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青岛3D打印的人體(tǐ)工程學(xué)口罩
发布时间:2020-12-13    浏览人次:1113次
住在新(xīn)加坡时,他(tā)注意到空气质量问题使得户外活动变得艰难,甚至让人苦恼。然而,市面上没有(yǒu)任何一款口罩能(néng)提供他(tā)想要的保护、舒适度和设计。所以他(tā)决定自己设计和制作。



这便是 Bock Aronson 和他(tā)的朋友 ColemanRollins 以及 Joél Valdez Jr 于2018年创立Breathe99的初衷。

他(tā)们的理(lǐ)念很(hěn)简单:设计一种可(kě)重复使用(yòng)的工业级防护口罩,不仅足够舒适,而且适合健康的生活方式。

三位联合创始人于2019年8月发起了一场 Kickstarter 活动。尽管他(tā)们没有(yǒu)达到最初活动的筹资目标,但他(tā)们还是就如何进一步改进设计以供日常使用(yòng)形成了宝贵的见解。

就在此时,COVID-19 疫情将个人防护设备推向了大众的焦点。“我们一直在收集意见反馈并迭代设计,但直到COVID-19 席卷美國(guó)时,美國(guó)对口罩的需求才突然飙升,”Bock Aronson 说道。一夜之间,该公司生产高质量公共卫生设备的使命变得更為(wèi)重要。最初的口罩设计 B1 是一个很(hěn)好的起点,但需要经过多(duō)次改进才能(néng)适用(yòng)于减轻传染病的传播。

新(xīn)的设计融合了工业级防护口罩的元素,如两个滤芯和一个人體(tǐ)工學(xué)密封件,以确保空气只通过过滤器进出。

然而,B2 口罩采用(yòng)了独特的平面过滤器,有(yǒu)助于让设计保持轻巧并适合佩戴。过滤器也是口罩中唯一需要更换的部分(fēn),与其他(tā) PPE选择相比,这有(yǒu)助于减少持有(yǒu)成本和浪费。


带有(yǒu)可(kě)更换过滤器的 Breathe99 B2 口罩

2020年初,当 Breathe99 开始联系投资者时,该团队意识到他(tā)们需要更好、更准确的原型来帮助传达设计意图。由于 B2 口罩需要在面部周围进行弹性密封,制作一个功能(néng)性的多(duō)材料原型并非易事。

起初,他(tā)们试着使用(yòng)硅树脂浇铸,但调整工艺以获得真正高质量的原型需要花(huā)费太多(duō)时间。

“因為(wèi)铸造工艺与最终的成型工艺不同,所以这项工作对生产本身不会起到促进作用(yòng),”BockAronson 解释说。“我曾尝试过许多(duō)不同的材料和技术,但都不奏效,”他(tā)说道。“很(hěn)难制作出合适的原型。”

该团队还试验了多(duō)种3D打印技术,包括 SLA 和CLIP(连续液面制造)。它们都无法同时兼顾合适的材料特性和制作腔體(tǐ)与复杂几何形状的能(néng)力。此外,这些模型往往不够耐用(yòng),无法进行用(yòng)户测试,而用(yòng)户测试恰恰又(yòu)是打造人體(tǐ)工學(xué)产品的重要一步。

这时,Bock Aronson 联系了位于明尼苏达州 Stratasys 3D打印机经销商(shāng)AdvancedTek。

他(tā)之前与该公司有(yǒu)过工作关系,但他(tā)也对他(tā)们3D打印 Agilus30™ PolyJet 材料(一种柔性光敏树脂)的能(néng)力感兴趣。这种材料与J850™上的多(duō)材料打印技术相结合,可(kě)以快速打造出逼真的原型。

“我很(hěn)难找到一种3D打印技术能(néng)够制作出更结实、更耐用(yòng)的原型,这就是促使我选择AdvancedTek 并使用(yòng) Agilus 材料的原因,”Bock Aronson 说道。“起初,我认為(wèi)这不是机械性能(néng)的问题,而是向投资者推销理(lǐ)念的问题,”AdvancedTek 的应用(yòng)工程师 David Kadlec 说道。通过使用(yòng) PolyJet3D 打印,该团队仅用(yòng)一天时间就能(néng)制作出一个柔性的口罩原型。



Bock Aronson仅使用(yòng)J850迭代了一个原型就感受到了 Agilus30 的作用(yòng),部分(fēn)原因是这种材料能(néng)支持一定范围的肖氏硬度值。

“第一次迭代的时候原型太软,就像达利钟一样融化了,但我看到了这种材料的潜力,以及它调整硬度的能(néng)力。下一批就好多(duō)了。设计和测试一款适合每个人面部的可(kě)密封性口罩极具挑战性,而硬件组件让其变得更加复杂,PolyJet 是确保 Breathe99 应对这些挑战的理(lǐ)想解决方案。”

在短短几天内,AdvancedTek 制作出多(duō)种不同的口罩迭代原型,这些原型有(yǒu)不同的硬度、尺寸和装配选项。这正是 Breathe99 所需要的。

“真是太棒了,”Bock Aronson 如此说道。这些原型经久耐用(yòng),易于操纵和拆卸,因此非常适合利益相关者进行审查。对于 AdvancedTek 来说,这样的项目很(hěn)有(yǒu)价值,因為(wèi)它们可(kě)以印证多(duō)材料3D打印在产品设计领域的重要性。

“人们有(yǒu)时候并不明确他(tā)们将如何使用(yòng)多(duō)材料3D打印,”Kadlec 认為(wèi)。“帮助人们了解使用(yòng)材料组合快速解决问题的能(néng)力非常重要。”

如今面罩和口罩在日常生活中无处不在,Breathe99 希望帮助公众了解面罩和口罩的重要性—即使在没有(yǒu)疫情的情况下。

“除了 COVID-19,加州的野火也是一个很(hěn)好的例子,體(tǐ)现了良好防护装置的重要性,”BockAronson 说道。“我认為(wèi)正在发生的事情正实实在在地改变我们与这类产品的关系—它是21世纪极為(wèi)重要的公共卫生工具。”

Bock Aronson 希望让这些公共卫生工具既可(kě)穿戴实用(yòng)。



现在 B2 口罩已正式上市,更多(duō)的消费者可(kě)以享受到设计精良、佩戴舒适的口罩。“显然,最终的目标是应对气候变化,减少城市环境中的污染—但在未来三十年里,当我们在实现这个目标的时候,我们将需要能(néng)够保证我们安全的防护设备。”