imagen de impresora 3d

Impresora 3D y su uso para crear respiradores artificiales para ayudar contra el coronavirus

La diseminación del coronavirus SARS-CoV-19, causante de la pandemia Covid-19 que ha estado afectando al mundo en el año 2020, ha puesto a prueba la capacidad de respuesta de los servicios hospitalarios de todos los países. En algunos casos, se han visto sobrepasados, en especial cuando la población no ha observado las medidas profilácticas recomendadas (aislamiento social y escrupulosa higiene, en especial de las manos).

Varios países han impuesto severas medidas de cuarentena social para reducir el impacto de la enfermedad, y estar en condiciones de atender los casos más graves. Pero otro de los problemas que se enfrentan tiene que ver con la escasez de algunos insumos médicos.

Concretamente en hospitales de Italia han estado escaseando las válvulas que se usan en los respiradores artificiales. Al parecer, la empresa fabricante de los insumos médicos vio sobrepasado su inventario ante la enorme cantidad de afectados que necesitaban atención de urgencia. Pero la tecnología parece haber llegado al rescate, de la mano de las impresoras 3D.

Qué es un respirador artificial

También se le llama ventilador médico. Este no es más que un aparato que ayuda a que las personas que tienen dificultad para respirar por sus propios medios, tengan a su disposición el aire que necesitan. Existen sistemas de ventilación manual, pero en virtud de que en muchas ocasiones se necesita suministro constante de aire para el paciente, la mayoría de los sistemas son eléctricos y automáticos.

Uno de los síntomas presentes en los casos severos de Covid-19 es la insuficiencia respiratoria. Puede que el paciente solo perciba dificultad para respirar, y pueda manejarla; pero si la situación empeora, será imperativo recurrir a la ayuda para respirar.

Las válvulas

Como son sistemas de soporte vital, es crucial no solo que el respirador esté en excelente estado, sino que funcione de acuerdo a estrictos estándares médicos. Esto incluye piezas de importancia como las válvulas del respirador. Estas se encargan de regular el paso del aire que aspira el paciente, como el del dióxido de carbono que sale de sus pulmones.

Las válvulas son en la actualidad piezas plásticas relativamente económicas, pero debido a lo contagiosa de la enfermedad, solo pueden ser usadas por un único paciente cada vez, y no se pueden compartir.

Debido a esto, un hospital italiano en Lombardía se vio en problemas. Comenzó a agotarse el suministro de válvulas que sus pacientes requerían para servirse de los respiradores. Afortunadamente, Cristian Fracassi, ingeniero de materiales que trabaja en la compañía local FabLabs, se ofreció como voluntario para fabricar válvulas de reemplazo, usando impresión 3D.

Qué son las impresoras 3D

Las impresoras convencionales que conocemos funcionan simplemente dejando un rastro de tinta o tóner en una hoja de papel para imprimir letras, símbolos o imágenes. El resultado es una impresión que puede ser de excelente calidad, pero plana. Y eso está bien, puesto que para eso fueron concebidas.

Por su parte, las impresoras 3D son aparatos que permiten la fabricación de piezas tridimensionales, o modelos 3D de diferentes objetos. El término “impresora” puede que no sea exacto desde el punto de vista de funcionamiento, ya que desde hace tiempo los mecanismos de presión se usan poco para esto. Pero el nombre ha prevalecido, heredado de las máquinas que imprimen en hojas de papel.

Cómo funcionan las impresoras 3D

La manera más sencilla de entender el funcionamiento de una impresora 3D es imaginar que se quiere crear un modelo 3D de una caja cúbica. Nuestra impresora 3D simplificada consta de una mesa sobre la que se coloca el mecanismo de impresión, que puede moverse en dos direcciones: adelante-atrás y derecha-izquierda. Solo con eso, en la mesa se podrán imprimir únicamente modelos planos: solo podríamos aspirar a imprimir un cuadrado.

Ahora supongamos que la cabeza de impresión también se puede mover hacia arriba y hacia abajo. Si se imprime el cuadrado usando un material apropiado, éste tendrá no solo ancho y largo, sino también espesor: el espesor de la capa de material usado. Si encima de este cuadrado recién impreso se imprime otro, el espesor se habrá duplicado. La impresora, que se puede mover hacia arriba, seguirá imprimiendo cuadrados uno encima de otro hasta alcanzar la altura del cubo, y se detendrá.

Esto significa que cualquier objeto tridimensional se puede imprimir por superposición de capas. La forma de cada capa varía en función de la complejidad del modelo: para un cubo, serán cuadrados apilados; pero para el modelo de una cabeza humana, cada capa tendrá una forma distinta, y la acumulación de “rodajas” dará la forma definitiva. Las impresoras 3D y el software que las maneja, son compatibles con la gran mayoría de formatos que usan los programas de modelado en 3D.

Las impresoras 3D usan para los modelos casi cualquier material que se pueda aglomerar: desde plásticos hasta comida. Incluso existen enormes máquinas que usan mezcla de concreto para producir casas impresas en 3D.

Objetos impresos en 3D

La intención a la hora de imprimir un objeto en 3D varía. El modelo puede quizás usarse tal cual sale de la impresora, si el material utilizado es lo bastante fuerte para el uso que se necesita (por ejemplo, un juguete o una taza para beber). También puede ser que el modelo solo pueda usarse como referencia o modelo a escala (partes de la maqueta de un edificio o vivienda).

Pero el modelo en 3D puede ser usado para crear un molde (en escayola, por ejemplo). Usando el molde luego se puede fabricar la pieza en un material que sería muy complicado de imprimir, como metal.

La impresión en 3D abre un amplio abanico de posibilidades a la fabricación de objetos, pues permite verificar de manera más precisa sus dimensiones y la manera como se ajustan al entorno. En medicina su uso se ha extendido, ya que permite la fabricación y prueba de importantes componentes, como prótesis de hueso, y como en el caso que nos ocupa, válvulas para respiradores artificiales.

Los respiradores del hospital italiano

En medio de la emergencia suscitada por la escasez de válvulas para los respiradores, que se estaba viviendo en el hospital de Lombardía, Fracassi pensó que lo más práctico y rápido sería producir las válvulas usando la impresora 3D que tenía disponible. Trabajando para una farmacéutica, estaba al tanto que las válvulas deberían tener especificaciones muy precisas para ser útiles. Así que decidió pedir a la empresa fabricante los archivos de los modelos 3D que usaban para las válvulas.

La reacción de la empresa

Aquí las cosas no salieron tan bien en principio. A pesar de que la empresa fabricante no tenía inventario para satisfacer la demanda de válvulas que estaba enfrentando, su reacción ante la petición de Fracassi dejaba mucho que desear: no solo se negaron a facilitar los archivos: adicionalmente amenazaron al ingeniero con una demanda por infringir derechos de patente si fabricaban las piezas.

Fracassi y sus compañeros decidieron que ante la situación, era preferible enfrentar la demanda que arriesgar la vida de las personas. Fueron capaces de modelar y producir en poco tiempo una válvula para respirador que se ajustaba al funcionamiento que se requería en el hospital. Si bien no son tan duraderas como las válvulas producidas por el fabricante original, su funcionalidad y bajo coste lo compensan, además de resolver sobre la marcha una cuestión de vida o muerte.

Lo que le espera a Fracassi

Cristian Fracassi ha comentado que ha dejado la problemática legal en manos de sus abogados, ya que la situación no permitía otra cosa que tomar una rápida decisión: dejar morir a la gente o replegarse ante una amenaza de demanda.

Lo que mucha gente piensa es que es poco probable que la empresa cumpla con su amenaza: en primer lugar, los ojos del mundo se han vuelto hacia a Fracassi y su equipo, que ha demostrado lo que se logra con empuje y creatividad. Además, quedará expuesta la actitud de la empresa al negarse a suministrar la información que se le pidió para poder elaborar las válvulas.

Aún no se ha divulgado el nombre de la empresa, pero parece poco probable que luego de este episodio, deseen verse envueltos en una polémica donde su papel es más que cuestionable.

https://twitter.com/EliecerLondRuiz/status/1241126655692865538?s=20

El futuro de la impresión 3D en la medicina

La situación vivida en Italia pone en evidencia que la tecnología puede ayudarnos de maneras cada vez más evidentes. Si un centro hospitalario cuenta con el sistema de impresión adecuado, podrá utilizarlo en caso de necesidad para producir alguna pieza necesaria con la que no se cuente en el momento.

En esta hora de crisis provocada por la Covid-19, lo más lógico es pensar en piezas como válvulas u otras que sean para soporte vital de las personas que necesitan ser atendidas por las complicaciones de la pandemia que se cierne sobre la Humanidad. Pero en el futuro, muchas otras aplicaciones y necesidades serán satisfechas por medio de esta tecnología, y otras que irán perfeccionándose.

1 comentario en “Impresora 3D y su uso para crear respiradores artificiales para ayudar contra el coronavirus”

  1. Se que Colombia tiene chicos que son muy inteligentes y que pueden ayudar en esta situación. Solo les falta un empujoncito Económico para poder emprender. Poder imprimir los respiradores suficientes para las.personas que lo necesitan. Así que los ánimo a qué empiecen a crear que empiecen a demostrar al mundo lo grande que somos, lo unidos que estamos y sobre todo lo capaces de lo que somos.

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