Nueva generación de mascarillas FFP2 que combina protección, comodidad y sostenibilidad

El banco de pruebas automatizado, desarrollado en el Fraunhofer IMWS como parte del proyecto «BestComfort», permite evaluar el ajuste y la hermeticidad de las máscaras respiratorias, de manera rápida, reproducible y sin estudios costosos con sujetos de prueba. © Fraunhofer IMWS / The automated test bench developed at Fraunhofer IMWS as part of the BestComfort project enables the fit and tightness of respiratory masks to be assessed quickly, reproducibly, and without the need for costly test subject studies. © Fraunhofer IMWS

Las mascarillas de protección respiratoria ya no se pueden imaginar sin el día a día. Ya sea en el sector sanitario, en la protección laboral industrial o durante pandemias globales, protegen contra sustancias nocivas y agentes patógenos. Sin embargo, algunos modelos muestran debilidades en la práctica: son incómodas, no se ajustan a todas las formas de rostro y generan residuos que dañan el medio ambiente. En el proyecto de investigación ahora finalizado »BestComfort«, el Instituto Fraunhofer para la Microestructura de Materiales y Sistemas IMWS en Halle (Saale), junto con socios de la industria, desarrolló una máscara FFP2 innovadora, que está ergonómicamente optimizada, ofrece la máxima protección y puede reciclarse de manera sostenible.

Mientras que las máscaras FFP2 filtran partículas de manera confiable, muchos modelos comerciales no logran adaptarse de manera óptima a la diversidad de formas faciales humanas. Esto provoca fugas que reducen la eficacia de la protección. Además, la mayoría de las máscaras están hechas de varios materiales diferentes, lo que hace casi imposible su reciclaje en pureza. El proyecto »BestComfort« aborda este problema combinando un diseño ergonómico con innovación en ciencia de materiales y un diseño de producto sostenible.

Durante un período de dos años, se desarrollaron componentes de máscaras innovadores basándose en análisis exhaustivos de cabezas y rostros. Se centraron en las aletas nasales y las de las orejas, que se construyeron y probaron en diferentes variantes. Estos componentes fueron diseñados para ajustarse de forma individual a distintas geometrías faciales, reducir puntos de presión y mejorar significativamente el ajuste hermético, aumentando así tanto la comodidad como la eficacia del filtrado. Paralelamente, el equipo del Fraunhofer, junto con A+M GmbH y PORTEC GmbH, desarrolló un concepto de monomaterial. Todos los componentes de la máscara están hechos de materiales poliméricos como polipropileno o materiales basados en polipropileno. Esto permite que las máscaras puedan reciclarse completamente y en su totalidad después de su uso, contribuyendo significativamente a la sostenibilidad.

Para probar estos nuevos conceptos en condiciones prácticas, se utilizaron métodos de fabricación modernos como impresión 3D, moldeo por vacío y moldeo por inyección. Estas técnicas permitieron implementar rápidamente diferentes diseños y fabricar prototipos funcionales. Luego, los demostradores de las máscaras fueron sometidos a pruebas en estudios con voluntarios. Se simularon tanto situaciones cotidianas como cargas físicas, además de realizar estudios fisiológicos sobre el desarrollo de calor y humedad durante su uso.

Un elemento central del trabajo de investigación en el Fraunhofer IMWS fue el desarrollo de una estación de medición automatizada para evaluar el ajuste y la hermeticidad de las máscaras. La estación de prueba según DIN EN 149:2001 permite obtener datos objetivos sobre el rendimiento de las máscaras, sin depender siempre de estudios con voluntarios largos y costosos. »Esto es una gran ventaja. Esta automatización contribuye significativamente a aumentar la eficiencia en el desarrollo de productos y permite una evaluación reproducible y estandarizada en condiciones cercanas a la práctica«, dice Annika Thormann, responsable del proyecto en el Fraunhofer IMWS. Además, la experiencia en ciencia de materiales del Fraunhofer IMWS permite una caracterización profunda de los materiales utilizados, incluso a nivel microestructural. Con técnicas modernas de análisis, se investigaron las propiedades mecánicas, térmicas y microestructurales de los componentes de las máscaras. »En el proyecto, junto con los socios, logramos desarrollar una máscara que combina protección, comodidad y sostenibilidad. Con ello, demostramos que la investigación en materiales de alta tecnología y el desarrollo práctico pueden ir de la mano«, añade Thormann.

Los resultados del proyecto ya se presentaron en ferias internacionales especializadas como formnext en Frankfurt y rapidtec en Erfurt, donde despertaron gran interés entre profesionales y la industria. Además, las primeras conversaciones con socios potenciales abren perspectivas prometedoras para el desarrollo y la introducción en el mercado.