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Die 3D-gedruckten Fasern, die Fehler in unseren Masken erkennen sollen

Auf 8. Oktober 2020 von Michelle J. veröffentlicht

Einer Forschungsgruppe an der Universität Cambridge ist es gelungen, durch die additive Fertigung die elektronischen 3D-gedruckten Fasern zu entwickeln, die in der Lage sind, die Gesundheit zu überwachen und mögliche Lecks in den Masken zu erkennen. Es handelt sich um winzige durchsichtige, leitfähige Geräte, die als Sensoren dienen, um Atem- und Schallwellen sowie biologische Zellen zu erfassen. Dieses Projekt, das über die Zeitschrift Science Advance kommuniziert wird, ist besonders nützlich für die Gesundheitsüberwachung und die Anwendung von Biosensitivität im Kontext unseres Lebens.

Aufgrund der durch Covid-19 verursachten Gesundheitskrise sind viele Solidaritätsvorschläge in Bezug auf den 3D-Druck entstanden. In den letzten Monaten haben wir gesehen wie die Technologie Atemschutzgeräte, Tupfer zum Testen des Virus und sogar Geräte zur Förderung der Gesundheitsfürsorge entwickelt hat. Darüber hinaus ist die Verwendung von Masken zur „neuen Normalität“ in der Gesellschaft geworden. Es ist je doch notwendig auf die Qualität der Masken zu achten, da nur mit qualitativ hochwertigen Masken eine weitere Verbreitung des Virus verhindert werden kann.

Die 3D-gedruckten Fasern sorgen für mehr Schutz

In diesem Zusammenhang begann das Forschungsteam mit der Entwicklung dieses Projekts, um die Fehler in den Masken zu finden. Vom Einfangen des Atems bis hin zur Führung der biologischen Bewegungen von Zellen könnten die transparenten, leitfähigen 3D-gedruckten Fasern „fühlen, hören und berühren“. Die Idee hinter dieser Initiative besteht unter anderem darin, zu verhindern, dass Menschen unter Leckagen leiden, wenn sie ihre vorgeschriebenen Masken tragen. Dazu wurde eine 3D-Drucktechnologie unter Verwendung von Silber und halbleitenden Polymeren eingesetzt, um eine Kern-Hülle-Struktur zu erzeugen: Der leitende Faserkern wird in eine dünne schützende Polymerhülle gewickelt, ähnlich wie ein herkömmlicher elektrischer Draht, allerdings mit einem Durchmesser von wenigen Mikrozentimetern.

Dank dieser empfindlichen Fasern konnten die Forscher erfolgreich Anzeichen von schneller Atmung, Atemnot, simuliertem Husten und sogar Lecks im Gewebe von Operationsmasken erkennen und so den Ursprung ihrer Fehler aufdecken. Dr. Yan Shery Huang vom Cambridge Engineering Department sagt: „Sensoren aus kleinen leitfähigen Fasern sind im Vergleich zu herkömmlichen Dünnschichttechniken besonders nützlich für die volumetrische 3D-Flüssigkeits- und Gasdetektion, aber bisher war es schwierig, sie im großem Maßstab herzustellen und in Geräte einzubauen.“

Die 3D-gedruckten Fasern riechen, hören und fühlen

Die 3D-gedruckten Fasern wären in der Lage, „zu riechen, zu hören und zu fühlen“. | Bildnachweis: Universität Cambridge

So wurde der Sensor sowohl auf Tuch als auch auf chirurgische Masken aufgebracht. Die Forscher fanden heraus, dass die Lecks hauptsächlich von vorne kamen, insbesondere beim Husten. Was die KN95-Masken betrifft, so stellten sie fest, dass die Lecks an den Seiten zu sehen waren. Dr. Huang kommt zu dem Schluss: „Unsere Sensoren der 3D-gedruckten Masken sind leicht, preiswert, klein und einfach zu bedienen, so dass sie zu Testgeräten für den Heimgebrauch umgebaut werden könnten, damit die Allgemeinheit selbstständig Tests durchführen kann, um Informationen über ihre Umgebung zu erhalten.“ Ziel des Teams ist die Entwicklung dieser 3D-Faserdrucktechnik für eine Reihe von multifunktionalen Sensoren, die potenziell mehr Atemwegsarten für die mobile Gesundheitsüberwachung oder für Anwendungen an der Schnittstelle von Biomaschinen erkennen könnten. Wir werden Sie weiterhin über die neuesten Entwicklungen auf dem Laufenden halten. Weitere Informationen über das Projekt finden Sie HIER.

Bei den KN95-Masken kommen die Lecks von den Seiten.

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