在3DPrint.com上推青岛广3D打印的COVID安全设备时，我们一直谨慎谨慎。我们讨论了先不伤害的一般原则，还讨论了3D打印医疗设备的安全建议。具体来说，我们解决了与济南3D打印蒙版有关的安全问题，并提供了 一些建议。
值得注意的是，在当前危机中，美国食品药品监督管理局（FDA）和其他机构放宽了他们现有的面罩标准，但未对口罩实施。呼吸器是一种贴近皮肤的设备，每天要戴在嘴上数小时，可能会阻碍呼吸或导致佩戴者肺部出现异物。即使是在其最具创造力和创造力的情况下，卫生当局也不会拒绝将其保持为II类医疗器械，而该医疗器械必须在良好的生产实践环境中进行生产并受到FDA的严格监管。
初步调查结果表明监管机构的调查结果已被研究证实。弗吉尼亚理工学院和州立大学（Virginia Tech）的一个团队的一篇论文指出，青岛3D打印呼吸器肯定缺乏效果。我们必须指出，纸张本身处于预印阶段。预印意味着尚未经过同行评审。这意味着我们现在正在就通过仓促工程来制造挽救生命的设备的意见形成自己的观点，该论文本身已经比平常更早地提交给我们（并且人们期望它容易出错）。
明确地说，我们庆祝每个人的工程和制造商为制造各种COVID设备所做的努力。我们认为这确实是我们行业历史上最辉煌，最美好的时刻之一。在当前危机中，我们在制造备件，新解决方案和不可用物品方面可发挥重要作用。此外，对于我们和更多人而言，越来越清楚的是青岛3D打印公司在许多供应链和未来危机中扮演着真正的角色，无论它们可能是什么。现在，与全球供应链结构的任何进一步细分或作为某种解决短缺的神奇鸭子磁带解决方案相比，我们现在比年初更重要。
当然，这种期望和兴趣是一把双刃剑，我们可以通过高估和交付不足来挥霍它。或者，我们可以诚实和诚实地应对未来的挑战。是的，我们是一种有趣的成型技术。这并不意味着我们所有的形状都可以在所有材料上适用于所有应用。
该论文由LB Bezek撰写；潘J. Harb，C .；CE Zawaski；B.Molla; JR库巴拉克；LC，马尔；威廉姆斯（CB）和威廉姆斯（Williams）的头衔是“ 通过融合细丝制造和粉末床融合增材制造所制造的呼吸器的颗粒传播 ”。摘要如下（引用文字，但为便于阅读，我对其进行了格式化）：
“这项研究的结果表明，使用台式/工业规模的熔融长丝制造[FFF]工艺和工业规模的粉末床熔融[PBF]工艺印刷的呼吸器在SARS-CoV-2病毒大小下的过滤效率不足，甚至同时假定呼吸器和使用者面部之间的密封良好。
在100-300 nm的颗粒范围内，几乎所有的印刷呼吸器都提供了<60％的过滤效率。
只有一个在工业规模的熔融长丝制造系统上印刷的呼吸器，印刷时的效率> 90％。
包括清洁，密封表面和加强过滤器盖密封在内的后处理程序通常可以提高性能，但没有呼吸器能够维持N95呼吸器的过滤效率，该过滤器可以过滤95％的SARS-CoV-2病毒颗粒。
取而代之的是，印刷的防毒面具表现出与各种口罩相似的性能。
虽然可以继续优化印刷工艺参数和设计公差以直接印刷提供必要的95％过滤效率的呼吸器，但是AM过程对于没有相应质量保证过程的N95型呼吸防护装置的广泛分布和本地生产而言，仍然不够可靠。地点。
某些设计/打印机/材料的组合可能会为特定用户提供足够的保护，但如果不进行定量的过滤效率测试，则不应信任呼吸器。目前，我们不建议期望源自分布式设计的打印呼吸器在不同打印机和材料之间复制性能。”
通常，本文得出的许多结论是我们先前指出的内容，也是业内许多人士所说的。似乎我们再一次对媒体（和我们中的一些人）提出的夸大其词的做法进行了影子装箱。
本文指出
最后一个问题也是测试这些面罩的有效性的潜在限制，因为单独的机器设置，材料，材料处理，刀具路径和局部变量可能会干扰测试零件本身。本文继续探讨了由于面罩不足或间隙不足而导致面罩失效的部位。
选择的口罩是Make the Masks的Montana口罩，Factoria口罩和Stopgap外科口罩。他们在Sinterstation（聚合物粉末床熔合），Fortus 400mc（工业FFF）和Afinia（台式FDM）上印刷了这些口罩。自从具有更高软件和处理能力的现代烧结机降低了古老的烧结机和孔隙率以来，我们已经取得了一些进展，与1998年发布的机器相比，我们期望孔隙率更低。一方面，令人惊讶的是这些机器可以使用这么长时间，但对于这一重要测试，使用具有22年历史的3D打印机作为工业烧结系统可能有点不公平。
该论文指出，“对PBF模型进行了去粉和喷砂处理，以去除附着的粉末并改善表面光洁度，”但至关重要的是，目前尚不清楚是否“用水冲洗零件以使用压缩空气去除残留的介质和干燥的零件”。按照该文件所附的一般说明进行操作。另外，他们指出所用的粉末是“尼龙12（Factoria：100％回收；蒙大拿州/ Stopgap：50％回收/ 50％原生）”。不清楚是谁的粉末。现在，不清楚为什么他们会在不同的口罩中使用原始粉末和再生粉末之间的不同混合物，但是我不推荐100％的再生材料。我认为将100％的可回收口罩与任何其他产品进行比较也是不公平的。
我也对打印的灯丝材料有所担心。我还认为ULTEM 9085在350°C印刷吗？我对填充量为15-20％的ABS打印感到困惑。对我来说，对于日常使用零件，我至少要使用至少30％的更高填充百分比。我也不明白为什么PLA零件的填充率都为15％。我也找不到机器设置或灯丝供应商的名称。根据指示和实际情况，其喷嘴温度可能会有很多变化。我们都知道，从速度，材料和温度来看，我们在印刷品中会遇到很多层间附着力差异。因此，这是一个警告。我真的很想Cura配置文件和机器设置包含在这种研究中。如果我们要测试零件，那么我们应该知道它们是如何制造的。
然而，这并不是本文特有的抱怨。没有文件有这个。我个人无法真正让ABS在低于100°C的床温下完全正常工作，并且最推荐的温度是110°C，所以这似乎太低了，而260°C听起来可能太冒烟了。我绝不建议您在250°C以上的温度下打印ABS，并且在大多数情况下，我希望正确的温度远低于此温度，无论如何都远低于260°C。此外，每个测试部件仅打印一次（除了在两个方向上尝试的权宜之计外）。对我来说，这对于拥有5年历史的Afinia的准确性存有相当大的储备，而我宁愿看到许多零件都经过印刷和测试。
然后，团队向我们展示了他们在印刷品中存在明显的缺陷。
“（a）ABS的Stopgap防毒面具的过滤帽朝下放在构造平面上，其方向错开；（b）交替使用ABS的Stopgap呼吸器也有周期性的稀疏性；（c）解放军的Stopgap防毒面具在大多数表面上都很薄；（d）ULTEM中的Stopgap呼吸器在平行于过滤器的表面上显示出孔隙。”
“图4c显示了StopPap呼吸器，其PLA保持在光线下，从而能够沿着外壳（沿图4a和b所示），沿端面的密封以及与表面齐平的表面观察薄材料的多个区域。滤帽。图4d显示了用ULTEM举起来的Stopgap呼吸器。尽管在工业规模的FFF系统上以100％填充的形式印刷了该部分，但仍观察到了在构建平面上整个表面齐平的宏观孔。该团队确实说Stopgap防毒面具是为粉末床融合而制造的，因此它并不打算用FFF / FDM印刷。他们继续测试Stopgap FFF / FDM打印件，我认为这是相当不公平的。
对于作者来说，改变长丝的卷以制作方向打印“ a”和“ b”，而没有提到这是另一种材料，我确实遇到了一个问题。即使来自同一供应商并且处理相同，但是不同的着色剂也意味着那里的最佳打印温度不同。改变印刷方向和材料，然后比较这些印刷品对我来说很奇怪。另外，作者说这是粘附问题，是吗？被喷嘴挖了吗？“ c”部分是一个很好的例子，为什么您不应该使用字母。ULTEM制造的“ d”印刷图案上的阴影图案非常奇怪。那是稀疏的双密度填充图案吗？是不是因为他们对零件的支撑不佳而无法打印？
该团队继续测试了不同滤波器设计的结果：
“粒子分析仪仅计算检测到的纳米粒子的频率；他们没有发现产生气溶胶的纳米颗粒和从外壳散落的杂散颗粒产生的残留纳米颗粒之间的区别。”
他们继续处理口罩，并说“ FFF呼吸器用自来水彻底冲洗并用压缩空气干燥。由于水可能导致干粉之间聚集，因此PBF呼吸器的清洁步骤涉及额外的压缩空气，然后施加两层丙烯酸涂料以形成密封剂。”
我对此感到困惑，因为我知道水会长期影响多孔烧结部件，但不确定为什么研究人员不只是用水冲洗，这在短期内是可以的。另外，对其进行涂漆会更改零件并使它的柔韧性降低。我完全不了解“干粉中的聚集”部分，并且不确定为什么他们需要绘制模型。我特别担心油漆层会影响面罩不同部分的装配方式。我可能读错了，但是为什么他们在上表中说要冲洗并干燥PBF零件？我也很确定，PLA模型会因水而变得更脆，但这也许是很好包含的口罩的局限性。
该论文继续表明，“没有一个印刷呼吸器提供必要的95％过滤效率。”
“蒙大拿州呼吸器的结果（图5a）显示，对于ABS，PLA和尼龙材料，过滤效率始终低于60％，这与ULPA过滤介质的基线性能相差甚远。蒙大拿州呼吸器的ULTEM变型无法进行印刷测试，因为过滤器盖太松而无法充分固定过滤器。”
团队做出以下决定：
“ Ffactoria呼吸器的结果在图5b中提供。与蒙大拿州的呼吸器设计相比，PLA和ABS呼吸器过滤出的颗粒更多，但两者仍只能防止〜75％的颗粒。ULTEM Factoria呼吸器可提供最高的观察性能，其过滤效率在90-95％之间，具体取决于粒径；但是，它的降幅小于经过测试的ULPA滤波器（效率为99％）。与蒙大拿州的呼吸器结果相似，PBF印刷的呼吸器呈现最低的过滤效率（〜45％）。”
“蒙大拿州和因子工厂呼吸器的外壳设计几乎相同，预计过滤器盖设计的差异是蒙大纳州呼吸器与因子工厂呼吸器相比性能持续下降的原因。蒙大拿州呼吸器的压配帽可能允许过滤器周围有颗粒（这与ULTEM中印刷的松配合过滤器帽有关），而Factoria呼吸器的较大帽则完全封闭了过滤器。”
我没有得到的另一件事是：“在图6a中观察到，清洁ABS Montana呼吸器可使过滤效率的测量值提高约20％，而ABS Factoria测量的效率则降低约10％。ABS Stopgap效率测量显着提高，两种打印方向在清洗后均提供类似的性能。在图6b中，可以看到ULTEM Factoria呼吸器在清洁后效率降低了约15％。”
令我惊讶的是，仅仅清洁零件，过滤效率会有如此大的差异吗？对我而言，这表明测试设备正在从面罩上捡起松散的粉末和颗粒，或者它们是通过清洁产生或释放的。但是，我对过滤方面的了解不足。
该小组承认：“这些结果强调了由于测试方法和测试条件而导致的结果固有的可变性，这就是为什么使用相同的呼吸器进行重复测试至关重要。每次都将测试环境保持在相同的条件下，但是Factoria呼吸器的过滤效率有所下降。可以相信，第1.2节中确定的故障模式的耦合可能会导致不稳定的趋势。”
他们继续看得更深。“将环氧密封胶涂到外壳上可将效率提高到约75％的峰值。这表明PLA材料的孔隙率使过滤效率降低了约20％。” “印刷，后处理或处理过程中残留的粉末可能是所印刷呼吸器性能不佳的原因。这也证实了印刷的尼龙蒙大拿州和因子工厂呼吸器的过滤效率如此低的原因。在放弃对某些中间修改的测试时，很明显，主要的故障模式是过滤器盖/壳接口。”
他们的结论如下：
“按照印刷，大多数呼吸器性能不佳，几乎所有呼吸器的过滤效率均不到60％（大大低于N95呼吸器所要求的95％效率）。考虑到测试是在呼吸器和使用者面部之间的完美密封（标准N95纺织品呼吸器的常见失效模式，以及刚性印刷聚合物的显着失效模式）的情况下进行的，因此此结果尤其令人沮丧。当在工业规模的FFF系统上用ULTEM打印时，Factoria呼吸器提供了所评估的最佳过滤效率，对于所有粒径，其效率始终超过90％。”
他们还说：“例如，当ULTEM中的Factoria呼吸器在印刷状态下达到> 90％的过滤效率时，其清洁后的测量效率降低至〜80％。尽管经过改良的尼龙Stopgap呼吸器能够过滤300％尺寸的〜85％的颗粒，但是没有经过改良的测试设计能够始终达到95％的过滤效率。”
这组作者写道：“这项研究的结果并未完全抵消AM是否适合制造有效的N95呼吸器。” “ ULTEM Factoria的性能表明，（i）具有（ii）适当的工艺设置的高质量，可重复的打印技术，以及（iii）与特定机器/材料组合对齐的过滤器盖/壳接口的公差可以提供有效的解。”
他们进一步说：“在蒙大拿州和Stopgap呼吸器的情况下，印刷后的性能低于许多简单的纺织材料。印刷后的Factoria防毒面具和经过改进的后处理Stopgap防毒面具为这些纺织材料和手术口罩提供了相同的保护，而ULTEM Factoria和改良的PBF Stopgap防毒面具为这些材料提供了稍微增强的性能。” 我相信，这是我们许多人实际上会很满意的结果。
而且，“改良的PBF Stopgap呼吸器的性能要优于Konda研究的外科口罩，高螺纹棉和N95呼吸器[33]。这项研究表明，AM防毒面具只有在假设完美密封面部的情况下，才能达到与非医疗用面罩相当的竞争性高过滤效率。” 但是，这是一个非常好的结果，我们对此非常满意。但是，正如纸张正确地指出的那样，这种完美的密封是虚幻的，对于这些相对刚性的零件可能并非如此。在我看来，无法密封好，尤其是与家用面罩相比，一直是3D打印呼吸器的致命弱点。
总体而言，进行此类研究非常好。我对所涉及的一些打印和参数有些困惑。我希望在那里看到更多的一致性。但是实验中与组装和打印相关的问题只会使我考虑这种可变性如何阻止我们制造呼吸器。总体而言，我们可以得出结论，要制造出一种适用于3D打印的呼吸器将很困难。这并不意味着我们不应该试图改进这些设计，而应该欢迎我们进行科学严谨和分析的工作。