제조업체 COVID-19 관련 장비와 솔루션 공급 사례

인공호흡기와 개인보호장비(PPE: Personal Protection Equipment)의 부족은 세계적인 문제가 되었다. 많은 제조 파트너들과 관련 회사들은 혁신적인 해결책으로 지원에 나서고 있다.
개인 보호 장비(PPE)에는 의사, 간호사, 응급구조요원들이 일하는 동안 코로나바이러스로부터 안전을 유지하기 위해 필요한 마스크, 고글, 가운 등이 포함되어 있다.
인공호흡기는 기본적으로 폐에서 공기를 내보내고 들여보내는 장치로 위급한 환자들의 호흡을 도와 생명을 유지하는데 사용된다.

페이스 마스크
 Essentium: 마스크: 재사용가능 3D 프린팅 마스크 프레임제작
Essentium 재사용가능 마스크 프레임은 Essentium TPU74D(열가소성 우레탄) 로 알려진 소재로 제작되었다. 세탁하기쉽고 1회용 필터소재와 함께 사용된다. Essentium 마스크는 FDA 비상 사용 허가를 받아 COVID-19 전염병 동안 사용하는 일반 비의료용으로 만들어졌다. 이 회사는 국립보건원(NIH) 오픈소스 모델을 통해 마스크 디자인을 자유롭게 사용할 수 있도록 했다. Essetium은 이번 개인보호장비(PPE) 생산에 자원을 재배치함에 따라 초기 생산능력을 주당 5000대로 예상하고 있다.
상세 내용은 https://resources.essentium3d.com/ 에서 참조

 Shapeways( 뉴욕시 3D 프린팅 회사): 마스크 크라우드소싱 이 회사는 신용카드나 Paypal 계정을 가진 모든 사람이 병원이 필요한 PPE를 구입할 수 있는 의료용 페이스 실드 전자상거래 페이지를 개설했다. 24시간도 채 되지 않아, 이 페이지를 이용 1,100개 이상의 구매가 이루어 졌다.
Shapeways는 뉴욕시 정부에서 유일하게 개방 허가를 받아 Long Island 시의 공장에서 마스크를 프린트한다. 제조비용이 $1~$2정도인 저가 페이스 실드와 다르게 Shapeways의 실드는 의료용 수준이며 여러 번 소독하여 재사용할 수 있다. 더욱 중요한 사실은, Shapeways가 24시간 내에 수천 개수의 실드를 생산하여 병원에 공급할 수 있다는 점이다.
상세 내용은: https://covid19.shapeways.com/ 에서 참조

 Maker Mask: 전세계에서 소량 배치 생산으로 COBID-19 대응
기술, 산업, 정부관련 단체의 리더들에 의해 조직된 비영리 조직 Maker Mask는 COVID-19 유행 기간 동안 의학적으로 검토되고 Open Source로 3D 생산 가능한 보호 마스크, Maker Mask의 디자인에 대해 의미있고 긍정적인 반응을 보였다고 발표했다. 전 세계 88개국에 퍼져있는 소량 생산업체들이 makermask.com 웹사이트를 방문했고 많은 사람들이 무료로 디자인과 사양을 사용하여 3D 프린터로 마스크를 생산하고 있다.
발명가 Rory Larson이 개발한 Maker Mask는 재료비가 개당 $2~$3 정도의 비용이 드는데, 흔히 구할 수 있는 재료와 취미용 수준의 3D 프린터로도 제작할 수 있다. CAD 기반 3D 마스크는 방수, 탄성, 진공청소 가능하고 쉽게 구할 수 있는 소재로 서로 바꾸어 생산할 수 있도록 디자인되었다. 마스크는 재사용, 필터 교체가능하며 착용자의 개별 얼굴에 맞아 공기가 새지않도록 열몰딩으로 만들어졌다. 필터만 바꿔도 재사용할 수 있기 때문에 Maker Mask 1개로 2개월 사용 가능하다. 일회용 마스크 300개에 해당한다. Maker Masks는 NIH의 승인을 받고 특허 신청 중이다.
상세내용은: http://makermask.com 를 참조.

 ZVerse: 페이스 실드 2천만 개 생산계획 발표 20명 정도인 한 디지털 제조 회사가 비즈니스 모델을 재정비하여 미국에서 가장 규모가 큰 재활용 마스크 생산업체 중 하나가 되었다. 현재 하루에 5만개의 마스크를 생산하고 있다. 4월 중순에는 하루 10만개의 생산능력을 갖추게 된다. ZVerse 설립자이자 CEO인 John Carrington은 7월까지 2,000만개의 마스크 생산을 계획하고 있다.
상세 내용은: http://BetheShield.info 를 참조.

인공호흡기는 복잡한 장비?
바이러스가 칩입했을 때, 호흡을 돕는 인공호흡기가 필요한데, 부족하다는 뉴스를 계속 듣고 있다. 인공호흡기는 ‘공기 펌프’ 이상의 기능을 하는 복잡한 기계이다. 공기압의 과부족으로 폐에 손상을 주지 않으면서 환자에게 공기를 넣어주고 정확히 측정되어야 한다. 공급부족일 때 단순히 인공호흡기만의 문제가 아니라, 이를 만드는 데 필요한 부품 생산 공급망 확보가 생산 규모를 키우는 데에 핵심적인 것으로 나타났다.
제조업체 생산 시도사례.

 WPI 연구원들: 저비용인공호흡기 고속생산 오픈소스 디자인개발중
WPI(Worcester Polytechnic Institute)의 한 연구팀은 COVID-19가 절정에 이를 때에 부족할 수 있는 인공호흡기를 위해, 저렴하고 보편적인 수동이며, 휴대용 백밸브 마스크(BVM: Bag Valve Mask) 호흡기를 자동 인공 호흡기로 전환시키는 디자인을 개발 중이다. 상업용 인공호흡기는 $25,000달러에서 $50,000달러까지 이른다. WPI의 디자인은 수동 인공호흡기에서 자동인공호흡기로 변환하는데 500달러 미만의 비용이 들 것으로 예상되며 쉽게 구할 수 있는 구성품으로 만들어진다.
자세한 내용은: http://www.wpi.edu 참조.

 Materialise:인공호흡기 부족 해결 3D 프린팅 산소 PEEP 마스크 개발
전세계적으로 병원들은 중증 단계의 코로나바이러스 환자를 치료하기 위해 산소 첨가 공기를 전달할 수 있는 의료 장비를 찾고 있다. 현재 기계식 인공호흡기를 이용하고 있는데 심각한 공급부족 현상을 일으키고 있다. 따라서, 지금 임상의들은 인공호흡기를 사용하지 않고 COVID 19 환자의 폐에 양수 호기 압력(PEEP: Positive End Expiratory Pressure)을 가하는 다른 방법을 연구하고 있다.
Materialise는 인공호흡기를 사용하지 않고 산소를 전달하며 고 양압을 만드는 솔루션을 개발했다. 3D 프린터로 만든 커넥터가 대부분의 병원에서 보편적으로 이용되는 표준 장비를 산소 공급과 연결되는 비침습(non-invasive) PEEP 마스크(NIP: Non Invasive PEEP) 로 변환시켜 준다. 이 솔루션은 환자들에게 기계식 인공호흡기가 필요할 때까지 시간을 벌어주는데 사용시간을 줄임으로 환자는 호흡기 사용으로부터 비교적 더 자유로워진다. 비침습성 인공호흡기(NIV) 마스크, 필터, PEEP 밸브 등 기본적이고 표준화된 의료기기를 사용하여 어떤 의료전문가도 쉽게 사용하고 친숙해질 수 있다.

 Ford: 3M, GE, UAW와 협력 의료 종사자용, 환자용 호흡기 생산 속도 향상
포드는 UAW와 협력하여 의료 전문가, 공장 직원 및 상점 점원들을 위해 Ford 제조공장에서 매주 100,000개 이상의 필수 플라스틱 마스크를 조립할 것이다. Ford는 또한 사내 3D 프린팅 기능을 활용하여 의료 종사자들을 위한 일회용 인공호흡기를 생산할 것이다.

 CRP Technology:적층제조와 Windform® P1 isotropic material을 사용 인공호흡기 비상 밸브 제조
CRP Technology의 긴급 프로토타이핑 부서(Rapid Prototyping Department)는 HSS(High Speed Sintering)라고 불리는 3D 프린팅 기술과 Windform® P1 isotropic material)를 사용하고 있다.

그 외 사례
-Stratasys Coalition: 현재 150개 이상의 조직이 3D프린팅으로 마스크생산하고 있다.
-Azul 3D: 프린터당 하루 1,000개의 COVID-19 대응 보건 의료 종사자용 마스크 생산
-Siemens: 적층제조 방법으로 부품을 생산하기 위해 의료 공급자와 의료 디자이너와 연결
-WEERG 3D: INSONA와 FabLab Brescia가 설계한 비상 호흡 마스크용 밸브 생산

출처: ManufacturingTomorrow
번역: K-SmartFactory