Ingegneri italiani creano i ventilatori polmonari meccanici con l’uso delle stampanti 3D Zortrax

L’Open Breath è il progetto degli ingegneri italiani che mirano a creare un ventilatore meccanico pienamente operativo con l’uso della tecnologia 3D. I lavori sull’apparecchio vengono appoggiati dalla Zortrax, un produttore delle stampanti 3D, il quale ha messo a disposizione degli inventori
di questo progetto uno dei suoi dispositivi più moderni nonché i materiali necessari per
la stampa.         

Nel caso di aggravamento della malattia COVID-19 risulta necessario collegare il paziente all’apparecchiatura che favorisca la ventilazione polmonare. Purtroppo nei paesi come l’Italia dove
il numero e il ritmo dei contagi continuano ad essere particolarmente alti, le attrezzature specialistiche stanno esaurendo. Attualmente gli ordini ospedalieri dei ventilatori meccanici sono non solo costosi, ma innanzitutto impegnativi in termini di tempo (la fornitura delle apparecchiature
è anche la questione di settimane d’attesa). Per rispondere alle carenze riportate dalle strutture mediche, molti utenti delle stampanti 3D hanno iniziato a costruire i propri sostituti.

• – Finora in Italia a seguito della pandemia COVID-19 sono morte oltre 25,500 persone.
  Ogni giorno sono diagnosticati circa 2,600 casi nuovi. Perciò non possiamo permetterci
  di rinviare anche una giornata sola. La stampa 3D può aiutarci a risparmiare tempo.
  Non stiamo creando una semplice borsa di rianimazione bensì un dispositivo medico professionale dotato di sensori e varie funzioni avanzate il quale dovrebbe essere in grado
  di ventilare il paziente all’ospedale per il periodo di un mese, ovvero la totalità del tempo necessaria a curare i pazienti in condizioni gravi della malattia COVID-19 – ha detto Simone Iannucci, uno dei fondatori dell’Open Breath.

Il processo di costruzione del ventilatore meccanico ha subito cambiamenti con il passare del tempo. All’inizio doveva essere prodotto di lamiera, mentre alcuni suoi componenti venivano fresati dall’acciaio. Non è stata una soluzione veloce visto che gli elementi necessari venivano ordinati
e successivamente inviati ad uno stabilimento di montaggio, per cui ci sono voluti diversi giorni.
Gli inventori sono stati tenuti a rinunciare a tale procedimento quando lo stabilimento con cui collaboravano è stato chiuso a conseguenza dei limiti imposti sull’economia. Ed è allora che uno degli ingegneri coinvolti nel progetto, Massimiliano D’Amario, ha suggerito l’applicazione della tecnologia 3D. Come si è scoperto, questa ha consentito di creare praticamente tutti gli elementi di riferimento che originariamente erano destinati alla fresatura. All’inizio i detti componenti venivano prodotti
con l’uso della stampante Zortrax M200 in possesso privato di un ingegnere. Grazie all’appoggio dell’azienda Zortrax la prima stampante è stata completata da un altro apparecchio M300 Dual con un’ampia superficie di lavorazione che opera in tecnologia LPD Plus, nonché sono stati forniti
i filamenti necessari al processo di stampa.

– La tecnologia della stampa 3D è ideale ogni qualvolta occorrano soluzioni rapide e insolite. Tanti componenti che nel passato venivano costruiti negli stabilimenti di produzione su richiesta speciale, oggi sono stampabili comodamente seduto a casa. Quando abbiamo sentito parlare del progetto Open Breath, sapevamo che avremmo potuto aiutare gli ingegneri fornendogli una stampante corrispondente ai loro bisogni. Siamo felici che le nostre apparecchiature siano utili nell’ambito del progetto così importante e innovativo a scopo di aiutare tanti ammalati –
ha detto Mariusz Babula, vicepresidente del consiglio d’amministrazione della Zortrax.

L’implementazione della stampa 3D ha fatto sì che il team lavori contemporaneamente su due progetti: l’uno relativo alla lamiera e l’altro in cui gli elementi stampati dalla stampante Zortrax rappresentano le parti finali del dispositivo. Grazie alla funzione della doppia estrusione è possibile effettuare la stampa con l’uso di due filamenti al contempo. Il primo costituisce il materiale dal quale viene prodotto l’elemento richiesto, invece l’altro serve a costruire le strutture di sostegno solubili  in acqua. Ciò consente di creare delle forme molto complesse, precise e delicate senza la necessità di un’ulteriore levigatura o lavorazione. Visto che gli elementi stampati sono applicabili nel prodotto finale e non solo nei prototipi, è molto importante che siano di qualità superiore.

I costruttori dei ventilatori meccanici ci tenevano tanto che le loro apparecchiature siano dotate
di tutte le funzionalità necessarie. Il loro obiettivo non è stato quello di creare un altro rianimatore manuale che è facile da produrre, ma uno che funzioni nel caso dell’assistenza a lungo termine
ai pazienti in condizioni gravi. Una volta consultatisi con i medici, gli ingegneri hanno deciso di iniziare i lavori su un apparecchio più sofisticato che consenti di controllare la velocità di pompaggio
e la regolazione della pressione dell’aria che entra nei polmoni del paziente. È stata implementata pure la modalità SIMV, ovvero la ventilazione obbligatoria intermittente sincronizzata applicata
ai pazienti al termine del trattamento che possono essere abituati a respirare volontariamente.
I parametri della ventilazione sono disposti ad essere monitorati e controllati in via telematica tanto per risparmiare ai medici la necessità di sorvegliare ogni letto ospedaliero. L’ideazione di un apparecchio così complesso dotato di funzioni chiave dei ventilatori meccanici tradizionali rappresenta una grande sfida. Tanti esponenti del mondo industriale ed accademico sono stati coinvolti in quel progetto. Quanto sottolinea l’amministratore dell’Open Breath, gli ingegneri, tra gli altri, provenienti dall’Istituto CERN di GInevra, hanno portato il loro contributo.

Grazie al team degli esperti coinvolti è stata resa possibile la creazione del prototipo delle apparecchiature che possano essere prodotte a basso costo e siano facili da costruire e da usare.
In questo momento il team Open Breath ha un prototipo di lamiera tutto pronto nonché la versione creata con l’uso della stampante 3D. Si effettuano test per verificare se tutte le funzioni del ventilatore meccanico operano in modo appropriato. Se tutto andrà bene, il progetto sarà accessibile al pubblico gratuitamente.

– Questa è la guerra vera. I medici e le infermiere dell’intera Italia sono in prima linea nel fronteggiare l’epidemia e subiscono ingenti perdite. Ecco perchè facciamo del nostro meglio e continuiamo
a mettere a disposizione le nostre apparecchiature, non c’è tempo da perdere. Nelle ultime settimane abbiamo lavorato quasi 24 ore al giorno. Anche se il nostro operato non aiuta gli italiani, sicuramente ne goderanno altri paesi colpiti dalla pandemia. Tuttavia la cosa più importante è la tutela, ad ogni prezzo, della salute del personal medico. Se mancheranno i medici e le infermiere, non saremo in grado di aiutare nessuno con un mucchio di ventilatori meccanici, anche volendo. Senza il personale qualificato, nessuna apparecchiatura farà la sua parte – ha sottolineato Iannucci.