Innovativer 3D-Drucker für atomare Schichten könnte die Produktion von Nanogeräten erleichtern

Im Rahmen des Projekts ATLANT3D wurde ein neuer 3D-Drucker für die schnelle Prototyperstellung und die Herstellung von Mikro- und Nanogeräten getestet.

Industrielle Technologien

Das dreidimensionale Drucken bietet ein gewaltiges Potenzial im Hinblick auf die Herstellung von Mikro- und Nanosystemen. Kleine Lab-on-a-Chip-Systeme, mikroelektromechanische Systeme (MEMS) und Sensoren können kostengünstiger und schneller hergestellt werden als mit herkömmlichen Verfahren wie Fotolithografie und Herstellung auf Dünnfilmbasis. Bisher hatten additive Fertigungslösungen nur eine begrenzte Druckauflösung, die auf wenige Materialien beschränkt war und keine Flexibilität aufwies. Das EU-finanzierte Projekt ATLANT3D hat einen Prototyp erprobt, um diese Hindernisse zu überwinden. Das dänische Unternehmen ATLANT 3D Nanosystems entwickelte die Know-how-Technologie für eine von ihm entwickelte Maschine namens Nanofabricator. Das vierköpfige Vollzeit-Team des Unternehmens kann daher nun den schnell wachsenden Markt für MEMS und Sensoren anvisieren, der bis 2026 voraussichtlich bis zu 55,7 Milliarden Euro erreichen wird, wie von Marktforscher ReportLinker prognostiziert. „Unsere Technologie ermöglicht bahnbrechendes, einstufiges Drucken in der Präzision atomarer Schichten. Dies senkt die Kosten für die Prototyperstellung, die Entwicklung und Wartung sowie den Einsatz gefährlicher Materialien. Noch wichtiger ist, dass das Drucken mit mehreren Materialien möglich wird“, so Maksym Plakhotnyuk, Gründer und CEO des Start-ups. „Es hat das Potenzial, den Markt neu zu gestalten und eine neue Basis für die nächste Generation von Elektronik zu schaffen.“

Beeindruckender Prototyp

Plakhotnyuk wollte seit seiner Promotion an der Technischen Universität Dänemark, während der er in einem Nanotechnologie-Reinraum arbeitete, eine Lösung zur Vereinfachung der Mikro- und Nanofabrikation entwickeln. „Bestehende Mikro- und Nanofabrikationsmethoden sind sehr komplex und kapitalintensiv, risikoreich und zeitaufwändig. Unsere Technologie soll das ändern“, erklärt er. Gemeinsam mit den Mitbegründern Ivan Kundrata und Julien Bachmann entwickelte er die Technologie. Letztes Jahr haben sie damit begonnen, die ersten atomaren Schichtmuster zu drucken. Die Finanzierung aus dem ATLANT3D-Projekt ermöglichte es ihnen, drei weitere Teammitglieder in Teilzeit einzustellen, die Machbarkeitsstudie für die Wirtschaftlichkeitsberechnung durchzuführen und die Nanofabricator-Prototypmaschine fertigzustellen, die im Juni 2019 zum Patent angemeldet wurde. Im Januar starteten sie ihr erstes Pilotprojekt mit mehreren Technologieunternehmen der Fortune 500. Der Prototyp der Maschine beeindruckte die Kunden insbesondere durch seine Fähigkeit, Atomlagen direkt auf jedes gewünschte Substrat mit seitlichen Auflösungen im Mikromaßstab zu drucken. Er bot die Möglichkeit zum Bedrucken von bis zu 450 Materialien sowie Materialien wie Metalle, Oxide und Halbleiter zu kombinieren. „Unsere Kunden haben uns sehr positive Rückmeldungen gegeben und sind bereit, unsere Technologie in ihren Produktentwicklungszyklus zu implementieren. Wir suchen jetzt nach weiterem Kapital, um unsere laufende Produktentwicklung zu unterstützen“, so Plakhotnyuk. Die Maschine wird als ATLANT3D NanofabricatorTM vermarktet, inspiriert von der futuristischen Vision des Journalisten der Radio Times, James Burke, der untersuchte, wie ein Nanofabricator das Leben verändern würde. Während sich das Unternehmen zunächst auf den Markt für MEMS- und Sensoranwendungen konzentrieren wird, könnte der Nanofabricator auch die Prototyperstellung für mehrere Mikro- oder Nanogeräte und -systeme beschleunigen. Dies kann zu einem Bruchteil der derzeitigen Kosten erfolgen und Zeit, Risiken und Produktionsverschwendung senken. Auch die Anpassung beim Testen neuer Ideen und Produkte auf atomarer Ebene wird dadurch möglich. Das ATLANT Start-up prognostiziert für das nächste Jahr seine ersten Gewinne. Die EU-Finanzierung hat sich für das junge Unternehmen in einem kapitalintensiven Sektor als maßgeblich erwiesen. „Deep-Tech-Start-ups sind risikoreiche Unternehmen, die langfristige Unterstützung und Kapital benötigen, insbesondere weil sie in einem frühen Stadium eine niedrige Bewertung aufweisen“, fasst Plakhotnyuk zusammen.

Schlüsselbegriffe

ATLANT3D, Mikro- und Nanofabrikation, dreidimensionales Drucken, atomare Schichtmuster, Nanofabricator, mikroelektromechanische Systeme, MEMS

ATomic LAyer NanoprinTer, for rapid micro- and nanoprototyping of complex multi-material 2D/3D structures with high-resolution

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Beeindruckender Prototyp

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