Nuova generazione di maschere FFP2 che unisce protezione, comfort e sostenibilit�

La banca di prova automatizzata, sviluppata presso il Fraunhofer IMWS nel progetto »BestComfort«, consente di valutare la vestibilità e l'ermeticità delle maschere respiratorie – rapidamente, in modo riproducibile e senza studi complessi su soggetti. © 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

Le maschere di protezione respiratoria sono ormai insostituibili nella vita quotidiana. Che siano nel settore sanitario, nella sicurezza industriale o durante pandemie globali – proteggono da sostanze nocive e agenti patogeni. Tuttavia, alcuni modelli mostrano delle debolezze nella pratica: sono scomode, non si adattano a ogni viso e, come rifiuti, inquinano l'ambiente. Nel progetto di ricerca appena concluso «BestComfort», l'Istituto Fraunhofer per le microstrutture dei materiali e dei sistemi IMWS di Halle (Saale), in collaborazione con partner industriali, ha sviluppato una maschera FFP2 innovativa, ergonomicamente ottimizzata, che offre la massima protezione e può essere riciclata in modo sostenibile.

Mentre le maschere FFP2 filtrano affidabilmente le particelle, molti modelli commerciali non riescono ad adattarsi in modo ottimale alla varietà delle forme del viso umano. Ciò provoca perdite che riducono l'efficacia della protezione. Inoltre, la maggior parte delle maschere è composta da diversi materiali, rendendo quasi impossibile il riciclo separato. Il progetto «BestComfort» interviene su questo punto, combinando design ergonomico, innovazione nei materiali e progettazione sostenibile del prodotto.

Nel corso di due anni, sulla base di analisi approfondite di teste e volti, sono state sviluppate nuove componenti per le maschere. Al centro dell'attenzione sono stati i supporti per il naso e le orecchie, progettati e testati in diverse varianti. Questi supporti sono stati realizzati in modo da adattarsi individualmente a diverse geometrie del viso, ridurre i punti di pressione e migliorare la tenuta, aumentando così sia il comfort che l'efficacia del filtro. Parallelamente, il team del Fraunhofer, in collaborazione con A+M GmbH e PORTEC GmbH, ha sviluppato un cosiddetto concetto di monomateriale. Tutte le componenti della maschera sono realizzate con materiali polimerici come il polipropilene o materiali a base di polipropilene. Ciò permette di riciclare completamente e separatamente le maschere dopo l'uso, contribuendo significativamente alla sostenibilità.

Per testare le nuove soluzioni in modo pratico, sono stati impiegati metodi di produzione moderni come la stampa 3D, la colata sottovuoto e lo stampaggio a iniezione. Questi metodi hanno consentito di realizzare rapidamente diversi design e prototipi funzionanti. Successivamente, i prototipi delle maschere sono stati sottoposti a test in studi approfonditi con volontari. Sono state simulate situazioni quotidiane e sforzi fisici, e sono state condotte anche indagini fisiologiche sul calore e l'umidità generate durante l'uso.

Un elemento centrale della ricerca condotta dal Fraunhofer IMWS è stato lo sviluppo di una stazione di misurazione automatizzata per valutare la vestibilità e la tenuta delle maschere. La piattaforma di prova secondo DIN EN 149:2001 permette di raccogliere dati oggettivi sulle prestazioni delle maschere, senza dover sempre ricorrere a studi complessi e lunghi con volontari. «Questo rappresenta un grande vantaggio. Questa automazione contribuisce in modo sostanziale all'efficienza nello sviluppo del prodotto e consente una valutazione riproducibile e standardizzata in condizioni pratiche», afferma Annika Thormann, responsabile del progetto presso il Fraunhofer IMWS. Inoltre, l'expertise nei materiali del Fraunhofer IMWS permette di caratterizzare approfonditamente i materiali utilizzati, anche a livello di microstruttura. Con tecniche analitiche moderne, sono state esaminate le proprietà meccaniche, termiche e microstrutturali delle componenti della maschera. «Nel progetto, insieme ai partner, siamo riusciti a sviluppare una maschera che combina protezione, comfort e sostenibilità. Dimostrando che la ricerca sui materiali high-tech e lo sviluppo pratico possono andare di pari passo», conclude Thormann.

I risultati del progetto sono già stati presentati a fiere internazionali specializzate come la formnext a Francoforte e la rapidtec a Erfurt, ricevendo grande interesse da parte di pubblico e industria. I primi contatti con potenziali partner aprono prospettive promettenti per lo sviluppo e l'introduzione sul mercato.