% de partículas mayores de 0.3 micrones.  Válidas para polvo, usadas en agricultura sobretodo.
• FFP2 y N95 Eliminan el entre 94% y el 95% de esas partículas. Y son válidas para multitud de aplicaciones, pero no eliminan ni bacterias ni virus, aunque sí reducen su cantidad.
• FFP3 y N100 Son las más eficaces y útiles parando a los virus. Teniendo en cuenta que eliminan el 99.9% de las partículas mayores de 0.3 micrones.

Con todas estas máscaras se tiene que cambiar a menudo el filtro.

Máscaras hasta FFP2 se podría usar para exposiciones casuales. Y se ha demostrado que la diferencia entre una máscara quirúrgica y una N95 es leve. La razón para llevar máscara, repito, es evitar ser un foco de contagio.

Por otro lado està el uso profesional, donde se necesita sí o sí una FFP3. Aunque en estas circumstancias de escasez es mejor llevar una FFP2 que nada. Es una barrrera más de entrada al virus, y cuanto más complicado lo tenga, menor provavilidad de contagio.

Una parte importante que nos interesa para validar un diseño es que estas máscaras se deben adaptar bien a la cara y que la cavidad que generan quede estanca.

 

Escudos:

Aquí hablamos de otra cosa. Los escudos protegen toda la cara de las gotas más grandes (incluyendo las mucosas de los ojos). Pero son fáciles de fabricar. Tenlo en cuenta si quieres protección total. Una mascara facial entera, lleva incorporado el respirador y el escudo.

 

Filtros: Para que són utiles?

Una mascarilla valdrá la pena llevarla si tiene una buena protección. Si es para tener un filtrado similar a una mascarilla de ropa, que sirve para no contagiar a los demás quizá no valga la pena el plástico y el esfuerzo. Por eso vale la pena mirarse bien que filtro poner antes de imprimir nada.

• • Algodón 100%: Una sola capa de tejido de algodón captura el 69% de partículas de 1 micra (el virus hace 0.1 micras). Tiene la ventaja que es fácil respirar a través, y reduces tu aportación de carga viral al ambiente. Protección mínima, pero reduces tu propio vector de transmisión.
  • Papel absorbente de cocina: 23% de retención de submicropartículas. 50% de micropartículas (doble capa llega hasta 72%). Otro material insuficiente pero muy asequible al alcance de qualquiera.
  • Algodón de desmaquillaje: Casi llega  aun tipo N95. Otro tipo de filtro casero muy asequible, pero que no puede filtrar el virus, solo ponerselo un poco más complicado para entrar.
  • Goma EVA: No hay mucha información. Todo dependerá de cómo se fabricó, pues la medida del poro cambia con la temperatura de moldeo. Y como no es material pensado para filtrar no tienes ninguna garantía. Pero a priori parece mejor que un trapo o papel de cocina. Y es bastante asequible. También se puede utilizar la goma eva para sellar el hueco entre la cara y la mascara y hacerla más cómoda.
  • Filtro HEPA: Se utilizan laminas para filtros de aire acondicionado, y aspiradoras. Llegaría casi a clasificarse como FFP2. Hay versiones más densas, incluso en forma de corrugado: los llaman filtros absolutos y mejoran el FFP2, pero no llegan a FFP3. Cuidado de donde sacas el filtro, se dice que las bolsa de aspiradora són HEPA… Sí, pero no todas: algunas són de fibra de vidrio, muy peligroso para manipular y aún más de respirar. Ten cuidado y selecciona bien tu material.
  • Membrana PTFE: Tiene un tamaño de poro correcto. Pero no he encontrado ninguna aplicación que las use en mascaras. Quizá sea por la poca respirabilidad que ofrece. Se necesitaria una superficie muy grande para asegurar la resparibilidad, y no es un material nada economico.
  • Filtro de carbón activo: Nocivo y no filtra virus. Cuidado! Las particulas de carbón activo que puedan entrar en el pulmón activan una respuesta autoinmune. Combinadas con la enfermedat Covid19 pueden ser letales! Estos filtros se usan para desactivar gases mediante a adsorción, y se combinan con filtros N100 para que no puedan entrar las particulas del carbón. Totalmente desaconsejable.
  • Recambios FFP3 3M: Se pueden aprovechar recambios de filtros FFP3. Pero ya no estamos hablando de materiales caseros. Sí te podrías hacer tú la carcasa, ya que mejor que las originales vayan a los sanitarios, que las necesitan más que tú.

Materiales de impresión aplicados a las mascarillas

Ten en cuenta que en los plasticos. el virus aguanta 3 dias en ellos. Otra razón más porqué si no tienes un buen filtro, es mejor no usar mascarillas impresas. Cada material disponible en impresión 3D tiene sus pros y sus contras aplicados a esta función.

• PLA: Facil de imprimir pero muy poroso. Dificil de desinfectar, y además alisarlo cuesta bastante.
• ABS: Buenas características pero difícil de imprimir, ten cuidado que haya buena adhesion entre capas para que sea estanco. Se puede hacer un baño de vapores de acetona para alisar la superfície y hacelo fácil de limpiar.
• TPU: Material flexible. Se adaptará bien a la cara. También dificil de imprimir con ciertas impresoras.
• PETG: Facil de imprimir y que selle bien. Se puede lijar para alisar la superfície y poderlo limpiar bien.

Falsa sensación de seguridad:

Una cuestión a tener en cuenta, es que aún llevando protecciones tienes que tener las mismas precauciones de seguridad que si no llevaras. La no exposición es lo que realmente evita el contagio. Todo lo demás es reducir probabilidades. Pero el riesgo cero no existe.

Una mascara inefectiva es más peligrosa que ir con nada. Que llevar máscara no te relaje y te acabes contagiando por llevarla. Por favor.

Recursos:

•  https://smartairfilters.com/en/blog/diy-homemade-mask-protect-virus-coronavirus/
• https://smartairfilters.com/en/blog/best-materials-make-diy-face-mask-virus/
• https://foro.coronavirusmakers.org/index.php?p=/discussion/90/aspectos-fisico-quimicos-de-la-prevencion-del-contagio-por-aire-mascarillas#latest
• https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/micro-porosity
• https://www.researchgate.net/publication/258525804_Testing_the_Efficacy_of_Homemade_Masks_Would_They_Protect_in_an_Influenza_Pandemic

 

 

Fabrica tus máscaras caseras DIY.

Lo más básico y con lo que la gente se està volcando porqué está al abasto de cualquiera es fabricarse una mascarilla de ropa.

Las mascarillas de ropa son útiles si quieres evitar ser tú un foco de contagio. No te van a proteger demasiado. Ya que no llegan a filtrar las partículas de 0.1µm, pero sí reduce muchísimo las fuerza con la que salen expedidas de tu boca. Por lo que se reduce muchísimo la posibilidad de contagio hacia los demás. Sobretodo si te vas cambiando los guantes a menudo y lavando las manos. 

Hay muchas maneras de hacerlas, y muchos tutoriales. Me gustó este de Ana Leal Patchwork por la profesionalidad del resultado. Pero se podría mejorar bastante incorporando un filtro HEPA enmedio (o almenos papel absorbente) de dos capas de tejido 100% algodón. Además sería bueno mencionar que se debe limpiar el material y el área de trabajo para desinfectar bien.

Hay una versión que han utilizado en china al alcance de cualquiera. Pero por lo que hemos visto no hay mucha diferencia. Pero es verdad que la ventaja de hacerlas de papel es que son fáciles de hacer y cambiar. Puesto que una de las claves es renovar la máscara a menudo.

 

Fabrica máscaras con impresión 3D

Requisitos y primeros pasos

El primer requisito evidentemente és tener una impresora 3D. Recomendaria una con buena capacidad de producción, como la Mega, o una Ultimaker. Luego es tenerla apunto y con el material adequado. El PLA puede servir, pero tener práctica imprimiendo materiales flexibles será un plus. Que la impresora pueda imprimir en ABS también es interesante, ya que se le puede hacer un acabado de vapores de acetona con lo que va a aquedar liso y fácil de limpiar.

Calibrar la impresora 3D: Estanqueidad de la impresión

Haz un test con un pequeño vaso con una sola línea de grueso para ver si tu impresora puede imprimir objetos estancos. Si no lo consigues a la primera juega con los parámetros de temperatura, altura de capa, y flow. 

A más temperatura más adhesión entre capas. A menos altura de capa más apretado queda el material, pero a la vez hay más uniones de capas. Y a más flow más material sale cubriendo bien, pero baja las tolerancias y precisión de la impresión.

Calibrar la impresora 3D: Tolerancia impresión

Luego tienes que asegurarte que tu impresora respeta las medidas. Con este otro test puedes probar tus tolerancias. Si las dos piezas no encajan, o hay demasiada holgura, tendrás que volverlo a intentar cambiando el parámetro de horizontal expansion (en Cura).

Esto lo tienes que tener bien calibrado para cada material que quieras utilizar. Guarda bien las configuraciones correctas.

 

 

Repositorio: Mejores mascarillas para imprimir en 3D.

Sujetador para mascara de tela

Si no tienes una maquina de coser, pero sí una impresora 3D. Con dos de estas sencillas piezas te puedes hacer una mascara de tela (recomiendo que sea de algodón 100%, de una camisa o funda de cojín por ejemplo). Fácil y rápido. Ya no tienes excusas, ni necesitas aprender patchwork.

Thingiverse

 

Máscara para filtro absoluto HEPA

Este es la mascara con más posibilidades de ser replicada por el grupo de coronavirusmakers.org. Se puede poner un filtro absoluto HEPA (no solo una lamina si no un corrugado para ampliar el filtrado). Se adapta bien a la ariz. Pero para que haga estanqueidad se tiene que apretar bien. Lo que resulta un poco incomodo, pero quizás esta de momento no sea la prioridad. Es facil de imprimir solo con dos piezas y esta casi lista para usar. Solo necesitas añadir el filtro y las gomas. Muy buena candidata.

Thingiverse

 

Hay una versión para filtro con goma eva de 3 o 5mm. No tan recomendable, pero depende de lo que tengas a mano:

Thingiverse

 

Máscara flexible sobre tejido

Esta mascara esta basada en una idea genial. Se trata de fijar primero un tozo de tela sobre la base de impresión e imprimir encima solo un par de capas para hacer ese tejido estanco con el plastico, pero manteniendo cierta flexibilidad sin que se llegue a romper como pasaria sin el tejido. Así se adapta perfectamente a la cara y crea estanqueidad, tambien porque coge mucho trozo de la barbilla. Es rápida de imprimir, pero luego tiene bastante elaboración manual (incluye vídeo). Ten cuidado sobretodo en asegurar que no entra aire por la costura. Yo le añadiria algun sellante ahí. Y estamos con lo de siempre: Lo que importa es el filtro que pongas enmedio. Por lo que inteligentemente se le puede montar esta otra pieza customizable a las medidas que necesites según tu material. Quizá no sea la mejor para producir en cantidad, por la faena manual que lleva. Pero individualmente es la mejor mascara imprimible en 3D.

Thingiverse

 

Mascara simple de imprimir

Esta mascara es facil y rapida de imprimir boca abajo. No necesita soportes, por lo que no hay desperdicio de material ni tiempo de postprecesamiento. Me gusta porque se adapta muy bien a la cara y es facil de que quede sellada. Para más comodidad, si la imprimes en material rigido, se le puede añadir una goma en u (de las que se poenen en las ventanas), o cortar una tira de goma eva y pegarla. Lo que me preocupa de esta mascara es que veo pequeña la superfície de respiración. Depende del filtro que pongas va a costar de respirar con ella.

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NanoHack Cooper3D Mask

Esta máscara la menciono porque ha tenido mucha difusión. És interesante porque se puede imprimir muy rapido. Y por lo tanto se pueden fabricar más en menos tiempo. Lo complicado es que necesita elaboración. Tienes que calentar el material y doblarlo sin que haya fisuras (si no no es estanca), cosa bastante dificil. Y cuesta que se adapte bien a la cara (quedan huecos a cada lado de la nariz si no se aprieta bien. Recomiendan calentar el material para adaptarlo a la cara, pero yo no me arriesgaria a sufrir quemaduras precisamente ahora… Otro punto clave es el filtro. Se especifica que se puede utilizar un algodon de desmaquillaje, una bayeta, y un trozo de mascara quirurjica. Eso es totalmente insuficiente para filtrar el virus. Es como ponerte solo unas cuantas capas de mascaras quirurjicas. Algo hará si consigues que se adapte a tu cara, menos es nada. Y es molona, si quieres dar la nota es perfecto, eso sí.

Thingiverse

 

Adaptador filtro para snorkel 1, y 2

Ideas no faltan, pero luego se tienen que validar. Y esta en principio parece muy buena. Se trata de aprovechar un objeto deportivo y transformarlo en una EPI de alto grado. Si ya dispones de una mascara de snorkel del Decathlon y de un filtro FFP3 o dos, solo necesitas un adaptador para unir los dos, de manera que respires aire filtrado en el interior de la mascara. Eso sobre papel, aunque es delicado, puesto que si no hay suficiente presión para hacer pasar el aire por el filtro el nivel de CO2 que respiras puede subir y acabar ahogandote, como advierte Naomi Wu: provar esto sin un medidor de CO2 es un suicidio. Y fíjate en las advertencias del autor en thingiverse. Con todo, puedes provar de diseñar tú el adaptador al material que tengas disponible, no tendria que ser complicado. Hazlo bajo tu responsabilidad.

Otra aplicación de esta idea es para utilizarla junto con los ventiladores artificiales para inyectar aire oxigenado al paciente. En vez de conectarlo a un filtro, se conecta al respirador por un lado y a una valvula de salida por otro.

Thingiverse 1 Thingiverse 2

 

Escudo facil de imprimir

Hemos visto que casi es más efectivo contar con un escudo que con una mascara, si no tiene un buen filtro. Esto evita completamente el contacto directo de tus mucosas con particulas liberadas por los enfermos. Muy utilizada en entornos profesionales. Esta mascara concretamente  esta pensada para que sea facil de imprimir en 3 partes. Esta siendo replicada por muchos participantes del coronavirusmakers.org. Luego de imprimirla solo necestas un trozo de acetato (un separador de folios por ejemplo), que se puede cortar con un cutter. Sera raro ir por la calle con esto, pero será realmente útil si tienes un enfermo en casa para interaccionar con él. Toda precaución es poca.

Thingiverse

 

A tener en cuenta con las mascaras imprimibles:

Hay muchas propuestas ahora mismo. En thingiverse ahora mismo ya hay muchas máscaras que llevan el covid19 en el título. Pero me hago esta pregunta. Es realmente necesario el esfuerzo de la impresión 3D y el plástico gastado para acabar metiendo un filtro de algodón? Teniendo la alternativa de ponerte una tela de algodón delante, que hace lo mismo?

Y sobretodo: son seguras estas mascaras si no pueden encajar bien en la cara, o si lo hacen es a costa de apretar y ser incomodas?

Mi opinión: La escasez de mascaras no solo es por falta de recursos en la sanidad. Otra causa es la poca disponibilidad de estas mascaras profesionales FFP2 y FFP3. Porqué? Porqué no hay fabricas cercanas. TODO se fabrica en China, y China lleva 3 meses cerrada. La falta de fabricación distribuida nos está costando la vida. Por eso estoy convencido aún más a dia de hoy, que la impresión 3D y su capacidad de democratizar la capacidad de producción és el futuro.

Pero en este caso, una cosa es una carcasa de plástico y otra es el filtro. Y solo vale la pena imprimir una máscara si puedes sobrepasar una protección FFP2. Y eso depende del filtro y de una buena adaptación a la cara para que sea estanco… Cosa que requiere un buen diseño y disponibilidad de materiales que van más allá de la impresión 3D. Pero dadas las circumstancias de emergencia es una opción a considerar. El escenario immediato es complicado. Pero qué sabré yo…

Para más información y si quieres aportar tu granito de arena:

 

Iniciativas donde puedes colaborar ante la crisis sanitaria:

Coronavirusmakers.org

Como mencionaba al principio de este post hay un grupo muy activo de makers de habla hispana que tienen varios proyectos abiertos. En su web Coronavirusmakers.org puede encontrar los recursos y un resumen general.

Pero donde se encuentra el trabajo de volcado de información y discusión es en su Foro AIRE.

Y a la vez el diálogo más instantáneo (e incesante) está en los grupos de telegram: Canal general: https://t.me/coronavirus_makers,  y Sobre mascarillas: https://t.me/CV19Makers_Mascarillas_Filtros

Pon a disposición tu equipo maker. Estate atento a la información que llega por esos canales. El resumen diario esta como mensaje anclado. Y pon a punto tus impresoras 3D en tolerancias y para imprimir objetos estancos. 

Canales telegram Coronavirusmakers.org por zonas: ANDALUCIA , CASTILLA Y LEON , CATALUÑA , CANTABRIA, CATILLA LA MANCHA, EXTREMADURA, LA RIOJA, MURCIA, PAIS VASCO, ARAGON, MADRID, COMUNIDAD VALENCIANA, BALEARES, GALICIA, ASTURIAS, CANARIAS, NAVARRA

Aquí nos hemos centrado en el proyecto de las mascaras. Pero hay otros, como un respirador artificial, que requiere conocimientos más técnicos. MUY, MUY NECESARIO. Dale un vistazo a su web.

 

0xyGEN

Un grupo openhard que estan diseñando un pulmón artificial low cost. Hechadle un ojo, porqué lo vamos a necesitar en breve.

Thingiverse

 

Fabcafe

Separadamente a todo esto, a nivel mundial Fabcafe ha abierto una especie de competición para ver quien saca la mejor mascarilla: AWRD mask design challenge

 

RobinHat

Robin Hat no es un grupo maker, pero necesita de ayuda DIY. Es una empresa que está buscando voluntarios que sepan coser a máquina para reconvertir su stock de material en máscaras para quirofano. Ellos te envían el material y cuando termines te lo pasan a recoger. Puedes ponerte en contacto con ellos en su facebook.

 

FLIXIT

Esta empresa que fabrica mascarillas ante la avalancha de voluntarios ha abierto un procedimiento para poder ayudar en la producción. Visita su web y ponte en contacto con ellos para imprimir en 3D sus mascaras.

 

Colabora con el gobierno y con tu comunidad.

Hay muchas iniciativas que apoyan la producción de EPIs y material sanitario como ventiladores. Si tu empresa tiene capacidad de producción y quieres colaborar a superar la crisis sanitaria ponte en contacto con tu comunidad autonoma. Por ejemplo, la Generalitat ha abierto un formulario a este menester.

 

Con todo. Tranquilos y trabajad en casa. Que queriendo ayudar no pongais en riesgo las medidas sanitarias. Gracias 😉

 

 

Este post se irá actualizando y revisando a menudo. Añadiendo experiencias y reseleccionando el contenido sobre como hacerte mascarillas con lo que vaya aprendiendo. Espero que te sea de utilidad también a tí.