INVESTIGACIÓN Y DISEÑO


La mascarilla perfecta gracias a la tecnología 3D

01/09/2021

CATEGORíA: Diseños MARCA: Artec 3D

El escaneado 3D juega un importante papel a la hora de producir la mascarilla perfectamente ajustable, cómoda y segura.


Los filtros Flo Mask son eficaces en hasta 0,1 micras, según las pruebas y verificaciones de los laboratorios Nelson, bloqueando más del 99,8% de los virus. © www.artec3d.com

 

La Flo Mask es una mascarilla respiratoria reutilizable de filtración submicrónica de última generación para niños. Su eficacia radica en su exclusivo filtro y en su junta hecha a medida, diseñada por diseñadores de productos de prestigio para que se adapte perfectamente a los niños de 4 a 12 años. Fabricados en EE.UU., estos filtros atrapan partículas del aire de hasta 0,1 micras. Pruebas independientes realizadas por los laboratorios Nelson han demostrado que los filtros de la Flo Mask bloquean más del 99,8% de los virus, superando en un 600% las normas de transpirabilidad de la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU.).

 

Esta singular creación de Kevin Ngo, ingeniero de Silicon Valley, que lleva dos años de desarrollo, está pensada para proteger no sólo a sus tres hijos, sino a cualquier niño en edad escolar, tanto de los virus como de la contaminación atmosférica. Y un escaneo rápido y preciso es la base del proyecto personal más importante de Kevin hasta la fecha, la Flo Mask.

 

La idea

El concepto surgió de una carencia dentro del mercado. "Para los adultos, tenemos unas magníficas mascarillas N95 de alta protección, pero en ese momento no había ninguna opción para los niños", dice Kevin. "La ironía es que los más vulnerables eran los que no tenían esa solución". Al no encontrar una mascarilla que protegiera de forma segura a sus hijos, Kevin se propuso inventar una.

 

El proyecto Flo Mask comenzó a tomar forma en el verano de 2018, la temporada de incendios forestales más mortífera y destructiva de la que se tiene constancia en California. En 2020, fue especialmente grave.

 

“Los niños volvían a casa de la escuela con náuseas y con fuertes dolores de cabeza. La escuela nos envió un correo electrónico para decirnos que, aunque tuvieran una mascarilla N95, no se las pusieran a los niños porque no les cabía, y los niños seguían respirando aire tóxico".

 

Kevin estudió a fondo los diferentes dispositivos respiratorios disponibles para niños de países que tienen más contaminación atmosférica, pero ninguno cumplía sus expectativas. "Compré todo tipo de mascarillas para niños en todo el mundo. Todas las que evaluamos se ajustaban mal, eran incómodas o tenían una eficacia dudosa. Muchas de las mascarillas eran de tela, y sabemos que no sirven para filtrar las partículas PM2,5".

 

Con una extensa experiencia en realidad aumentada y realidad virtual, Kevin sabía exactamente por dónde empezar el desarrollo de su propia mascarilla facial para niños: el escaneo 3D.

 

Kevin probó muchas opciones, pero ninguna de ellas cumplía todos los requisitos. O bien no había calidad de los datos capturados, o le faltaba velocidad para capturarlos, o ambas cosas. Para este proyecto la precisión era indispensable.

 

"Encontré a Indicate Technologies, y me dijeron que tenían un equipo de Artec 3D", explica Kevin. "Los llamé en mi día libre y me dijeron que me pasara".

 

Como la oficina del Socio Certificado Gold de Artec 3D Indicate Technologies se encuentra a 15 minutos en coche de la casa de Kevin, no le costó mucho reunirse con el experto en productos 3D de la empresa, Márcio Adamy. A medida que Kevin le contaba los requisitos de su proyecto y del escáner 3D (alta velocidad, resolución y precisión), Márcio, que también es padre de familia y sabía acerca del problema, enseguida pensó en Artec Eva.

 

“Le demostramos que Artec Eva era seguro para el escaneo de la cara de los niños, y le enseñamos a Kevin cómo usar el escáner y el software, así como algunos consejos y trucos para hacerlo lo más rápido posible", dijo Márcio. Como Kevin necesitaba el escáner sólo para este proyecto, negoció el alquiler de Artec Eva durante unas semanas.

 

Artec Eva, escáner 3D portátil de luz estructurada (precisión: hasta 0,1 mm, resolución: hasta 0,2 mm). © www.artec3d.com

 

Un escáner 3D portátil, Artec Eva usa luz blanca estructurada, que es 100% segura para las personas, para crear escaneos de objetos medianos y grandes a velocidad y con una precisión de hasta 0,1 mm y una resolución de hasta 0,2 mm (en modo HD).

 

Tras el procesamiento en Artec Studio, cada escaneo de la cabeza se enviaba al software Pro Engineer CAD. "Alineamos cada escaneo tomando como referencia la comisura de los labios y, a partir de ahí, encontramos la forma óptima de una talla única". Los escaneos nos ayudaron a diseñar una forma que teníamos clara al 90%. Después, realizamos varias rondas de impresión en 3D y pruebas de ajuste con niños, haciendo pequeños retoques cada vez y consiguiendo gradualmente prototipos de mayor calidad".

 

El primer intento de escaneo 3D del hijo de Kevin, utilizando Artec Eva, con todos los rasgos físicos fielmente reconstruidos. © www.artec3d.com

 

 

Refinando el diseño

A partir de este momento, Kevin y su equipo (tres amigos expertos en sus respectivos campos) tuvieron que redefinir el diseño.

 

“Hicimos una impresión con PolyJet para simular cómo quedaría la silicona, y eso nos ayudó a validar la forma que teníamos", explica Kevin. A continuación, el equipo pasó a la producción. En la fase de moldeo, el caucho de silicona líquida se pegó a las piezas de plástico para que salieran como una sola pieza en la que la abertura del filtro sería el único lugar por el que podrían penetrar las partículas transportadas por el aire.

 

De este modo, la junta blanda de la Flo Mask podía adaptarse perfectamente a la cara del niño sin que la mascarilla tocara sus labios. Las correas ajustables se diseñaron para evitar el contacto con las orejas y se añadió un revestimiento de goma en la correa superior para evitar que se deslizara por la cabeza.

 

El equipo de Flo Mask consiguió el encaje a medida de la junta tras varias fases de diseño CAD, impresión 3D y pruebas. © www.artec3d.com

 

 

Los innovadores filtros

Aunque la búsqueda del filtro adecuado fue una ardua tarea que estuvo a punto de hacer que Kevin cancelara todo el proyecto, dar con el que fuera transpirable era primordial para la calidad del producto.

 

Normalmente, un filtro se compone de fibras tejidas muy apretadas para impedir el paso de las partículas. Una mayor protección tiene como inconveniente una menor transpirabilidad. "Parecía que no había ningún filtro en el mundo que fuera lo suficientemente transpirable, pero finalmente encontré una empresa médica aquí en Estados Unidos que fabrica filtros para respiradores".

 

Los filtros de ventilación fabricados con una tela no tejida llamada Spunbond resultaron ser muy eficaces al bloquear los virus, manteniendo al mismo tiempo un gran flujo de aire. "El proceso de fabricación de estas es muy distinto", nos explica Kevin. "No tejen las fibras, sino que las agujerean. Y ese proceso crea una carga electrostática, que es muy eficaz para atraer las partículas nocivas y los virus."

 

Los filtros desechables de la Flo Mask pueden durar hasta ocho horas de uso continuo. "En un entorno lleno de humo, el filtro se cargará más rápidamente, por lo que habrá que sustituirlo antes", explica Kevin. "Si sólo llevan la mascarilla para ir al supermercado, el filtro durará varios días. El resto de la máscara se puede lavar con agua y jabón, y se seca en una hora".

 

© www.artec3d.com

 

“Con la actual pandemia, las mascarillas son más necesarias que nunca", dice Kevin. "A medida que el mundo comienza a volver a la normalidad, con los niños volviendo a la escuela o viajando de nuevo, esta icónica mascarilla puede resultar muy útil. Todavía no he encontrado una solución que se adapte tan bien como la nuestra, lo que habla muy bien de lo increíble que es el equipo de Artec 3D. Crear la Flo Mask no habría sido posible sin Artec Eva".

 

Fuente y fotos: www.artec3d.com

 

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