Le secteur de l’impression 3D continue de mobiliser ses compétences pour fournir des solutions à la pénurie de matériel médical liée à la pandémie du Covid-19. Les difficultés d’approvisionnement en masques de protection, sont devenues un problème pour de nombreux pays dans le monde. ExOne fait partie de ces entreprises qui ont rapidement mis leurs compétences au service de cette cause. En collaboration avec l’Université de Pittsburgh, un établissement de recherche publique de premier plan basé dans la ville américaine du même nom, le fabricant allemand d’imprimantes 3D a développé des filtres métalliques réutilisables pour les masques respiratoires. Leur conception a été pensée pour s’intégrer dans une cartouche de respirateur en plastique mise au point par une équipe de l’école d’ingénieurs Swanson de l’université.
De forme ovale, le dispositif de filtration a été imprimé grâce à la technologie de projection de liant d’ExOne. Elle consiste à utiliser une tête d’impression industrielle pour déposer sélectivement un liant liquide sur une fine couche de matériau en poudre. Dans le cas présent c’est un mélange de cuivre et d’acier inoxydable 316L qui a été utilisé. Maîtrisée par un nombre restreint de fabricants parmi lesquels Desktop Metal et GE Additive, cette méthode d’impression 3D métallique présente l’avantage d’apporter une porosité spécifique qui permet de filtrer les contaminants tout en permettant la circulation de l’air. Si en temps normal les pièces doivent subir un frittage au four pour arriver à une densité complète, dans le cas des filtres, le processus de frittage peut être ajusté de manière à ce que la pièce conserve un certain degré de porosité.
« L’avantage de l’impression 3D par jet de liant par rapport à d’autres méthodes de fabrication d’additive pour cette application de filtre est la possibilité d’utiliser la porosité de la pièce imprimée et de l’ajuster ensuite pendant le processus de densification ou de frittage à haute température pour obtenir une performance optimale de filtrage et de flux d’air« , explique Markus Chmielus, professeur associé d’ingénierie mécanique et de science des matériaux à l’école Swanson.
« une solution qui permettra au personnel médical de stériliser les filtres métalliques pour les réutiliser à plusieurs reprises »
Pour tester les filtres dans différents métaux et porosités, le groupe de recherche du Dr Chmielus utilise des scanners CT pour analyser la microstructure et la porosité des filtres. Ansys, le leader mondial de la simulation technique, également basé près de Pittsburgh, fournit un support supplémentaire de simulation informatique pour analyser et optimiser les performances des filtres. L’utilisation de cuivre se justifie par ses propriétés antimicrobiennes. De nombreuses études ont effet démontré que ce métal est extrêmement efficace dans l’élimination des virus de la famille de la grippe.
C’est pourquoi des entreprises proposent désormais masques, gants ou poignées de porte faits de ce métal. Certains fabricants se sont même spécialisés dans les filaments d’impression 3D anti-bactériens. Il y a peu c’est la société australienne SPEE3D qui avait présenté un procédé d’impression 3D de cuivre permettant de tuer jusqu’à 96 % du SRAS-CoV-2 en deux heures seulement sur n’importe quelle surface métallique ou plastique.
« Notre équipe a travaillé d’urgence pour accélérer cette solution prometteuse et réutilisable pour le personnel médical en première ligne dans la lutte contre la pandémie de COVID-19« , ajoute John Hartner, PDG d’ExOne. « Nos clients impriment couramment des filtres métalliques poreux à des fins diverses, et nous sommes convaincus que nous aurons bientôt une solution qui permettra au personnel médical de stériliser les filtres métalliques pour les réutiliser à plusieurs reprises, éliminant ainsi les déchets. Une fois approuvés, nous pourrons imprimer ces filtres dans différentes tailles pour les respirateurs, les ventilateurs, les masques d’anesthésie ou d’autres équipements« .
