Corona-Atemschutzmasken selbst machen – mit einem 3D-Drucker

Die radikalsten Innovationen entstehen in Zeiten des Mangels. Die COVID-19 Pandemie ist die größte weltweite Krise seit Generationen, mindestens seit dem Zweiten Weltkrieg – und sie sorgt für enorme Mängel, die keiner vorher in diesem Maße für möglich gehalten hätte. Zu Beginn dieses größten disruptiven Ereignisses unserer Zeit ging den Apotheken, Ärzten, Krankenhäusern, Pflegediensten und Therapeuten sehr schnell ein Gegenstand aus, den diese Berufsgruppen dringend benötigen, um sich selbst, ihre Mitarbeiter und ihre Patienten vor einer Ansteckung zu schützen: die Rede ist von Atemschutzmasken.

Copper 3D ist ein chilenisches Unternehmen mit einem zweiten Firmensitz in den USA. Die drei Gründer sind ein Elektroingenieur, ein Physiotherapeut und ein Experte für Reha. Ihre Begeisterung für Innovation und die Auswirkungen neuer Technologien auf die Lebensqualität von Menschen vereint die Gründer und so ergibt auch ihre Mission, die sie auf ihrer Homepage veröffentlicht haben, ein stimmiges Gesamtbild:

„Wir hacken Materialien, um sie in antibakterielle Mittel umzuwandeln, Infektionen zu vermeiden und Millionen von Menschenleben zu retten!“

Wie sie dies machen? Indem sie antibakterielle Nanoverbundwerkstoffe zur Verwendung in 3D-Druckern herstellen. Mit diesen werden beispielsweise Orthesen und Prothesen hergestellt, die weniger bakteriell belastet sind, als herkömmliche. Auch in Medizinprodukten soll so die Belastung durch Keime deutlich reduziert werden.

Stützverband aus dem 3D-Drucker, Bild (C) https://copper3d.com/

Auf der Homepage von Copper 3D kann man sich die STL-Datei für die Atemschutzmaske „NanoHack 2.0“ kostenfrei herunterladen. STL ist die Abkürzung für Standard Triangulation Language, einer Standardschnittstelle, welche geometrische Informationen für dreidimensionale Datenmodelle bereitstellt. Anders ausgedrückt: STL-Dateien sind die Druckvorlagen für 3D-Drucker.

Zusätzlich ist NanoHack 2.0 auch noch eine Open-Source-Software. Das heisst, dass ihr Quelltext öffentlicht einsehbar ist und von Dritten nicht nur genutzt sondern auch geändert und für eigene Zwecke verwendet werden kann. Meistens ist Open-Source-Software auch noch kostenlos, ihr bekanntester Vertreter ist das Betriebssystem Linux, welches auf den meisten Smartphones dieser Welt läuft.

Nach Angaben von Copper3D enthält NanoHack 2.0 ein mehrstufiges Filtersystem unter Verwendung eines Kupfer-Nano-Verbundwerksstoffes. Kupfer und Nanokupfer hemmen nachweislich die Replikations- und Vermehrungsfähigkeit von SARS-CoV4, Influenza5 und anderen Atemwegsviren. Bereits nach 5 Minuten, in denen Viren aus der SARS-Cov-Familie dem Kupfermaterial ausgesetzt waren, konnten sie nur noch in nicht mehr infektiöser Menge nachgewiesen werden. Und Kupfer ist nicht nur viruzid: auch gefährliche Bakterien wie Staphylococcus aureus, E. coli, Listeria u.a. werden eliminiert. Die Maske sollte daher in mehreren Teilen gedruckt und schichtweise zusammengesetzt werden. Auch hierfür gibt es auf der Website klare Anweisungen.

Die 1, 2 und 5-Cent-Stücke haben auch eine Kupferbeschichtung. Ihre bakterizide Wirkung ist bekannt.

NanoHack 2.0 entspricht grundsätzlich dem N95-Standard gemäß den Richtlinien des US-amerikanischen National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). Dies bedeutet, dass mindestens 95 % der in der Luft befindlichen Partikel abgeschieden werden, die größer als 0,3 µm sind. Der Standard gilt der europäischen Norm FFP2 als gleichwertig, auch wenn Copper 3D ausdrücklich darauf hinweist, dass es sich um keine N95-Maske handelt. Vielmehr sei es Zweck der Maske, der Bevölkerung zumindest einen gewissen grundlegenden Schutz gegen Partikel aus der Luft zu bieten und die Ausbreitung flüssiger Aerosole, welche die Atemwege kontaminieren könnten, zu verhindern.

Jede Technologie braucht geeignete Rahmenbedingungen, um sich durchsetzen zu können. Für den 3D-Druck könnte die Coronakrise als Beschleuniger fungieren. Eine gedruckte Maske wie die NanoHack 2.0 schützt vermutlich nur geringfügig besser als die handgenähten Stoffmasken zum persönlichen Gebrauch, die vermutlich DAS Accessoire der bevorstehenden Sommersaison werden. Aber nicht alle sind handwerklich begabt und können sich Atemschutzmasken selbst nähen. Insbesondere nicht wir Nerds mit unseren beiden linken Händen. Dank der Open-Source-Atemschutzmaske eines chilenischen Unternehmens haben aber auch wir jetzt alles, was wir brauchen, um genau die Masken herzustellen, die ideal zu uns passen.

Und was die Verwendung von kupferhaltigen Nanopartikeln in medizinischen Geräten aus dem 3D-Drucker betrifft … ich bin kein Chemiker, aber ich könnte mir vorstellen, dass deren Potential noch nicht annährend ausgeschöpft ist …