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Trotz der laufenden Einführung von Coronavirus-Impfstoffen bleiben Masken ein entscheidendes Instrument zur Eindämmung der Ausbreitung von COVID-19. Aber die Pandemie hat sowohl die Qualität als auch die Anzahl der Gesichtsmasken in den Vordergrund gestellt – das Tragen von mehr als einer Maske wird mittlerweile zu einer beliebten Gewohnheit, da in den Vereinigten Staaten immer mehr ansteckende Varianten des Virus auftauchen. Untersuchungen deuten darauf hin, dass eine doppelte Maskierung den Schutz verstärken kann und für einen besseren Sitz über Mund und Nase sorgt, wobei an den Rändern weniger Freiraum entsteht. Gleichzeitig herrscht in mehreren Regionen ein Mangel an persönlicher Schutzausrüstung (PSA) in klinischer Qualität.

Aber was wäre, wenn eine metaphorische Kopiermaschine 2.000 Masken pro Stunde produzieren könnte? Andre Sharon, Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaft und -technik am Boston University College of Engineering, sagt, dass ein solches neu entwickeltes Gerät, das genau das tut, in einem Gebäude in der Saint Mary's Street auf dem BU-Campus steht.

Die 10 Fuß lange Maschine, die einer Mischung aus einer altmodischen Druckmaschine und einem Fließband ähnelt, stellt 2.000 dreilagige Polypropylenmasken pro Stunde her.

Die Maschine des Zentrums stellt komplette Masken her, während Konkurrenzunternehmen mehrere Maschinen zur Herstellung von Masken benötigen, sagt Sharon.

Die Masken „bestehen aus dem gleichen Material wie chirurgische Masken in medizinischer Qualität“, sagt Sharon, die das Fraunhofer USA Center for Manufacturing Innovation der BU leitet, wo ein Team von Ingenieuren die Maschine entwarf und Prototypen herstellte. Das Zentrum ist eine Kooperation zwischen der Universität und der Fraunhofer-Gesellschaft, Europas größter Organisation für angewandte Forschung mit Sitz in Deutschland. Sharon sagt, die Mission des Zentrums bestehe darin, „die Lücke zwischen akademischer Forschung und Marktbedürfnissen zu schließen“.

Die Überbrückung dieser Lücke könnte im Fall des neuartigen Coronavirus Leben retten und die Mitarbeiter an vorderster Front schützen. Sharon sagt, dass die Masken nicht den Bundesstandards für „chirurgische“ Masken entsprechen, es sich aber um dieselben „Allzweckmasken“ handele, die die meisten Menschen tragen, um die Ausbreitung von COVID-19 zu verhindern, einschließlich medizinischer Fachkräfte, mit denen sie nicht direkt zusammenarbeiten Coronavirus-Patienten. Die äußere Schicht der Maske des Fraunhofer-Zentrums überdecke eine mittlere Schicht „mit hervorragender Atmungsaktivität“, sagt er. Die dritte, innerste Schicht ist für ein angenehmes Tragegefühl auf der Haut ausgelegt.

„Wir erwägen, mit einem Spendenprogramm zu beginnen, um Krankenhäuser, Gesundheitspersonal und Ersthelfer in der Umgebung, die Bedarf haben, mit Masken zu versorgen“, sagt Sharon. Mittlerweile verfolgen er und sein Team auch Möglichkeiten, die Maschine kommerziell verfügbar zu machen. Als Forschungszentrum, sagt Sharon, kann das Fraunhofer-Zentrum Masken nicht direkt verkaufen, sondern „Maschinen für andere bauen oder [das Design der Maschine] lizenzieren oder ein Start-up gründen, [das] in der Lage wäre, [ Diese] Maschinen und/oder Masken. Zu diesem Zeitpunkt stehen alle Optionen auf dem Tisch.“

„Da der Schwerpunkt nicht nur auf der Verwendung, sondern auch auf der Qualität von Masken liegt, ist diese Arbeit zeitgemäß und kann möglicherweise einen großen Beitrag für die BU-Gemeinschaft und darüber hinaus leisten“, sagt Gloria Waters, BU-Vizepräsidentin und stellvertretende Rektorin für Forschung.

Die Maschine könnte die Wegstrecke zwischen dem Herstellungsort der Masken und dem Ort, an dem sie am dringendsten benötigt werden, drastisch verkürzen und so die Qualitätskontrolle und die Liefergeschwindigkeit verbessern. „Die meisten Masken, die man auf der Straße tragen sieht, werden in China hergestellt“, sagt Sharon.

Aber aufgrund der kompakten Größe der Maschine des Fraunhofer-Zentrums „kann sie in kleinen Einrichtungen in der Nähe des Einsatzorts oder sogar am Einsatzort installiert werden, beispielsweise an Krankenhäusern, Militärstützpunkten, Unternehmen, Universitäten usw. " Sagt Sharon. „Das Gerät könnte bei Bedarf verwendet werden, ähnlich wie ein Kopiergerät. Alle paar Tage geht man zum Gerät, stanzt so viele Masken ein, wie man möchte, und das Gerät produziert sie für einen.“

Bei Bedarf könnten die Maschine, „oder mehrere Maschinen, kontinuierlich laufen, um einen lokalen Markt zu beliefern“, sagt er. „Dies würde Versorgungsprobleme entschärfen und einen Paradigmenwechsel von der Lagerung von PSA an einem zentralen Ort bedeuten.“

Ein weiterer Wettbewerbsvorteil, den die Maschine des Fraunhofer-Zentrums gegenüber anderen Maskenherstellern hat – zu denen laut Sharon in den USA die Industrieausrüstungsgiganten 3M, Honeywell und Kimberly-Clark gehören – besteht darin, dass die Maschine des Zentrums ein One-Stop-Shop für Masken ist -Herstellung. Andere Systeme „erfordern mehr als eine Maschine, um die gesamte Maske herzustellen: eine Maschine zur Herstellung der plissierten Stoffmaskenrohlinge, eine andere Maschine zum Anbringen der Ohrschlaufen“, sagt er. Die Maschine des Fraunhofer-Zentrums platziert und schweißt Ohrschlaufen in einem nahtlosen Prozess an der Maske, wofür das Zentrum ein Patent anstrebt.

Diese 10 Fuß lange Maschine produziert 2.000 Gesichtsmasken pro Stunde