An individual mask creating using the information model.

Abstract

The development of individual respiratory protection (masks) during a coronavirus pandemic is relevant. Modern technologies of design and manufacture allow creating masks taking into account individual anatomical features of the person. The paper considers different types of construction of protective masks. It is necessary to create masks taking into account the anatomical features of the person. To address this issue, various countries are holding competitions to create a new generation of masks, such as the Mask Innovation Challenge in the United States. We offer creation of a protective mask with use of modern computer technologies on the basis of information model. The general approach and an option of practical realization of creation of a mask taking into account individual features of the person are considered. The information model has 5 main stages of creating a protective mask. To create a model of the human head, the method of photogrammetry is used, when its three-dimensional model is formed from two-dimensional photographs. On the surface of the head model in the program Autodesk 3DS Max created the basis of the mask frame using retopology technology. Then a three-dimensional solid model of the mask frame was developed, which was tested for mechanical loads when changing facial expressions. The creation of a solid model of the mask frame and simulation of mechanical loads were carried out in the program Autodesk Fusion 360. Fabrication of the supporting frame of the mask using additive technology is simulated. As a result, a mask is created using a replaceable multilayer filter. A further development of the work is the design of a reusable mask using different types of filters.

Розробка індивідуальних засобів захисту дихання (маски) під час пандемії коронавируса актуальна. Сучасні технології проектування і виготовлення дозволяють створити маски з урахуванням індивідуальних анатомічних особливостей людини. У роботі розглянуто різні типи конструкції захисних масок. Необхідно створити маски з урахуванням анатомічних особливостей людини. Для вирішення цього питання в різних країнах проводяться конкурси зі створення масок нового покоління, такий як Mask Innovation Challenge в США. Ми пропонуємо створення захисної маски з використанням сучасних компʼютерних технологій на основі інформаційної моделі. Розглянуто загальний підхід і варіант практичної реалізації створення маски з урахуванням індивідуальних особливостей людини. Інформаційна модель має 5 основних етапів створення захисної маски. Для створення моделі голови людини використано метод фотограмметрії, коли по двовимірним фотографіям формується її тривимірна модель. На поверхні моделі голови в програмі Autodesk 3DS Max створено основу каркасу маски за допомогою технології ретопологіі. Потім розроблено тривимірна твердотільна модель каркаса маски, яка перевірена на механічні навантаження при зміні міміки обличчя. Створення твердотільної моделі каркаса маски і симуляція механічних навантажень проводилися в програмі Autodesk Fusion 360. Проведено симуляцію виготовлення несучого каркаса маски за допомогою адитивної технології. Наприкінці створена маска з використанням змінного багатошарового фільтру. Подальшим розвитком роботи є проектування багаторазової маски з використанням різних типів фільтрів.