Ob bei der Herstellung von Sensoren in der Elektrotechnik oder von Bauteilen für Stents und chirurgische Implantate in der Medizintechnik – Mikro-3D-Drucker erzeugen reproduzierbare, dreidimensionale Strukturen im Mikrometerbereich. An der Ruhr-Universität Bochum entsteht derzeit eine Anlage, die bisherige Mikro-3D-Drucker durch einen Diodenlaser weiterentwickelt. Dr. Nils Surkamp, Felix Behlau, Dr. Benedikt Hofmeister und Jasper Helle sind die Gründer von PicoShape. Für ihr Startup-Vorhaben erhält das Team eine mit rund 1,1Mio.€ dotierte Exist-Förderung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).
„Momentan ist das Problem, dass herkömmliche Mikro-3D-Drucker mindestens eine halbe Million Euro kosten und ziemlich unflexibel sind“, erklärt Jasper Helle. „Mit den innovativen Diodenlasern, die wir einsetzen, können wir unsere Mikro-3D-Druckanlage weiterentwickeln, den Funktionsumfang erweitern und zudem günstiger anbieten.“
Audimax in der Größe eines Staubkorns
PicoShape entwickelt einen Mikro-3D-Drucker, der mit 2-Photonen-Polymerisation (2PP) und Diodenlasern arbeitet. 2PP ist das 3D-Druckverfahren mit der höchsten Auflösung und ermöglicht Details von unter 100 Nanometern. Dadurch gelang es dem Team, den größten Hörsaal Deutschlands – das Audimax der Ruhr-Universität – in der Größe eines feinen Staubkorns nachzudrucken. „In unserem vergangenen Forschungsprojekt konnten wir zeigen, dass die 2PP abseits von den herkömmlichen Laserquellen auch mit sehr kompakten, hochintegrierten Diodenlasern möglich ist. Und das bei gleichen Prozessgeschwindigkeiten“, erklärt Nils Surkamp. „Die erreichten Ergebnisse insbesondere im Hinblick auf die Schreibgeschwindigkeit wurden zuvor noch von Expertinnen und Experten für unwahrscheinlich gehalten.“
Diodenlaser sind viel kleiner als herkömmliche Laser. Sie besitzen eine 1000-fach kleinere Pulsspitzenleistung, wodurch sie einen rund 100-mal energieeffizienteren und auch schnelleren Mikro-3D-Druck ermöglichen, betonen die Forschenden. Die PicoShape-Anlage weist zudem eine geringere Größe auf als übliche Mikro-3D-Drucker und lässt sich flexibler ansteuern. Dadurch seien erweiterte Funktionen auf kleinerem Bauraum möglich, so Felix Behlau. „PicoShape fungiert somit als Enabler, um Forschenden weltweit den Zugang zu 2PP zu erleichtern.“
Ein zentraler Fokus will das Team nun auf den Prototypen legen. „Wir wollen wertvolles Feedback aus der Praxis gewinnen, um unsere Technologie gezielt weiterzuentwickeln“, sagt Jasper Helle. Kooperationen sollen im besten Fall Verkaufschancen ergeben und ein Druckservice soll den einfachen Zugang zur neuen Technologie ermöglichen. Auch die Sichtbarkeit des Start-ups will das Team durch öffentliche Auftritte ausbauen. „Kurz gesagt: Wir nutzen die nächsten 24 Monate nicht nur zur technischen Weiterentwicklung, sondern auch, um unsere Idee in die Welt zu tragen und ein solides Fundament für den Markteintritt zu schaffen“, so Jasper Helle.
An der Entwicklung des Druckers sind die Lehrstühle für Photonik und Terahertztechnologie von Prof. Dr. Martin Hofmann sowie für Laseranwendungstechnik von Prof. Dr. Andreas Ostendorf beteiligt, ebenso wie die Fakultät für Wirtschaftswissenschaft. Unterstützt wird das Team zudem von der Worldfactory der Ruhr-Universität Bochum.
