3D打印/復(fù)印護(hù)目鏡消除勒痕,，北化實(shí)驗(yàn)室制5000余套送抗疫一線

南極熊導(dǎo)讀：下面是北京化工大學(xué)英藍(lán)實(shí)驗(yàn)室硬核抗疫——3D打印/復(fù)印5000余套護(hù)目鏡,，送達(dá)一線工作人員使用！

新型冠狀病毒感染的肺炎病魔席卷全國(guó),，面對(duì)突如其來(lái)的疫情,中華大地奮起抗擊,，全國(guó)各地醫(yī)護(hù)人員馳援湖北。為抵御病毒的侵襲,，醫(yī)護(hù)人員嚴(yán)密防護(hù),，但是由于長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，許多醫(yī)護(hù)人員的面部被防護(hù)用具所損傷,。這一抹抹印記,，是他們無(wú)私奉獻(xiàn)的軍功章,，卻也牽動(dòng)著全國(guó)人民的心。

圖1 一線醫(yī)務(wù)人員的面部損傷

一,、這些印記是如何產(chǎn)生的呢,？

其根本原因，就是護(hù)目鏡和佩戴者的面部結(jié)構(gòu)不契合,！

佩戴護(hù)目鏡是抵御病毒通過(guò)眼睛傳播的有效途徑,。醫(yī)護(hù)人員為了保證嚴(yán)密性，往往勒得比較緊,，使得護(hù)目鏡邊角處的棱與面部貼合的位置產(chǎn)生較大的壓力和摩擦力,。隨著工作時(shí)間的增長(zhǎng)，受壓處會(huì)產(chǎn)生疼痛,、麻木,、壓紅、壓痕,，甚至破損等壓力性損傷,，嚴(yán)重者出現(xiàn)發(fā)炎癥狀，極大地影響了護(hù)目鏡的使用體驗(yàn),，危害醫(yī)護(hù)人員的健康,。

護(hù)目鏡主要指用于運(yùn)動(dòng)、機(jī)加工,、實(shí)驗(yàn),、臨床等防止眼睛被飛濺物品、化學(xué)藥品,、傳染性體液（如飛沫、血液等）傷害的防護(hù)眼鏡,，一般分為防固體碎屑類和防化學(xué)溶液類,。應(yīng)對(duì)此次新冠肺炎，護(hù)目鏡的主要作用是防止噴濺性傳染源和空氣中的病原體進(jìn)入眼部,。兩種防護(hù)眼鏡都可選用,，但存在不同的使用范圍。防化學(xué)溶液的防護(hù)眼鏡因?yàn)榫哂辛己玫娜�方位防護(hù),，可用于病原體密度較大的臨床,、實(shí)驗(yàn)室等環(huán)境，也適用于普通環(huán)境,；而防固體沖擊的護(hù)目鏡僅適用于空氣中病原體密度小,，可能存在傳染性體液噴濺的環(huán)境。

二,、定制化護(hù)目鏡是什么,？

解決護(hù)目鏡和佩戴者面部結(jié)構(gòu)的不契合問(wèn)題就需進(jìn)行護(hù)目鏡的定制化,。

現(xiàn)有的普通醫(yī)用護(hù)目鏡由鏡架和鏡臂兩部分組成，原材料是聚碳酸酯等有機(jī)高分子材料,，通過(guò)注塑機(jī)高溫塑化后,，快速注入模具，冷卻后形成,。由于制作模具需要較大成本和較長(zhǎng)周期,，生產(chǎn)者往往會(huì)固定一個(gè)模具，重復(fù)使用進(jìn)行大批量生產(chǎn),，導(dǎo)致制作出來(lái)的護(hù)目鏡是完全一樣的,，規(guī)格單一。

圖2 北京化工大學(xué)英藍(lán)實(shí)驗(yàn)室制作的護(hù)目鏡

由于不同人的臉部結(jié)構(gòu)不同,，佩戴相同大小的護(hù)目鏡就會(huì)出現(xiàn)不合適的情況,，因此就會(huì)產(chǎn)生上述困擾。現(xiàn)在已經(jīng)有很多科技工作者提出了各式各樣的減緩措施,，但想要從根本上解決該問(wèn)題,，需從改善眼鏡結(jié)構(gòu)入手，為每名醫(yī)護(hù)人員"量體裁衣",，定制符合個(gè)人面部特征的護(hù)目鏡,，特別是定制護(hù)目鏡的密封條，那將會(huì)是最佳的解決方案,。

能做到嗎,？答案是可以！

三,、如何實(shí)現(xiàn),？——柔性3D打印/復(fù)印制備技術(shù)

利用三維掃描、柔性3D打印/復(fù)印制備技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)護(hù)目鏡密封條的定制化,。具體技術(shù)路線如下兩種：

圖3 定制化護(hù)目鏡的制作流程

具體步驟為：

①三維掃描：利用"三維掃描儀"對(duì)佩戴者的面部輪廓進(jìn)行掃描,，此過(guò)程只需1分鐘，可以在短期內(nèi)迅速采集大量數(shù)據(jù),。

②建立模型：采用三維建模軟件,，根據(jù)掃描得到的數(shù)據(jù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)鏡框尺寸,，形成密封橡膠條的三維模型,。

③成型密封條：由于密封條采用柔軟的TPU或硅膠制成，需采用柔性材料專用3Ｄ打印設(shè)備或打印硬質(zhì)模具再模塑成形的3D復(fù)印技術(shù)制作,；北京化工大學(xué)英藍(lán)實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的熔體微分3D打印可完全勝任柔性材料的3D打印成型,。

④制作成品：將定制化的密封條替換原護(hù)目鏡密封條，可得到密封效果好,、舒適感強(qiáng)的護(hù)目鏡,，從而實(shí)現(xiàn)護(hù)目鏡的定制化,。

圖4 安裝在護(hù)目鏡上的定制密封條

下面，小編為大家講講熔體微分3D打印技術(shù)與3D復(fù)印技術(shù),。

熔體微分3D打印技術(shù)

熔體微分3D打印技術(shù)的原理如圖5所示,，創(chuàng)新采用精密螺桿式的物料塑化與供料原理、快速響應(yīng)的開關(guān)閥式料流控制方式以及熔體壓力閉環(huán)自平衡等關(guān)鍵技術(shù),，可實(shí)現(xiàn)各種材料的粒狀形態(tài)直接打印成型,，解決了現(xiàn)有熔融沉積3D打印對(duì)耗材種類和耗材形態(tài)存在限制的技術(shù)難題，耗材種類廣,、成本低,。正因如此，以柔性材料作為產(chǎn)品原料的密封條得以制作成功,。同時(shí),，也將這種設(shè)備形象地稱為"不挑食的3D打印機(jī)"。圖6所示為熔體微分3D打印設(shè)備可適應(yīng)的材料與對(duì)應(yīng)的樣品模型,。

圖5 熔體微分3D打印技術(shù)的原理

圖6 熔體微分3D打印設(shè)備可適應(yīng)的材料與樣品模型

南極熊還曾經(jīng)報(bào)道過(guò)《北京化工大學(xué)開發(fā)“不挑食”3D打印機(jī)》http://93item.com/thread-48241-1-1.html

3D復(fù)印技術(shù)

"3D復(fù)印"由北京化工大學(xué)英藍(lán)實(shí)驗(yàn)室學(xué)科帶頭人,、教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授楊衛(wèi)民教授提出，是以模塑成型裝備為核心的智能制造技術(shù),，通過(guò)掃描,、3D打印制模、模塑成型一體化的智能系統(tǒng)構(gòu)建,，實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的批量快速?gòu)?fù)制,。

圖7 實(shí)驗(yàn)室正在采用3D復(fù)印技術(shù)生產(chǎn)護(hù)目鏡

至此，定制化護(hù)目鏡就制作出來(lái)了,。再也不用擔(dān)心醫(yī)護(hù)人員受傷啦,！

疫情發(fā)生以來(lái)，英藍(lán)實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持科研攻關(guān),，始終奮戰(zhàn)在抗擊疫情的前沿,。實(shí)驗(yàn)室利用3D打印/復(fù)印技術(shù)，制造并生產(chǎn)出了帶側(cè)光板型的護(hù)目鏡5000余副,，分2批次送抵一線，為湖北武漢,、孝感等多地抗疫一線的環(huán)衛(wèi)工人提供了及時(shí)有效的健康防護(hù),，同時(shí)還捐贈(zèng)給北京多家三甲醫(yī)院和北京環(huán)衛(wèi)集團(tuán)、中信環(huán)境等單位,。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人簡(jiǎn)介：焦志偉,，男，1985年生,，山西人,，博士,，北京化工大學(xué)副研究員，兼任中國(guó)塑協(xié)專家委員會(huì)常務(wù)副秘書長(zhǎng),，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員等,。主要研究方向?yàn)?D打印、聚合物加工工藝裝備,、軟體機(jī)器人,。

撰稿：何其超、馬昊鵬

（部分圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

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