挑戰(zhàn)：為醫(yī)院供應(yīng)時(shí)下緊俏的醫(yī)療物資，以應(yīng)對(duì)隔離病房中新冠肺炎患者和醫(yī)生的需求。
解決方案：Artec Eva, Artec Space Spider, Artec Studio 15
效果：Artec 3D掃描儀與軟件制作高精度3D模型，作為定制口罩、凝膠枕、便攜式空氣凈化系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。
近幾個(gè)月，全球新冠肺炎疫情對(duì)醫(yī)療系統(tǒng)和醫(yī)院造成巨大壓力，負(fù)荷能力接近極限。筋疲力盡的醫(yī)護(hù)人員盡其所能利用不斷緊缺的醫(yī)療物資。
同時(shí)，業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)很難迅速響應(yīng)，通常要花幾周時(shí)間才能決定有效策略，找到其他供應(yīng)商，改造設(shè)備來(lái)生產(chǎn)口罩、呼吸器和空氣凈化系統(tǒng)。
但大家都沒(méi)有選擇坐以待斃。全球數(shù)千名3D打印愛(ài)好者響應(yīng)號(hào)召，自愿在當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)等地，協(xié)助醫(yī)護(hù)人員和其他一線(xiàn)醫(yī)療工作者。
位于俄羅斯的Makers Group就是其中一個(gè)例子，5月中旬，俄羅斯感染人數(shù)高達(dá)全球第二。該集團(tuán)開(kāi)始為全國(guó)提供幫助，為患者和醫(yī)護(hù)人員設(shè)計(jì)、提供解決方案。
3D打印的定制管口，方便將空氣濾網(wǎng)安裝在設(shè)計(jì)特別的浮潛面罩上，以加強(qiáng)對(duì)醫(yī)療人員的保護(hù)，避免接觸病毒
他們近期參與了三個(gè)有趣的項(xiàng)目，我們來(lái)看下：
用于醫(yī)護(hù)人員的浮潛面罩
對(duì)于在危險(xiǎn)環(huán)境下工作的醫(yī)療人員而言，有一款可靠的面罩和其他個(gè)人防護(hù)設(shè)備非常必要。即便如此，幾周后疫情延續(xù)數(shù)月，很多醫(yī)院和診所都面臨口罩和防護(hù)面罩短缺難題。
即便不缺，標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)用口罩也有自身缺陷，有時(shí)會(huì)讓污染氣體滲透而不起作用，而且長(zhǎng)時(shí)間佩戴非常不適。
因此，俄羅斯醫(yī)生開(kāi)始使用商用品牌的浮潛面罩，來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)口罩和防護(hù)面罩。運(yùn)動(dòng)品牌連鎖迪卡儂為俄羅斯醫(yī)護(hù)人員慷慨捐贈(zèng)了10000個(gè)這樣的面罩。
拆包運(yùn)動(dòng)品牌迪卡儂捐贈(zèng)的浮潛面罩
這款面罩在臉部周?chē)幸蝗o致的密封條，貼合臉部，避免穿戴者臉部與病毒顆粒直接接觸。但問(wèn)題是，這款現(xiàn)成的解決方案采用的是面罩上加氣管接口，沒(méi)有濾網(wǎng)。這意味著經(jīng)過(guò)氣管進(jìn)入面罩的空氣有可能帶有病毒。
為解決這一缺陷，Makers Group定制了一款3D打印管口，安在氣管接口上，為面罩上的專(zhuān)業(yè)空氣濾網(wǎng)留出了空間。
貼合：3D打印的黑色管口安全連接面罩和空氣濾網(wǎng)
后來(lái)，他們發(fā)現(xiàn)身材高大的醫(yī)生只用一個(gè)濾網(wǎng)會(huì)呼吸困難，于是，又研發(fā)了兩張濾網(wǎng)的雙管方案。
配有雙過(guò)濾系統(tǒng)的定制浮潛面罩
現(xiàn)在，進(jìn)入面罩的空氣都經(jīng)過(guò)過(guò)濾，可安全吸入。這些單層和雙層接口已經(jīng)3D打印了幾千個(gè)，目前在全國(guó)需求量很高。
新鮮出爐：一組3D打印的雙濾網(wǎng)接口即將安裝到面罩上
但面罩還有個(gè)問(wèn)題沒(méi)解決。因?yàn)樽畛醯脑O(shè)計(jì)是用于水下，因此面罩下方有一個(gè)出水閥門(mén)。這主要是為了在潛水過(guò)程中，讓誤入面罩的水流出。
浮潛面罩，出水口標(biāo)紅
但在醫(yī)院，特別在病毒威脅下，這閥門(mén)可能會(huì)讓污染的空氣進(jìn)入面罩。Makers Group集思廣益，嘗試多種方式解決了這一問(wèn)題。他們很快發(fā)現(xiàn)，由于面罩設(shè)計(jì)復(fù)雜，只有3D掃描可以制作出基底材料，方便他們進(jìn)行后期改造。
Artec 3D的Denis Baev愿意提供幫助。由于面罩需求很大，所以最多只有5分鐘的掃描時(shí)間。之后，醫(yī)生就要把口罩收回，繼續(xù)回到繁忙的崗位上。
Artec 3D的Denis Baev需要掃描的面罩出水閥。
Artec Space Spider是一款專(zhuān)業(yè)手持式3D掃描儀，用于捕獲帶有復(fù)雜幾何和大量細(xì)節(jié)的物體。Denis使用這款掃描儀掃描了整個(gè)面罩，不到一分鐘，就完成了高分辨率3D掃描。由于面罩采用的是半透明塑料，所以他在掃描前使用了Krylon噴霧。
Space Spider手持式3D掃描儀
盡管用了噴霧，但面罩表面還是有一定掃描難度，所以Denis提高了Space Spider的敏感度，通常是不需要這么操作的。敏感度提高后，掃描儀很快捕獲了面罩。
隨后，在Artec Studio 15中三分鐘處理了掃描，并以STL文件導(dǎo)出至Geomagic Design X。Design X的自動(dòng)網(wǎng)格至CAD功能很快將STL文件轉(zhuǎn)成了可操作的CAD模型。
Space Spider掃描了帶出水閥的面罩下半部分（左）和CAD模型（右）
Makers Group的其他項(xiàng)目人員使用CAD模型制作了一個(gè)貼合的蓋子，可覆蓋單向排氣閥門(mén)，解決了問(wèn)題。
現(xiàn)在，只要面罩內(nèi)部氣壓變大，單向閥門(mén)就會(huì)排出空氣，使密封條緊貼臉部，避免任何污染氣體進(jìn)入。
準(zhǔn)備就緒：3D打印的單向閥門(mén)蓋與面罩
這款浮潛面罩變身的醫(yī)學(xué)面罩閥門(mén)牢固穩(wěn)定，俄羅斯醫(yī)生現(xiàn)在每天都戴。
新冠肺炎患者用的凝膠枕
醫(yī)生很快發(fā)現(xiàn)，讓新冠肺炎患者俯臥（也稱(chēng)“俯臥”療法）可便于他們呼吸，也方便醫(yī)生給他們使用醫(yī)用呼吸機(jī)。但是，面朝下俯臥只要短短4-5個(gè)小時(shí)，患者就會(huì)肌肉酸痛。
很巧，市面上有特制凝膠枕，可以俯臥時(shí)支撐患者臉部。問(wèn)題是近來(lái)這種枕頭很難找到。即便有貨，價(jià)格也高得離譜，急需枕頭的醫(yī)院根本無(wú)法負(fù)擔(dān)。
Makers Group嘗試了很多方法來(lái)制作凝膠枕，包括使用CAD設(shè)計(jì)和3D打印，但由于枕頭外形自然獨(dú)特且貼合身形，材料柔軟支撐性強(qiáng)，團(tuán)隊(duì)很難獲得滿(mǎn)意的效果。
幸運(yùn)的是，醫(yī)院一位患者愿意把他的凝膠枕借給團(tuán)隊(duì)。他無(wú)法離開(kāi)醫(yī)院，團(tuán)隊(duì)只有2-3分鐘的時(shí)間，之后必須還給患者。但這點(diǎn)時(shí)間也足夠了。
為了能快速捕獲半透明的枕頭，Denis先用Cyclododecane噴霧給枕頭涂了一層白色啞光漆，降低掃描難度。Artec Eva 幾秒鐘就掃完了枕頭，以16幀/秒的速度捕獲了所有表面和輪廓。
使用Artec Eva手持式3D掃描儀掃描凝膠枕
僅需兩分鐘，Artec Studio軟件就將掃描轉(zhuǎn)成了STL文件。處理工藝包括全局配準(zhǔn)、網(wǎng)格簡(jiǎn)化、尖銳融合，以及最后的橡皮擦工具。
STL文件隨后發(fā)給醫(yī)生，Makers Group和醫(yī)生一起決定枕頭的設(shè)計(jì)。隨后，STL文件轉(zhuǎn)成CAD模型，并用于枕頭模具的制作。
凝膠枕的STL模型（左）和CAD模型（右）
最終的3D打印模型包含三個(gè)獨(dú)立部分，為獲得理想效果，團(tuán)隊(duì)投入了大量工作。柔軟填充物醫(yī)用級(jí)硅膠很難獲得。經(jīng)過(guò)各種搜索，Artec金牌經(jīng)銷(xiāo)商的Georgy Serezhkin想出了辦法，讓設(shè)計(jì)師與供應(yīng)商聯(lián)系，找到了合適的材料，這是一款軟凝膠，可維持想要的形狀，同時(shí)安全性高，低致敏，適合患者長(zhǎng)期使用。
好，一切就緒，第一個(gè)測(cè)試枕已完成并投入使用。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃增加產(chǎn)量，為更多客戶(hù)提供這一產(chǎn)品，盡可能幫助患者。
凝膠枕的泡沫原型
個(gè)人臨時(shí)空氣凈化系統(tǒng)
如今，對(duì)數(shù)千名醫(yī)生和醫(yī)務(wù)工作者而言，擁有一臺(tái)有效的便攜式空氣凈化系統(tǒng)非常難得。而且這臺(tái)非常高效。哪怕是好的帶濾網(wǎng)面罩，每天戴好幾小時(shí)也很難受，尤其當(dāng)你每天都要跑來(lái)跑去，呼吸量變大。
更不用說(shuō)，那些包括醫(yī)用級(jí)在內(nèi)的口罩，會(huì)時(shí)不時(shí)不起作用。專(zhuān)用空氣凈化器的阻力不斷增加，會(huì)導(dǎo)致口罩邊緣或密封條處漏氣。而且，隨著時(shí)間的推移，標(biāo)準(zhǔn)口罩凈化器會(huì)污染堵塞。
便攜式空氣凈化系統(tǒng)清潔空氣中的病毒和細(xì)菌，直接把凈化過(guò)的空氣輸送給佩戴者。但即便當(dāng)?shù)乜梢哉业剑ㄊ聦?shí)上不能），價(jià)格也會(huì)奇高，醫(yī)護(hù)人員無(wú)法負(fù)擔(dān)，大部分人必須自己承擔(dān)口罩和防護(hù)用品。
簡(jiǎn)單的空氣凈化裝置
Makers Group發(fā)現(xiàn)了市場(chǎng)的迫切需求，立馬投身解決。團(tuán)隊(duì)由全國(guó)優(yōu)秀的工程師組成，他們想出一個(gè)辦法，就是增加一部分做成個(gè)人臨時(shí)空凈系統(tǒng)。此法非常有效，還能迅速投入大規(guī)模應(yīng)用。
Makers Group設(shè)計(jì)的臨時(shí)空凈系統(tǒng)
這一系統(tǒng)的主體部分裝在塑料三明治盒里，由吸塵器濾網(wǎng)、紫外線(xiàn)燈、電腦風(fēng)扇組成，紫外線(xiàn)燈殺滅病毒和細(xì)菌，電腦風(fēng)扇將凈化后的空氣輸送給佩戴者。內(nèi)置可充電電池，搭配一個(gè)充電口。
但是電池盒很大，對(duì)在繁忙的醫(yī)院工作的醫(yī)生而言不便攜帶。因此，Makers Group決定返工，研究如何給電池盒瘦身，同時(shí)不影響功能。
可充電電池盒
他們請(qǐng)Denis使用Space Spider掃描了小型設(shè)備，制作出3D模型。盡管從3D掃描的角度來(lái)看設(shè)備并不復(fù)雜，但其實(shí)還是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。因?yàn)樵O(shè)備是黑色塑料，兩邊還有充電卡槽，卡槽內(nèi)壁會(huì)較難捕獲。
嘗試數(shù)次后，掃描儀捕獲了右側(cè)內(nèi)壁，但左側(cè)還是沒(méi)法掃描。主要是因?yàn)殡x充電插頭太近，阻擋了掃描儀視角。
有辦法解決嗎？Denis利用Artec Studio 15的精準(zhǔn)定位和鏡像工具，輕松將右側(cè)內(nèi)壁復(fù)制到了左側(cè)，最后與周?chē)糠謱?duì)齊。
幾分鐘后，掃描數(shù)據(jù)就被加工成了高度準(zhǔn)確的3D模型。
隨后，模型發(fā)送給Makers Group，繼續(xù)對(duì)這款高性?xún)r(jià)比的高效空氣凈化設(shè)備進(jìn)行研發(fā)和測(cè)試。
Artec 3D掃描儀再次證明是一款無(wú)價(jià)工具，可以快速輕松地解決現(xiàn)實(shí)生活中的關(guān)鍵問(wèn)題。無(wú)論掃描口罩還是凝膠枕，數(shù)字捕獲、檢測(cè)、制造第一批呼吸器部件，還是各種其他任務(wù)，Artec 3D掃描儀都能滿(mǎn)足您的需求。
您可以捕獲一只蜜蜂（Artec Micro），它的氣門(mén)清晰可見(jiàn)，也能在一個(gè)慵懶的下午捕獲空客A380（Artec Ray），制成的3D模型可精確測(cè)量每個(gè)輪子上的胎紋深度。無(wú)論掃描哪種物體何種應(yīng)用場(chǎng)景，我們都能幫您搞定。
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