Diseño e impresión de válvulas para equipamiento médico mediante técnicas de fabricación aditiva

Abstract

Debido a la pandemia del COVID-19 que sufrió el planeta a mediados del año 2020, se llegó a la conclusión de crear este proyecto. Se basa en el diseño de 4 piezas componentes de los circuitos respiratorios usados en los respiradores para que, en caso de otra posible situación de pandemia, se puedan fabricar rápidamente mediante técnicas de fabricación aditiva.

Se estudiarán las normativas que regulan los posibles materiales para uso sanitario y la que rige las dimensiones de los conectores de los respiradores, para, finalmente, elegir un material adecuado y poder hacer el diseño de las piezas. Posteriormente, se llevarán a cabo dos simulaciones. En primer lugar, la simulación de la impresión 3D de las piezas (utilizando el software Ultimaker Cura) para analizar los tiempos de creación. En segundo lugar, la simulación de las piezas bajo carga (utilizando el software SolidWorks), apoyada por un análisis de elementos finitos, para comprobar que no van a sufrir deformaciones permanentes. La idea de este proyecto es poder juntarlo con las ideas innovadoras que hubo durante la pandemia de crear la parte mecánica de los respiradores por impresión 3D (cuyas instrucciones están disponibles en código abierto) y conseguir apoyar a los principales distribuidores de dichos aparatos para evitar una escasez de material sanitario.

Due to the COVID-19 pandemic that we faced in mid-2020, the idea of this project was reached. It is based on the design of 4 component parts of the breathing circuits used in ventilators so that, in the event of another possible pandemic situation, these parts can be quickly manufactured using additive manufacturing techniques.

The regulations that state the possible materials for medical devices and the one that governs the dimensions of the connectors of the respirators will be studied, to finally choose a suitable material and be able to make the design of the parts. Subsequently, two simulations will be carried out. Firstly, the simulation of the 3D printing of the parts (using Ultimaker Cura software) to analyze the printing times. Secondly, the simulation of the parts under load (using SolidWorks software), supported by a finite element analysis, to check that they will not suffer permanent deformations. The idea of this project is to be able to combine it with the innovative ideas during the pandemic to create the mechanical part of the ventilators by 3D printing (whose instructions are available in open source) and to support the main distributors of these devices to avoid a shortage of medical equipment.