Perfekte Passform

Eine neuartige wiederverwendbare und abwaschbare Atemschutzmaske ist speziell für Kinder im Alter von vier bis zwölf Jahren konzipiert. Die Stärke dieser Maske liegt in der einzigartigen Submikron-Filterung und ihrer maßgeschneiderten Dichtung. 3D-Scantec

3D-Scantechnologie für Atemschutzmasken

Als inmitten der Corona-Pandemie im August 2020 in weiten Teilen des Westens der USA zusätzlich Waldbrände loderten, entwarf ein Kevin Ngo eine Atemschutzmaske für Kinder, die alle Erwartungen an Luftdurchlässigkeit, Design sowie Partikelund Feinstaubfilterung übertraf. Dabei bildete 3D-Scantechnologie die Basis.

Die Flo Mask ist eine wiederverwendbare Atemschutzmaske mit SubmikronFilterung. Ihre Stärke liegt in dem einzigartigen Filter und der maßgeschneiderten Dichtung, die für Kinder im Alter von vier bis zwölf Jahren perfekt angepasst sind. Die in den USA hergestellten Filter fangen luftgetragene Partikel von bis zu 0,1 Mikron ab. Unabhängige Tests von Nelson Labs haben gezeigt, dass die Filter der Flo Mask über 99,8 Prozent der Viren blockieren und die Atmungsaktivitätsstandards der FDA (U.S. Food and Drug Administration) um 600 Prozent übertreffen.

Konzeption mit 3D-Scantechnologie

Die Idee der Flo Mask entstand aufgrund eines Mangels auf dem bestehenden Markt, denn für Kinder gab es zu der Zeit schlichtweg keine Optionen. Jegliche Alternativen hatten entweder eine schlechte Passform, waren unbequem oder nicht besonders effektiv. Keine der über dutzend Lösungen erfüllte die notwendigen Qualitätskriterien der exakten Datenerfassung für dieses Projekt, bei dem bereits ein halber Millimeter entscheidend sein kann. Dank seines umfassenden Wissens im Bereich AR/VR wusste Kevin Ngo genau, wo er bei der Entwicklung seiner eigenen Gesichtsmaske für Kinder ansetzen musste: beim 3D-Scannen, das besonders detaillierte Ergebnisse ermöglicht. Nach intensiver Recherche stellte sich heraus, dass ein handgeführter Scanner ideal für den Gesichtsscan der Kinder geeignet war. Ngo erlernte den Umgang mit Scanner und Software, um alle Arbeitsschritte so schnell wie möglich zu erledigen.

Artec Eva ist ein tragbarer 3D-Scanner, der weißes, strukturiertes Licht verwendet, das für Menschen zu 100 Prozent sicher ist. Dieser eignet sich, um Scans von mittelgroßen bis großen Objekten schnell und mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 mm sowie einer Auflösung von bis zu 0,2 mm im HD-Modus zu erstellen. Besonders wichtig war es für Kevin Ngo, ein ganzes Spektrum an 3D-Daten zu sammeln, um die Vielfalt der Nasenrücken und -größen zu berücksichtigen. So wurden Kinder verschiedener Ethnien gescannt, während vollständige Kopfscans die Entwicklung von hautschonenden Riemen ermöglichen sollten. Für jeden Kopfscan benötigte er weniger als 20 Sekunden und für die Nachbearbeitung etwa 30 Sekunden.

In der Software Artec Studio wurde jeder Kopfscan an die CAD-Software weitergeleitet. An der Lippenspitze ausgerichtet wurde von dort aus eine für alle passende Form erstellt, die zu 90 Prozent optimal saß. Während etwa einem halben Dutzend Durchgängen mit 3D-Druck und Testanpassungen an Kindern wurden jedes Mal kleinere Änderungen vorgenommen und somit schrittweise Prototypen mit höherer Auflösung hergestellt. Es wurde ein PolyJet-Druck angefertigt, um zu simulieren, wie sich ein potenzielles Silikonmaterial anfühlen würde. So ließ sich die bereits existierende Form validieren. Als nächstes wandte sich das Team den Produktionswerkzeugen zu. Für die Güsse wurde flüssiger Silikonkautschuk mit Kunststoffteilen verbunden, um ein Material zu schaffen, bei dem die Filteröffnung der einzige Bereich sein würde, an dem Luftpartikel eindringen können. Die weiche Dichtung der Flo Mask passt sich an das Gesicht des Kindes an und verhindert, dass die Maske die Lippen berührt. Die verstellbaren Bänder wurden so konzipiert, dass die Ohren frei bleiben. Das obere Band erhielt eine Gummierung, um zu verhindern, dass es vom Kopf rutscht.

Suche nach dem richtigen Filter

Die Suche nach dem richtigen Filter war eine schwierige Aufgabe, die beinahe das gesamte Projekt torpediert hätte. Der entscheidende Punkt für die Qualität der Maske war die

Atmungsaktivität. Normalerweise besteht ein Filter aus Fasern, die sehr eng miteinander verwoben sind, um den Durchtritt von Partikeln zu verhindern. Jedoch sorgt ein höherer Virenschutz dadurch gleichzeitig für eine geringere Atmungsaktivität. Nach einer ausgiebigen Suche war das Team schließlich fündig geworden und nahm Kontakt mit einem medizinischen Unternehmen in den USA auf, das Beatmungsfilter herstellt.

Belüftungsfilter aus einem Vliesstoff namens Spunbond erwiesen sich als außergewöhnlich effizient bei der Abwehr von Viren, während gleichzeitig ein hohes Luftvolumen durchströmen kann. Der Herstellungsprozess ist hier ein anderer. Die Fasern werden nicht gewebt, sondern es werden Löcher hineingestochen. Dabei wird eine elektrostatische Ladung erzeugt, die schädliche Partikel und Viren anzieht.

Die Einwegfilter der Flo Mask können bis zu acht Stunden bei ununterbrochenem Gebrauch halten. In einer verrauchten Umgebung wird die Kapazität des Filters schneller verbraucht, sodass dieser bereits vorher ausgetauscht werden sollte. Wenn die Maske beispielsweise nur zum Einkaufen getragen wird, hält der

Filter mehrere Tage. Der Rest der Maske ist mit herkömmlicher Seifenlauge abwaschbar und innerhalb einer Stunde wieder getrocknet und einsatzbereit.

Neue Maßstäbe für Kindermasken

Die einzigartige Silikondichtung, Filtrationseffizienz und Waschbarkeit funktioniert besser als bisher verfügbare Optionen. Kevin Ngo: „Wir haben die Altersgruppen zwischen fünf bis elf Jahren gescannt, und die Form, die wir darauf basierend entwarfen, war derartig passgenau, dass wir sie sogar auf die Altersgruppen von vier bis zwölf Jahren ausweiten konnten. Wir sind weit über unsere eigenen Vorstellungen hinaus gegangen.“Mittlerweile zählen sogar Kleinkinder im Alter von zwei Jahren zu den Trägern der Masken. Auch Dr. James Cisco, Mitbegründer von Burgess Pediatrics in Menlo Park, Kalifornien, verifizierte die Flo Mask, nachdem er den Blutsauerstoffgehalt von Ngos vierjähriger Tochter gemessen hatte, während sie ihre Flo Mask trug. Der Kinderarzt war vollends von dem Produkt überzeugt, als der Wert 100 Prozent betrug. Diese Art von Maske ist zudem auch besser geeignet für Kinder, die eine Brille tragen, denn es bildet it Kondenswasser.

Seit Dezember 2020 ist die Flo Mask auf dem Markt. Nach jetzigem Stand tragen bereits mehr als 2.000 Kinder in den USA die Flo Mask, die über hervorragende Referenzen auf Onlineplattformen verfügt. Derzeit werden Masken immer noch benötigt, und dieses Projekt führt vor Augen, wie nützlich die 3D-Scantechnologie geworden ist. Aufbauend auf der Technologie, die bei der Entwicklung der Atemschutzmaske für Kinder erarbeitet wurde, entwirft Kevin Ngo nun auch eine Maske für Erwachsene. ( anm) ■

Belüftungsfilter aus einem Vliesstoff namens Spunbond erwiesen sich als außergewöhnlich effizient bei der Abwehr von Viren, während gleichzeitig ein hohes Luftvolumen durchströmen kann.

Wenn die Maske beispielsweise nur zum Einkaufen getragen wird, hält der Filter mehrere Tage. Der Rest der Maske ist mit herkömmlicher Seifenlauge abwaschbar und innerhalb einer Stunde wieder getrocknet und einsatzbereit.