"Gerade in der Anfangszeit der Corona-Pandemie war es für uns ein großes Problem, persönliche Schutzausrüstung in ausreichender Menge zu beschaffen", berichtet Dr. Christian Weichert von der zahnärztlichen Gemeinschaftspraxis Weichert & Kempkes in Lahnstein. Bei der Recherche zur Lösung seines Problems stieß er auf die Idee, eine Mund-Nasen-Maske im 3D-Drucker herzustellen. Damit wandte sich der Zahnarzt an Prof. Detlev Borstell, der an der Hochschule in Koblenz im Fachbereich Ingenieurwesen unter anderem das Modul Rapid Prototyping lehrt und darüber hinaus das inzwischen sehr gut ausgestattete 3D-Labor mit aufgebaut hat.
Ebenfalls zum Team des 3D-Druck-Labors gehören die angehende Maschinenbauerin Maike Krämer sowie der Masterstudent im Wirtschaftsingenieurwesen, Maximilian Köthe. Beide hatten Zeit und Lust, eine solche Mund-Nasen-Maske zu entwickeln. Ihnen war von Anfang an klar: Im Unterschied zu genähten Stoffmasken oder herkömmlichen medizinischen Masken ist eine gedruckte Struktur nicht weich und passt sich nicht an die Gesichtsform an. Köthe führt aus: "Wir mussten verschiedene Anforderungen unter einen Hut bringen: Die Mund-Nasen-Abdeckung sollte dicht, gut herstellbar und komfortabel tragbar sein."
Schwerpunktmäßig arbeitete das Forschungsteam unter anderem mit der Software SolidWorks, um konstruktive Lösungen zu realisieren. So entstanden nach und nach eine integrierte Filterverklemmung mit Bajonettverschluss, Halterungen für Gummibänder und vieles mehr. Anfangs konzipierte das Forscherteam die Mund-Nasen-Abdeckung lediglich auf der Grundlage von einzelnen Gesichtsmaßen wie etwa dem Abstand von Kinn zu Nase oder dem Abstand der Wangenknochen zueinander. Den Durchbruch erzielten die Studierenden schließlich unter Zuhilfenahme eines 3D-Scanners (Artec Eva) und der Software MashMixer. Mithilfe der eingescannten Gesichtskonturen wurde es möglich, eine passgenaue Schalung zu konstruieren. Diese individualisierte Gesichts-Schale konnte dann mit dem bereits vorab im CAD-System konstruierten, bewährten Maskenteil digital verbunden werden. "So entsteht im 3D-Drucker eine Maske, die zwar auf Grund seiner Materialeigenschaften starr ist, sich aber individuell an das Gesicht der Trägerin oder des Trägers anpasst und so perfekt mit dem Gesicht abschließt", erklärt Maximilian Köthe, "um den Tragekomfort zu erhöhen, ist es möglich, zusätzlich eine dünne Silikonschicht auf die Ränder aufzutragen."
Improvisieren mussten die beiden auch bei der Beschaffung des Filtermaterials: Weil sie wegen der weltweiten Nachfrage nach Filterstoff keine Meterware beschaffen konnten, schnitten sie aus den herkömmlichen medizinischen Masken passende kreisrunde Filter aus. Aus einer medizinischen Maske lassen sich so mehrere Filter für die Mund-Nasen-Abdeckung aus dem 3D-Drucker bereitstellen. Muss das genutzte Filtermaterial danach entsorgt werden, so kann die individuell angepasste Mund-Nasen-Abdeckung problemlos desinfiziert und wiederverwendet werden. "Mir gefällt, dass mit diesen Masken dem Gedanken der Nachhaltigkeit Rechnung getragen wird", betont Dr. Weichert.
MEDICA.de; Quelle: Hochschule Koblenz - University of Applied Sciences
