Protective Masks, Face Shields And Respirators From The 3D Printer

2023 Author: Hannah Pearcy | [email protected]. Last modified: 2023-06-01 01:49

Protective equipment for clinical personnel is in short supply worldwide these days. Many companies, colleges and universities from outside the industry therefore support the fight against the corona virus with the additive manufacturing of protective masks, facial visors and respirators.

3D printed protective mask with reusable frame

The American company Essentium has developed a protective mask kit that consists of a reusable 3D-printed mask frame and filter mediumconsists. The mask frame is made from Essentium TPU74D, a thermoplastic urethane. This material enables easy cleaning and is used with a replaceable, single-use filtration medium. The first series of 500 masks have already been delivered to the police and fire departments in Pflugerville, a city near Texas, Essentium's headquarters. Since Essentium is currently concentrating its resources on the production of this personal protective equipment (PPE), the company expects an initial production capacity of 5,000 units per week. The company has made the design of the mask freely available through the National Institute of Health's (NIH) open source model.

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Face shields from the 3D printer

An initiative of the Institute for Innovation and Industry Management at Graz University of Technology produces 10,000 urgently needed face shields for the Steirische Krankenanstalten GmbH using 3D printing. The protective shield essentially consists of three components: The carrier part of the shield is made of PLA plastic using the FDM 3D printing process. This material is characterized by good printability, is biocompatible and biodegradable. In the pilot series, the sign itself consists of a commercially available overhead filmwhich is perforated by means of a DIN A4 quadruple punch and fixed to the carrier part. If necessary, this enables the sign to be exchanged or cleaned easily. The protective shield is fastened with a washable rubber band that is adjustable in length.

The Institute for Innovation and Industry Management is also in the process of starting series production of the product with two Austrian companies. This means that these protective shields will soon be available for other medical care facilities in Austria.

Product data sheet

Face shield from the Beuth University

A team of dedicated students, staff and teachers from the Beuth University of Applied Sciences Berlin build prototypes of a face shield. The idea comes from student Paul Jerchel from the Council for Forward-Looking Development. Together with laboratory engineer Tasso Mulzer they coordinate the action on the next to 16 university members and the non-profit organization CADUS and Berlin and Brandenburg Maker Spaces(publicly accessible workshops). At the Beuth University, the volunteers have now received the first material such as foils and rubber bands. In the laboratory for production technology, different types of visors were first developed and tested in different processes before the production would then start. The project was supported by material donations from 1st-mold, Biesterfeld Spezialchemie, Bleher Folientechnik and the Drawing Center Ebeling.

If you need visors and masks, you can register your requirements by email:

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80 face shields 3D printed in 11 hours

The 3D printers are also in full swing in the laboratories of the Dortmund University of Applied Sciences to support the clinics in the region in the production of medical protective equipment. The trigger for the unusual printing order was a request from the Ruhrlandklinik, which had asked the Dortmund University of Applied Sciences for support with 3D printing given the prevailing lack of medical protective equipment.

The laboratories of the mechanical engineering and computer science departments use a 3D model provided in the 3D printing process to manufacture precisely fitting plastic components for face protection: Headbands and chin parts, i.e. upper and lower parts of a protective hood. The transparent plastic film in between - the actual protection - is cut with lasers, which are normally used for the construction of models in the architecture department of the university of applied sciences. Around 300 sets are produced every week. A print job with 80 face shields takes eleven hours. The Dortmund University of Applied Sciences then transfers all the individual parts to the clinics, where they are first sterilized and then assembled. In contrast to simple masks, the medical protective shields can be used, disinfected and reused longer.

Face shields instead of fans

Auch der Ventilatorenhersteller Ziehl-Abegg unterstützt mit seinen 3D-Druckerfahrungen im Kampf gegen die Corona-Krise. In Künzelsau entstehen nun Gesichts-Schutzschilde auf den 3D-Druckern, die an Landrat Dr. Matthias Neth überreicht werden. Die Bauanleitung hatte eine Mitarbeiterin von Ziehl-Abegg zufällig per WhatsApp erhalten – und schon am nächsten Vormittag schickte Ziehl-Abegg ein Foto der ersten Gesichts-Schutzschilde an den Krisenstab im Landratsamt. Als es von dort sofort grünes Licht gab, liefen beide 3-D-Drucker im Künzelsauer Entwicklungszentrum InVent an. Normalerweise werden auf den 3D-Druckern, die bereits seit 2010 im Einsatz sind, Prototypen von neuen Ideen erstellt.

Das Erstellen der Schutzschilde verlief schnell und unkompliziert: Der Träger wird gedruckt, die Sichtscheibe ist eine Folie für einen Tageslichtprojektor, ein handelsüblicher Locher stanzt die Öffnungen, und befestigt wird mit Gummibändern.

Notfall-Beatmungsgerät aus dem 3D-Drucker

Innerhalb von sieben Tagen ist es den Wissenschaftlern den Wissenschaftlern der Uniklinik Leipzig, der WHZ und des Fraunhofer IWU gelungen einen Prototypen eines Notfall-Beatmungsgeräts zu entwickeln. Wichtig bei der Entwicklung war es, Sensorik und Regelungsmöglichkeiten zu integrieren, um die Hauptparameter der Beatmung einstellen bzw. überwachen zu können. Verschiedene mechanische Antriebskonzepte mussten konstruiert und getestet, Rotations- und Linearmotoren evaluiert, Getriebe integriert werden.

Auch Projekte wie „Hirnspatel“, „Erweiterte Realität im OP“machte die schnelle Entwicklung möglich. Die WHZ konnte das Projekt durch die Bereitstellung des Lungenphantoms zum Test des Beatmungssystems unter realistischen Bedingungen unterstützen. Mittlerweile wurde das Notfall-Beatmungsgerät aus dem 3D-Drucker an der Uniklinik in Leipzig erfolgreich getestet.

Mit einem 3D-Drucker können drei Systeme pro Tag gedruckt werden. Eingesetzt werden können diese Notfall-Beatmungsgeräte international in allen Einrichtungen, in denen nicht genügend Hightech-Beatmungssysteme zur Verfügung stehen. Durch den Zugriff auf ein internationales Netzwerk an 3D-Druckern könnten die Systeme auch in großen Stückzahlen in verschiedenen Ländern hergestellt werden. Alle anderen benötigten Komponenten wie Motoren, Elektronik oder Sensoren sind aktuell noch schnell in großer Stückzahl lieferbar.

Silikon-Dichtungen für Beatmungsmasken

Die 3D-Drucker des ETH-Spin-offs Spectroplast sind so gut ausgelastet wie nie zuvor: Das Jungunternehmen stellt im Auftrag von Medizinfirmen unter anderem Silikonaufsätze für Atemmasken her. Quasi über Nacht hat die Corona-Krise auch das Jungunternehmen erreicht – und die Auftragsbücher prall gefüllt. Grund für die plötzliche Nachfragesteigerung: Spectroplast stellt mithilfe eines 3D-Druckverfahrens massgeschneiderte Einzelstücke aus Silikon her. Zwei der fünf firmeneigenen 3D-Drucker laufen Tag und Nacht, um die bestellten Maskendichtungen herzustellen. Zusätzlich sind zwei weitere 3D-Drucker in Betrieb. So entstehen 50 bis 70 Maskendichtungen pro Tag. Die 3D-Daten, um die Drucker anzusteuern, erhielten die Jungunternehmer vom Auftraggeber. Das beschleunigt die Abwicklung des Auftrags enorm.