Latam
21 /10 / 2020

Por qué la fabricación distribuida es esencial al imprimir equipos de protección en 3D

Cuando se escriba la historia de la pandemia de coronavirus de 2020, cabe esperar que una de las imágenes más representativas refleje a los tecnólogos de pequeñas empresas con impresoras 3D y sus esfuerzos heroicos para producir equipos de protección individual (EPI) para los profesionales sanitarios en contacto con los enfermos. Este voluntarismo está ayudando a subsanar las notables brechas en la cadena de suministro de EPI en los países industrializados.

Las impresoras 3D de la unidad APIL del General Hospital de Toronto funcionan las 24 horas del día haciendo protectores faciales. Gentileza de APIL.

Por Redshift de Autodesk.

A distancia, esto parece mediagénico, inspirador y alentador. Pero de cerca, es obvio que está ocurriendo algo que va mucho más allá. Ante la escasa preparación sistémica para una crisis global, la improvisación de los proveedores de atención sanitaria está impulsando la fabricación distribuida y descentralizada de insumos esenciales.
 
Para Azad Mashari, parte del equipo de anestesistas y director del laboratorio de imágenes perioperatorias avanzadas Lynn & Arnold Irwin (Advanced Perioperative Imaging Laboratory o APIL) del General Hospital de Toronto, la fabricación de protectores faciales tan solo aborda el problema a nivel superficial.
 
Los protectores faciales son unos de los elementos del equipo de protección personal (EPI) más fáciles de producir, pero implican muchos desafíos de coordinación y logística para su fabricación distribuida. Gentileza de APIL.
 
Mashari  comenta: “Lo que hemos aprendido con rapidez, y a fuerza de errores costosos, es cómo gestionar estos modelos de fabricación distribuida. Es fácil rastrear cuando se tiene una organización que presta 40 impresoras o varias unidades así de grandes. Pero es mucho más complejo cuando muchas personas, como aficionados o empresarios con equipos 3D, ofrecen una o dos impresoras para que se usen en pro del bien común. Todavía no contamos con un modelo sostenible para la gestión de una gran red de productores pequeños dentro de un sistema de fabricación distribuida”.
 
Toronto, al igual que otras grandes ciudades, ha experimentado un  agudo incremento en los casos de COVID-19, si bien está muy por debajo de la curva observada en epicentros tales como Nueva York y Madrid.
 
En el General Hospital de Toronto, un hospital céntrico con 417 camas, la unidad APIL tiene un rol protagónico en los esfuerzos de impresión 3D. Como explica Joshua Qua Hiansen, investigador asociado de APIL: “Habitualmente nos especializamos en la impresión 3D de modelos anatómicos —maniquíes quirúrgicos— para la planificación quirúrgica y la formación médica. El giro hacia el EPI fue bastante fácil”.
 
Hiansen y Mashari, junto con el gerente de producción de APIL Vahid Anwari, están liderando el esfuerzo de fabricación distribuida de los protectores faciales, que han resultado ser el EPI más fácil de producir. El diseño de estos protectores faciales permite su reutilización, ya que pueden esterilizarse mediante su baño en una solución de lejía, o bien mediante el uso de paños impregnados en lejía.
 
APIL, que también es miembro activo del programa de residencias en el Centro Tecnológico de Autodesk en Toronto, ha desempeñado un papel importante en la creación de “perfiles de tallado” que aseguran la uniformidad de producción entre las distintas impresoras. Hiansen continúa: “Tenemos cuatro impresoras que pueden funcionar casi continuamente, incluso una en mi casa que tengo en funcionamiento prácticamente 24 horas al día, siete días a la semana”.
 
Este esfuerzo cuenta con el apoyo de equipos de fabricación en Mosaic Manufacturing, Objex Unlimited, ReDeTec y en el Laboratorio de Medios Creativos de la Universidad de Ryerson. Hiansen detalla: “Ryerson tiene 40 impresoras. Es nuestra unidad de impresión 3D más grande”. También los productores individuales han tenido participación.
 
APIL, junto con su colaborador sin ánimo de lucro Glia, espera fabricar 1000 protectores faciales reutilizables al día. Gentileza de APIL.
 
Antes de la crisis de COVID-19, APIL dedicaba sus impresoras 3D a la producción de modelos anatómicos para fines quirúrgicos. Gentileza de APIL.
 
APIL tiene una antigua relación de colaboración con Glia, una organización sin ánimo de lucro con sede en Londres, Ontario, que produce dispositivos médicos y está coordinando el proyecto de producción de los protectores faciales. Glia tiene dos empleados asalariados, pero, en su mayoría, los contribuidores (incluso Mashari, que trabaja como especialista médico superior) son voluntarios.
 
Mashari añade: “Glia está desarrollando otros dispositivos, como máscaras para respiradores y piezas para respiradores. La demanda de algunos de estos artículos ha aumentado más lentamente, pero los protectores faciales están en demanda constante. Nuestra expectativa es poder fabricar unos 1000 protectores faciales al día; y como son reutilizables, durarán mucho más que si estuviéramos imprimiendo protectores faciales desechables”.
 
Las impresoras trabajan con plástico bobinado en un carrete, cuyo filamento se alimenta a un dispositivo de extrusión. “Es como una pistola termoencoladora”, acota Hiansen. Para colocar las capas de plástico, la impresora sigue el modelo 3D captado en software como Autodesk Fusion 360. Para el control de calidad, Glia debe rastrear los lotes de filamento y saber qué protectores se hicieron con qué filamento. El equipo también debe registrar el tiempo de impresión de cada contribuidor, cualquier desperfecto en las impresoras, etc. Hay muchas diferencias entre las distintas impresoras; por ejemplo, el tamaño de inyector. Aun cuando exista un modelo de distribución de filamento, el equipo debe asegurar que todas las máquinas produzcan resultados de buena calidad y uniformes.
 
Los protectores faciales pueden reutilizarse tras su esterilización en una solución de lejía o con paños impregnados en lejía. Gentileza de APIL.
 
Glia está desarrollando a la vez otros tipos de EPI que no pueden producirse mediante impresión 3D, como batas de material textil no tejido. Según Mashari: “Uno de los mayores problemas que tenemos en Ontario es identificar con exactitud la necesidad. Las existencias de EPI están descentralizadas, incluso en un hospital de gran tamaño como el General Hospital de Toronto. Cada unidad del hospital tiene su propio acopio. Ha sido difícil calcular cuántas máscaras N95 tenemos en el hospital. Es un problema internacional, no solo canadiense”.
 
Glia también ha estado tratando de resolver los problemas inherentes a la fabricación distribuida. En principio, APIL tuvo que rechazar la ayuda de talleres pequeños con una o dos impresoras, porque no contaba con un sistema eficiente para rastrear su trabajo. El equipo de Mashari se ha ocupado de desarrollar metodología y software para la comunicación con estos talleres pequeños, estableciendo, a la vez, medidas de control y gestionando los despachos.
 
Mashari aclara: “Una necesidad crítica es hallar un modelo financiero que nos permita reembolsar a estos pequeños talleres por su contribución. Muchas de estas personas siguen sin trabajo y el efectivo les vendría muy bien. Glia se ha hecho cargo de los costes de filamento desde el principio.  En estos momentos, no falta dinero para los servicios sanitarios; lo que falta son insumos y capacidad de producción. Si contribuyen, su esfuerzo debe recompensarse”.
 
Y continúa: “Estamos tratando de crear un modelo alternativo para desarrollar dispositivos médicos de alta calidad que cumplan la normativa de las autoridades de reglamentación. Necesitamos un modelo más flexible para los casos de necesidad aguda, un modelo que pueda adaptarse con rapidez a circunstancias cambiantes y que pueda abordar el coste y la accesibilidad de los dispositivos médicos que no estén disponibles en la mayor parte del planeta. En Canadá y Estados Unidos ahora nos asusta la posibilidad de que cifras enormes de personas necesiten respiradores y no puedan tener acceso a ellos. Pero esta es la realidad cotidiana en 80% de nuestro mundo”.
 
Cuando pase la pandemia de COVID-19, el proyecto de protectores faciales de APIL podría establecer un modelo nuevo para el desarrollo de dispositivos médicos aprobados por las autoridades de reglamentación. Gentileza de APIL.
 
El problema de la fabricación descentralizada existe tanto para los productos impresos por 3D como para los demás. La compra centralizada de materias primas es una ventaja. Mashari cuenta: “Hemos estado abasteciendo el filamento para la impresión 3D y distribuyéndolo a los talleres de impresión. Podemos hacerlo porque geográficamente están cerca de nosotros. Pero si distribuyéramos la fabricación por todo el país, ese modelo no funcionaría”.
 
Además de la logística, el grupo necesita recopilar datos para la monitorización por parte de Health Canada, la agencia nacional de reglamentación sanitaria. La comunicación de las actualizaciones de diseño, la captación de los desperfectos de diseño descubiertos por los fabricantes y la modificación acorde de estos diseños son todos problemas que hacen que APIL y Glia deban actualizar constantemente sus protocolos.
 
Hiansen afirma: “La velocidad con la que la fabricación distribuida puede activarse online la convierte en un complemento importante para la fabricación tradicional, en especial durante una catástrofe inesperada como la pandemia de 2020. Nuestro modelo es hiperlocal, y podemos implementar cadenas de logística con mucha mayor rapidez que la capacidad de reacción de los fabricantes de mayor envergadura con cadenas logísticas internacionales”.
 
Y concluye: “La impresión 3D ha atraído a muchos profesionales de la medicina y la ingeniería, pero todavía no ha podido tentar a muchos del sector de la gestión de empresas. Este tipo de idoneidad es precisamente lo que la fabricación distribuida necesita ahora”.