Ford và 3M đồng phát triển mặt nạ phòng chống COVID-19

Ford vừa qua đã có sự hợp tác với hãng 3M (một hãng sản xuất mặt nạ) để sản xuất mặt nạ phòng độc và lọc không khí (powered air-purifying respirator, PAPR) nhằm đóng góp một phần vào việc ứng phó với đại dịch COVID-19. Những chiếc mặt nạ này mang không khí ô nhiễm qua màng lọc (được cung cấp bởi 3M), sau đó đẩy đến mặt nạ nhờ máy thổi khí.

Ngoài đóng góp bản thiết kế, Ford cũng sẽ cung cấp linh kiện để sản xuất mẫu mặt nạ này. Theo thiết kế của Ford, thiết bị sử dụng bộ lọc (filter) của 3M và động cơ quạt gió (blower motor) của Ford F-150 để đẩy không khí qua ống dẫn đến mặt nạ (bịt kín mặt người dùng).

Những động cơ quạt gió trên được lấy từ ghế thông gió (ventilated seat) trên F-150. Với thiết kế nhỏ gọn và sử dụng dòng điện 12 V, mặt nạ phòng độc cho thấy tính di động của mình khi được tích hợp với pin. Tuy phù hợp nhưng ý tưởng này không hẳn là mới.

Theo tập đoàn Delta, động cơ quạt gió lắp trên ghế ngồi của F-150 có thể hoạt động ở ở dải điện thế từ 9 - 16 V và tạo ra dòng điện có cường độ 0.5 A. Điều này cho phép chúng tạo ra luồng khí lưu lượng từ 24 -32 m3/h, khá phù hợp với loại quạt gió được sử dụng phổ biến trên một chiếc mặt nạ phòng độc thông thường.

Cụ thể, bên trong hệ thống động cơ quạt gió của chiếc mặt nạ 3M TR-800, không khí được tạo ra có lưu lượng từ 11 - 13 m3/h – nghe có vẻ điên rồ khi cả 2 động cơ này khá chênh lệnh về công suất. Tuy nhiên, đây không hẳn là vấn đề khi mà giờ đây người dùng đã có thể điều chỉnh công suất thông qua nhiều cách như điều khiển độ rộng xung (pulse-width modulation, PWM). Phương pháp này được sử dụng để hạ công suất của động cơ trên F-150 xuống cùng mức lưu lượng gió với động cơ quạt gió trên mặt nạ thông thường.

Những phân tích trên cũng là lý do tại sao hệ thống HVAC (hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa) không phù hợp với thiết kế của Ford. Cụ thể, kích thước 15 x 15 cm của HVAC là quá lớn và lưu lượng không khí được tạo ra có thể lên đến hàng trăm m3/h.

Ngoài ra, Ford còn có kế hoạch sử dụng pin làm nguồn cấp năng lượng để vận hành chiếc mặt nạ phòng độc này. Phác thảo của Ford cho thấy một bộ pin gần giống với DC9071 12 V của hãng Dewalt. Chúng ta cũng hoàn toàn có thể tính được thời lượng sử dụng pin này. Với cường độ dòng điện 2.4 A, ước tính thời gian hoạt động có thể đạt gần 5 tiếng. Điều tuyệt vời là động cơ quạt gió này chỉ cần chạy với một nửa công suất, vì thế thời gian hoạt động có thể tăng gấp đôi. Với thời gian hoạt động lớn như thế, mặt nạ chống độc dùng loại pin này hoàn toàn có thể đáp ứng được các đơn vị phòng chống dịch có nhu cầu sử dụng từ 4 – 6 giờ. Với những đơn vị phòng dịch tiêu chuẩn (từ 8 - 10 giờ sử dụng) thì mặt nạ phòng độc này cũng hoàn toàn có thể đáp ứng ở mức khá tốt.

Với nguồn linh kiện dồi dào, Ford có thể đặt thêm hàng từ nhà cung cấp. Những điều kiện trên đi kèm bộ pin rời tiêu chuẩn từ các nhà sản xuất thiết bị (OEM). Ngoài ra, các nhà sản xuất xe hơi khác cũng có thể tham gia với Ford. Ví dụ, chiếc Jeep Grand Cherokee sử dụng máy thổi Gentherm có thiết kế rất giống với động cơ máy thổi dùng trên F-150.

Ford cũng đã bắt đầu sản xuất các loại mặt nạ và các bộ phận nhất định bằng máy in 3D tại Trung tâm Sản xuất Tân tiến của họ ở Redford, Michigan. Ngoài ra, Ford còn bắt đầu làm việc với 3M để sản xuất và cung cấp tấm che (face shield) cho mặt nạ, đồng thời hoàn thiện thiết kế và tăng cường khâu sản xuất.