Additive manufacturing can be used to print small or large quantities of customized protection equipment on demand and directly on site, reducing production times and logistics. “In fact, it makes us more resilient”, says Bianca Maria Colosimo, lecturer at the department of mechanical engineering, who together with her colleague, Matteo Strano, has been in charge of developing PoliShields: the 3D printed face shields manufactured in the Poli laboratories.

The PoliShield face screen protects the wearer and other nearby people from potentially infectious saliva aerosols and droplets, which are possible Coronavirus transmitters. “We started working with researchers, thesis and graduate students from the outset of the lockdown, when the contagion curves were frightening and we really wanted to do something to help. We organized our work in Bovisa into 3 shifts to maintain safety conditions”.

3D printing features various advantages compared to traditional manufacturing: for example, when complexity increases, production costs stay the same. It is also easy to work on the design and immediately apply large or small corrections. 3D printing suits any type of design, hospitals can use it to create spare parts for respirators or even swabs, and it allows you to work on design and materials at the same time: for example, a PPE item can be printed using materials with antibacterial properties. Additive manufacturing is particularly suited to creating customized products, a fundamental aspect for any item that has to be worn for long hours (such as PPE). “And above all, the world of 3D printing is a world where sharing is the norm. There are numerous web sites that carry open designs of face masks, valves, shields and various types of PPE developed in laboratories throughout the world. To create the PoliShield, our starting point was a model made by another university and we carried out a re-design project, rethinking shapes and materials in compliance with the certification requirements of the European market”, explains Strano, who has looked after the certification process of the visor. “This was the most critical aspect: legislation does not differentiate between a shield capable of protecting from aerosol droplets and one that protects the face from a bullet. We have had to adapt PoliShield so it can be used in both scenarios”, bearing in mind the need for a shield that does not distort images or create visual problems, not even over the long term.

PoliShield has now been certified and the project is ready to be downloaded by anyone wanting to replicate it. The researchers are taking part in a European call for tenders which aims to increase the flexibility and reconfigurability of companies to enable production of this type of PPE: “together with a network of 20 partners, we want to make the production of customized PPE for so-called vulnerable groups possible through additive manufacturing, for example we are designing transparent face masks for people who are deaf and/or unable to speak”.

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VERSIONE ITALIANA

L’additive manufacturing può servire a stampare dispositivi di protezione customizzati, in piccoli o grandi numeri a seconda del bisogno, direttamente in loco e tagliando tempi di produzione e logistica. “Di fatto ci rende più resilienti”, secondo Bianca Maria Colosimo, docente del dipartimento di ingegneria meccanica, che insieme al collega Matteo Strano ha diretto la progettazione dei PoliShields: gli schermi facciali fabbricati con stampa 3D nei laboratori del Poli.

PoliShield è uno schermo facciale con lo scopo di proteggere chi lo indossa e le persone nei dintorni da aerosol e goccioline di saliva potenzialmente infette, possibile veicolo di Coronavirus. “Abbiamo lavorato con ricercatori, tesisti e dottorandi fin dall’inizio del lockdown, quando le curve di contagio erano impressionanti, con tanta voglia di dare una mano. Andavamo in Bovisa in 3 turni, per mantenere le condizioni di sicurezza”.

I vantaggi della stampa 3D sul manufacturing tradizionale sono diversi: per esempio, all’aumentare della complessità, i costi di produzione rimangono gli stessi. È facile lavorare sul design e implementare in modo immediato piccole o grandi correzioni. Si presta a qualsiasi design, gli ospedali potrebbero farci parti di ricambio per respiratori e persino tamponi, e permette di lavorare parallelamente su design e materiali: per esempio, un DPI potrebbe essere stampato con materiale dalle proprietà antibatteriche. In particolare, l’additive manufacturing è indicato per la personalizzazione del prodotto, fondamentale per il confort di un oggetto da indossare molte ore (come nel caso dei DPI). “E soprattutto, il mondo della stampa 3D è un mondo fatto di condivisione. Ci sono molti siti web che raccolgono open design di mascherine, valvole, schermi, DPI di varia natura, da laboratori in tutto il mondo. Per creare il PoliShield siamo partiti da un modello di un’altra università e abbiamo fatto un progetto di re-design, ripensando forme e materiali in relazione alle esigenze di certificazione del mercato europeo”, spiega Strano, che si è occupato della certificazione del visore. “È stato l’aspetto più critico: la normativa non fa differenza tra uno schermo capace di proteggere da goccioline di aerosol e uno che possa proteggere da un proiettile che colpisce il viso. Abbiamo dovuto adattare il PoliShield per entrambe le situazioni”, tenendo conto della necessità di uno schermo che non deformasse le immagini per non creare problemi alla vista, nemmeno sul lungo termine.

Oggi PoliShield è certificato e il progetto pronto per essere scaricato da chiunque voglia replicarlo. I ricercatori stanno partecipando a un bando europeo che ha l’obiettivo di aumentare la flessibilità e la riconfigurabilità delle aziende per facilitare produzione DPI come questo: “insieme a una cordata di 20 partner, vogliamo rendere possibile la produzione, tramite additive manufacturing, di DPI customizzati per i cosiddetti vulnerable groups, per esempio stiamo progettando mascherine trasparente per sordomuti”.

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