Wie der 3D-Druck den Schutz vor COVID-19 verbessert

In ihrem kontinuierlichen Bemühen, die Gesundheitsversorgung personalisierter zu gestalten, richtet die Veterans Health Administration (VHA) ihr Augenmerk auf den 3D-Druck.

Anfang dieses Monats gab die VHA eine neue Partnerschaft mit 3D Systems bekannt. Das Unternehmen, das 3D-Drucker entwickelt, herstellt und vertreibt, wird der VHA beim Ausbau ihrer internen 3D-Druckkapazitäten helfen. Der Pressemitteilung zufolge wird das Unternehmen Maschinen und Software anbieten, bei der Installation eines Qualitätsmanagementsystems helfen und VHA-Mitarbeiter darin schulen, konforme Hersteller medizinischer Geräte zu werden. 1

„Beim Point-of-Care-3D-Druck geht es darum, in die Patientenergebnisse zu investieren und die Mittel zu schaffen, um auf den Patienten abgestimmte Lösungen zu schaffen, die es auf dem freien Markt nicht gibt“, sagt Beth Ripley , nationale Direktorin des VHA Printing Network, gegenüber Verywell Email. „Durch die Investition in den Point-of-Care-3D-Druck stellt VHA sicher, dass Veteranen als erste in der Schlange stehen, um modernste 3D-Drucklösungen zu erhalten.“

Seit seiner Gründung im Jahr 2017 haben Ripley und ihr Team beim 3D Printing Network Konzepte entwickelt, wie der 3D-Druck die Pflege verbessern kann. Dies umfasst alles vom Entwurf personalisierter Prothesen bis hin zur Erstellung von Organmodellen, um Chirurgen bei der Vorbereitung auf eine Operation zu unterstützen. Mittlerweile gibt es mehr als 30 Krankenhäuser, die über 3D-Druckfunktionen verfügen, und das Programm arbeitet daran, diese auf alle medizinischen Zentren der VHA auszuweiten.

Mit Beginn der COVID-19-Pandemie wurde der Schwerpunkt auf die Herstellung von Gesichtsmasken, Schilden und anderer persönlicher Schutzausrüstung (PSA) ausgeweitet. Um 3D-Hersteller im ganzen Land zu unterstützen, haben die VHA, die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) und die National Institutes of Health (NIH) eine Zusammenarbeit vereinbart. Zusammen mit America Makes – einem privaten 3D-Druckunternehmen – arbeiten die Behörden zusammen, um die Vorräte an Schutzausrüstung und anderen notwendigen Geräten zu vergrößern, sie auf Sicherheit und Wirksamkeit zu testen und sie durch den FDA-Prüfprozess zu schicken. 2

 

Reaktion auf COVID-19

Als sich im März die COVID-19-Pandemie auszubreiten begann, gab es große Eile, wirksame PSA und lebensrettende medizinische Geräte herzustellen und zu verteilen. Zu diesem Zeitpunkt erklärte John Wilczynski, Geschäftsführer von America Makes, gegenüber Verywell, dass die gesamte 3D-Druck-Fertigungsgemeinschaft den Wunsch geäußert habe, diese Bemühungen zu unterstützen. Menschen auf der ganzen Welt – von denen, die kleine, kollaborative Arbeitsbereiche mit nur wenigen Maschinen betreiben, bis hin zu großen Herstellern – benötigten Anleitung, wie man effektive Produkte herstellt.

„Schon früh gab es einige Fehlinformationen darüber, was benötigt wurde, was hergestellt werden sollte und welche Entwürfe gut und welche schlecht waren“, sagt Wilczynski. „Der Zusammenschluss aller unserer Agenturen hat dazu beigetragen, Vertrauen innerhalb der Gemeinschaft aufzubauen.“

Bei Tausenden von Designs, die online verfügbar sind, könnte es schwierig sein, herauszufinden, welche Produkte es den Herstellern ermöglichen würden, wirksame und für den Einsatz zugelassene Produkte zu entwickeln, insbesondere im medizinischen Bereich.

Menschen können 3D-Drucker-kompatible Produktdesigns über den NIH 3D Print Exchange einreichen – eine digitale Sammlung von Bauplänen. Im Einvernehmen mit den Behörden testet das VHA dann die Entwürfe auf ihre Wirksamkeit und empfiehlt sie für die Herstellung.

Bisher wurden mehr als 600 Designs bei der 3D Print Exchange eingereicht, wobei 57 dieser Designs nach Tests und Validierung bereits für den klinischen oder gemeinschaftlichen Gebrauch vorgesehen sind. „Seit Bekanntgabe der Partnerschaft gab es über 740.000 einzelne Besucher auf der Website“, sagt Ripley.

Durch den Zugriff auf diese Designs können Hersteller sicher sein, dass ihre Produkte tatsächlich in medizinischen Umgebungen eingesetzt werden können, anstatt Produkte zu entwickeln, die bei der Lieferung abgelehnt werden.

„Ich denke, für alle war es ein großer Fortschritt, eine Beziehung zwischen der VA herzustellen, die die Entwürfe bewertete, sie überprüfte und sie als ‚okay‘ für die Verwendung in kommunalen Umgebungen und ‚okay‘ für die Verwendung in klinischen Umgebungen einstufte“, sagte Wilczynski sagt. „Das ermöglichte es all diesen Websites, die nicht unbedingt eine direkte Verbindung zu diesen Agenturen hatten, die Informationen zu erhalten, die sie brauchten, um die richtige Entscheidung zu treffen.“

 

Warum 3D-Druck?

Während der gesamten COVID-19-Pandemie waren die Reaktionsstrategien in den USA von Region zu Region unterschiedlich. Da es im ganzen Land 3D-Druckhersteller jeder Größe gibt, können sie möglicherweise besser auf die Bedürfnisse der einzelnen Gemeinden eingehen und auf bestimmte Krisen effektiver reagieren als andere Fertigungsmodelle. Insbesondere in Krisenzeiten kann die 3D-Druck-Community flexibel genug sein, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen, bis konventionellere Hersteller aufholen können.

„Der Hauptgrund dafür, dass sich der 3D-Druck für die Krisenbewältigung gut eignet, ist seine Fähigkeit, die Produktion weiträumig zu verteilen“, sagt Wilczynski. „Es ist eine Technologie, die ziemlich schnell verbreitet werden kann. Solange Sie also digitale Daten an die Maschine übertragen können, können Sie mit der Produktion von Teilen beginnen. Das ist zwar eine Vereinfachung, aber im Prinzip stimmt das.“

In vielen großen Fertigungsbetrieben kann es Wochen oder Monate dauern, bis die richtigen Werkzeuge für die Herstellung und Montage von Produkten erstellt sind. Mit dem 3D-Druck kann das Design viel schneller geändert und Prototypen innerhalb von Stunden oder Tagen hergestellt werden.

„Obwohl wir glauben, dass der 3D-Druck nicht die beste Methode für die Massenproduktion ist, sobald ein Entwurf getestet und genehmigt wurde, ist er das richtige Werkzeug, um einen Entwurf schnell zu testen und zu iterieren“, sagt Ripley. „Ich denke, dass der Fokus in Zukunft viel stärker auf dem Gerätedesign und der Entwicklung mithilfe des 3D-Drucks in VHA liegen wird.“

 

Vorbereitung auf die Zukunft

Während die Kapazität jedes 3D-Druckers relativ gering ist, ist die Anzahl der Drucker in den USA laut Ripley beeindruckend groß. Wenn eine Notsituation eintritt, kann es äußerst vorteilhaft sein, diese Drucker für eine schnelle und flexible Reaktion zu nutzen.

„Wir sind sehr daran interessiert zu verstehen, was das für zukünftige Krisen bedeutet“, sagt Wilczynski. „Wir wissen nur, dass es noch mehr geben wird – egal, ob es sich um einen Waldbrand, einen Hurrikan, eine Pandemie, einen Zusammenbruch der nationalen Sicherheit oder der Infrastruktur handelt.“ wird wieder passieren. Wie können wir die Fertigungsgemeinschaft in die Lage versetzen, darauf zu reagieren?“

Eine mögliche Lösung besteht darin, 3D-Druckhersteller im ganzen Land dabei zu unterstützen, zuverlässige Informationen zu finden, wenn ihre Hilfe benötigt wird. Zu diesem Zweck arbeitet das Konsortium daran, einen „digitalen Vorrat“ an 3D-Designplänen aufzubauen, wie America Makes es nennt. Diese Baupläne können an jeden Hersteller mit dem richtigen Qualitätsmanagementsystem gesendet werden, um Geräte zu erstellen, die Notfallteams tatsächlich benötigen.

Die Informationen in diesem Artikel sind zum angegebenen Datum aktuell. Das bedeutet, dass möglicherweise neuere Informationen verfügbar sind, wenn Sie diesen Artikel lesen. Die neuesten Updates zu COVID-19 finden Sie auf unserer Coronavirus-News-Seite .