3D-Druck unterstützt systemrelevante Fachkräfte beim Umgang mit COVID-19
Das Europäische Astronautenzentrum (EAC) in Köln stellt im Rahmen einer gemeinsamen Initiative zum Schutz systemrelevanter Fachkräfte Wissen und 3D-Drucker zur Bewältigung der COVID-19-Pandemie zur Verfügung.
Die zwei Open-Source-3D-Drucker werden normalerweise zur Herstellung spezieller Gegenstände für das Astronautentraining sowie zum Testen von Ideen für die zukünftige Raumfahrt im Spaceship EAC genutzt. Doch in diesen Zeiten werden sie zu idealen Werkzeugen, um Gesichtsschutz-Komponenten zu produzieren. Damit beteiligt sich das EAC an der lokalen Initiative MakerVsVirus, bei der sich mehrere Produzenten zu sogenannten Hubs zusammenschließen. Die fertigen Visiere werden dann an Krankenhäuser, die einen entsprechenden Bedarf gemeldet haben, ausgeliefert.
Effizient und effektiv, im All und auf der Erde
Der 3D-Druck hat sich zu einem wertvollen Fertigungsverfahren für die Raumfahrt der Zukunft entwickelt: Er rückt die Produktion näher an den eigentlichen Einsatzort und ermöglicht es Astronauten, Komponenten dann herzustellen, wenn sie diese benötigen – anstatt ein ganzes Paket an Ersatzteilen mit sich herumzuschleppen. Mit dem Verfahren können Abfallmaterialien recycelt und zu nutzbaren Gegenständen umgewandelt werden; außerdem ist es potenziell für die Herstellung von Komponenten zum Bau von Infrastruktur auf dem Mond geeignet.
Während sich die Technologie beständig weiterentwickelt, untersuchen Wissenschaftler und Praktikanten am EAC derzeit die Möglichkeit, neue Materialen für den 3D-Druck zu verwenden, wie zum Beispiel eine Mischung aus Plastik und Mondregolith (Mondstaub), um Ziegel oder komplexere Teile herzustellen. Mit diesen könnte man dann möglicherweise eine größere Mondsiedlung errichten.
Für die Schutzmasken verwendet das Team eine standardisierte Druckvorlage, die durch Crowd-Engineering optimiert worden ist. So kann die schnelle, effiziente und einheitliche Herstellung der Gesichtsschutz-Kopfbänder und -Halter als Beitrag zum Endprodukt sichergestellt werden.
Ein Gesichtsschutz besteht aus vier Komponenten: einem Kopfband und einem Halter aus dem 3D-Drucker, an denen ein Visier aus transparentem Kunststoff befestigt wird, sowie einem elastischen Band, das dafür sorgt, dass sich der Gesichtsschutz an den Kopf des Trägers anpasst und so bequem sitzt.
Das EAC ist verantwortlich für den Druck des Kopfbands und des Halters. Es dauert 1,5 bis drei Stunden, um ein aus diesen Komponenten bestehendes Set zu drucken.
Teamwork und Solidarität
Timon Schild, ESA-Trainee und Mitglied von Spaceship EAC, leitet die „Advanced Manufacturing“-Aktivitäten am Spaceship EAC. Als Maschinenbauingenieur mit Erfahrung im 3D-Druck ist er auf die Idee gekommen, mit MakerVsVirus zusammenzuarbeiten und assistierte bei der technischen Einrichtung, um nicht verwendete Drucker in Zeiten, in denen am EAC keine Ausbildungsmaßnahmen stattfinden, wieder zum Einsatz zu bringen. Darüber hinaus nutzt Schild seinen eigenen 3D-Drucker, um von zu Hause aus der Produktion von Schutzmasken beizutragen.
„Der finale Gesichtsschutz, der auf der Grundlage des entwickelten Designs zusammengesetzt wird, gehört zur persönlichen Schutzausrüstung (PSA) medizinischer Fachkräfte und sollte zusammen mit einer Atemschutzmaske getragen werden“, erklärt Schild. „Sie gelten in vielen Krankenhäusern als unerlässlich und bedecken das ganze Gesicht eines Mitarbeiters, um diesen vor Tröpfchen, die möglicherweise Coronaviren enthalten, zu schützen.“
„Technisch gesehen wären wir in der Lage gewesen, den kompletten Gesichtsschutz zu produzieren, aber die für das Visier notwendige Hardware sowie die Materialien standen nicht bereit. Für die Hardware wäre eine zeitintensivere Einrichtung notwendig gewesen, sodass sich die Produktion verzögert hätte“, so Schild weiter. „Die Zusammenarbeit mit MakerVsVirus ermöglicht es uns, dass wir uns ganz auf die Teile konzentrieren, für deren Produktion wir aktuell gut gerüstet sind, während uns eine zentrale Anlaufstelle für die Auslieferung zur Verfügung steht.“
Die gedruckten Halter werden vorsichtig in verschließbaren Plastiktüten verpackt und in eine lokale Sammelstelle gebracht, wo die Komponenten zusammengesetzt und die fertigen Gesichtsmasken schließlich an Krankenhäuser, die einen entsprechenden Bedarf gemeldet haben, ausgeliefert werden
Die erste Charge aus 50 Halterelementen wurde bereits ausgeliefert und das Team will weitermachen, solange Druckmaterialien verfügbar sind und bis der akute Engpass beseitigt ist.
Aidan Cowley, wissenschaftlicher Berater der ESA und Leiter von Spaceship EAC, ist stolz auf die Leistung und den Innovationsgeist seines Teams in diesen schwierigen Zeiten.
„Alle im Team verspürten den starken Wunsch, auf jegliche Art und Weise zu helfen. Durch die Zusammenarbeit mit dieser lokalen Initiative können wir gemeinsam daran arbeiten, den Bedarf zu decken und die Menschen zu schützen, die für uns alle an vorderster Front arbeiten“, so Cowley.