Wie das Rise-Notfallbeatmungsgerät in 21 Tagen in Onshape von Grund auf neu gebaut wurde

Ende März 2020, als medizinische Experten einen massiven Mangel an Beatmungsgeräten für COVID-19-Patienten prognostizierten (und einige Pläne für den schlimmsten Fall sahen Splitter vor, um mehrere Patienten an dasselbe Beatmungsgerät zu bringen), baten US-Regierungsbeamte das Hardware-Startup Meter aus der Region Boston um Hilfe.

Obwohl sich das Startup-Unternehmen im Tarnmodus befand, stellte es sich der Herausforderung, ein erschwinglicheres Beatmungsgerät zu entwickeln, das schnell in großen Mengen hergestellt werden konnte, ohne auf Spezialteile angewiesen zu sein, die für bestehende Beatmungsgeräte bereits stark nachgefragt wurden. Laut der Washington Post kann der Preis für herkömmliche Krankenhausbeatmungsgeräte zwischen 25.000 und 50.000 US-Dollar pro Einheit liegen.

Am 28. März drückte Meter die Pause-Taste in ihrem Unternehmen und ließ ihr gesamtes Team den Rise Emergency Beatmungsgerät bauen. Einer ihrer Ingenieure hatte bereits Erfahrung mit der Erforschung manueller Beutelbeatmungssteuerungen — der Methode zur genauen Überwachung des Luftstroms vom Beutel zur Lunge des Patienten — im Massachusetts General Hospital, und andere Teammitglieder hatten umfangreiche Erfahrung in der Herstellung anderer Hardwareprodukte in großem Maßstab.

Einer der Hauptschwerpunkte des Teams war die Verbesserung der Monitor- und Alarmsysteme des Beatmungsgeräts, sodass das medizinische Personal mehrere Patienten gleichzeitig über Web-Dashboards und Textmeldungen aus der Ferne überwachen kann.

Aber das einzigartige Fachwissen und die Erfahrung des Meter-Teams konnten sie nicht auf eine äußerst schwierige Hürde vorbereiten. Alle Ingenieure waren aufgrund der Pandemievorschriften zur Unterbringung vor Ort gezwungen, zu Hause zu arbeiten.

CAD-Zusammenarbeit in Echtzeit war entscheidend für den Erfolg

Einschließlich des Kernteams von Meter, bestehend aus einem Dutzend Ingenieuren, waren etwa 50 Personen an der Entwicklung des Rise Emergency Beatmungsgeräts beteiligt. Das erweiterte Team umfasste 3D-Druckexperten, Krankenhausärzte, Softwareentwickler und Blechhersteller. Es gab keinen langwierigen Einstellungsprozess. Das Team wuchs schnell, indem Freunde und Kollegen aus ihren persönlichen Netzwerken rekrutiert wurden.

„In vielerlei Hinsicht folgte unser Entwicklungsprozess dem gleichen Ansatz, den wir normalerweise verfolgen, aber wir mussten ihn auf Stunden statt auf Tage und Tage statt auf Monate komprimieren“, erinnert sich Eduardo Torrealba, Mitbegründer und CEO von Meter. „Wir haben das vor allem erreicht, indem wir die Kommunikationsfrequenz erhöht haben. Einzelne Mitwirkende hatten täglich mehrere Check-ins auf Slack und in Video-Chats, sodass wir ständig Fragen stellten, Probleme erkannten und sie lösten.“

„In den ersten sieben Tagen hatten wir bereits zwei Revisionen des mechanischen Designs vorgenommen und am Wochenende mit dem 3D-Druck der ersten Bauteile begonnen“, fügt er hinzu. „Ich bin auch ein bisschen altmodisch gegangen und habe während dieser Bemühungen 50 bis 60 Telefonate am Tag geführt. Manchmal kann man einen normalen Sprachanruf einfach nicht überbieten, wenn man sofortiges Feedback benötigt.“

Für Mitglieder des Ingenieurteams, die in ihren eigenen vier Wänden feststeckten, war die cloudnativ Onshape-Produktentwicklungsplattform von PTC, die es mehreren Personen ermöglicht, online gleichzeitig an demselben CAD-Modell zu arbeiten, unverzichtbar für die Zusammenarbeit. Kollegen, die Onshape verwenden, können sich sofort gegenseitig Feedback zur Arbeit geben — ganz einfach, indem sie einen Kommentar in Google Docs oder in den sozialen Medien abgeben.

„Die Tatsache, dass das Tool immer live war, war sehr wichtig für uns. Wir hatten mehrere Design-Prüfungen mit 8 oder 10 Personen über Zoom, und jemand hat seinen Bildschirm geteilt, während er das Modell manipuliert hat „, sagt Torrealba. „Wenn jemand eine Frage hatte, musste er nicht einfach sagen: ‚Okay. Dreh es um. Dreh es. Mach das. Mach das. ' Sie könnten zusammen mit dem Designer an einem Arbeitsbereich sein und Dinge hervorheben und Änderungen auf eine viel kollaborativere Art und Weise vornehmen, als ich es bei jeder anderen CAD-Plattform gesehen habe.“

Um Designs mit externen Partnern wie den Experten für Blechbearbeitung von Prototek zu teilen, verließ sich das Rise-Team auf die Sharing-Funktion von Onshape, mit der Teams Mitarbeitern mit unterschiedlichen Berechtigungen sofortigen Zugriff gewähren können. Partner können Designs in einem Webbrowser ansehen, bearbeiten oder kommentieren, ohne spezielle Software herunterladen oder installieren zu müssen.

„Onshape war für uns einfach unglaublich wertvoll“, fügt Torrealba hinzu. „Wir gingen viel zu schnell vor, um Dateien per E-Mail zu versenden oder Server einzurichten und viele andere Dinge, die wir tun müssten, um das gleiche Maß an Zusammenarbeit zu erreichen, wenn wir andere CAD-Pakete verwendet hätten.“

Versionskontrolle: 6 Design-Iterationen in 3 Wochen

Der Rise Emergency Beatmungsgerät durchlief innerhalb von drei Wochen sechs Design-Iterationen — das entspricht der Einführung einer neuen, verbesserten Version alle 3,5 Tage. Mit dem Echtzeit-Datenmanagement von Onshape kann jeder im Designteam Änderungen sofort sehen. Ein umfassender Bearbeitungsverlauf verfolgt, wer welche Änderung wann vorgenommen hat, sodass Teams bei Bedarf sofort zu einem früheren Status des Designs zurückkehren können.

Laut Torrealba gab Onshape dem Rise-Team die Gewissheit, dass es immer an der neuesten Version seines Designs arbeitete, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Herstellungsfehlern erheblich reduziert wurde.

„Wir hatten noch nie Designs für einen Hersteller veröffentlicht, bei denen es sich um eine falsche Revision handelte“, erinnert er sich. „Das ist riesig. In jedem einzelnen Schritt der Prototyping-Phase stimmten alle Bauteile überein und waren die richtige Version. Ich denke an die alte CAD-Welt, in der man am Ende gezippte Dateien und all diese verrückten Sachen exportiert. Du schickst das falsche Ding und die Hälfte deiner Bauteile passt nicht.“

„Das ist mir bei fast jedem Produkt passiert, das ich je gebaut habe. Das ist also eine Premiere für uns. Es war großartig zu sehen, wie Onshape uns dabei geholfen hat, ein so optimiertes Design zu liefern „, fügt Torrealba hinzu.

Schaffung einer widerstandsfähigeren Lieferkette

Eines der wichtigsten Ziele des Rise Emergency Beatmung-Projekts bestand darin, die bestehenden medizinischen Lieferketten nicht zu untergraben, die bereits stark von verschiedenen US-Bundesstaaten belastet wurden, die um dieselben Ressourcen konkurrieren. Folglich wurde das Design mit anderen leicht verfügbaren Komponenten erstellt, die nicht für spezielle medizinische Zwecke vorgesehen sind.

Ziel war es, jeder Fabrik, die Haushaltsgeräte herstellen kann, die Möglichkeit zu geben, Zehntausende von Ventilatoren auf Anfrage schnell zu bauen.

In den frühen Tagen des Prototypings verließ sich das Rise-Team bei Desktop Metal auf den 3D-Metalldruck, um Standardteile von der Stange herzustellen, die aufgrund von Problemen in der Lieferkette nicht sofort verfügbar waren.

„Wir haben tatsächlich Bauteile gedruckt, die wir auch bei Lieferanten bestellt hatten, aber wir wussten, dass wir sie aufgrund der Störung in den Logistiknetzwerken 24 oder 48 Stunden schneller aus dem Metall-3D-Drucker holen würden“, sagt Torrealba.

„Normalerweise würde ich nie so viel Mühe auf mich nehmen, um 24 oder 48 Stunden zu sparen, aber bei der Geschwindigkeit, mit der wir uns bewegten, war das eine große Sache. Aufgrund von COVID hatten wir mehrere verspätete Artikel, die wir bei sehr zuverlässigen Lieferanten bestellt hatten, mit denen wir ständig zusammenarbeiten. Sie sagten, sie würden morgen liefern und das dann die nächsten drei Tage hintereinander sagen. Die Zuverlässigkeit des 3D-Metalldrucks war für uns während unserer Prototyping-Phasen unglaublich wichtig „, fügt er hinzu.

Abgesehen von Problemen in der Lieferkette war auch die Bereitschaft des gesamten Teams, Schlaf zu opfern, entscheidend für den Erfolg.

„Am Ende hatten die meisten von uns drei aufeinanderfolgende 120-Stunden-Wochen gearbeitet, was einfach nicht lange haltbar ist“, stellt Torrealba fest. „Aber in einer Zeit der Krise, wenn das passieren muss, war es erfreulich zu sehen, wie unser Team das getan hat.“

Das Rise Emergency Beatmungsgerät wurde in Zusammenarbeit mit einer Koalition von Gesundheits- und Technologiepartnern entwickelt, darunter PTC, Desktop Metal, CANCAN, Rigado, Formlabs, Prototek, FATHOM, Tulip, Precision Graphics und CircuitHub.