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TU Dresden entwickelt Nano-3D-Drucker für Smartphone-Linsen

3D-Drucker. Foto: Heiko Weckbrodt

3D-Drucker. Foto: Heiko Weckbrodt

„Heteromerge“-Team um Robert Kirchner plant Ausgründung

Dresden, 23. August 2021. Forscher der Technischen Universität Dresden (TUD) haben unter dem Codenamen „Heteromerge“ neuartige Nano-3D-Drucker entwickelt, mit denen sich Objektivlinsen für Smartphones und andere Mikrostrukturen zügig produzieren lassen. Das dreiköpfige Team um Dr. Robert Kirchner vom TU-Institut für Halbleiter und Mikrosystemtechnik will diese Technologie bis Ende 2022 perfektionieren und dann ein Unternehmen ausgründen, das die Erfindung vermarktet.

Diese Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme zeigt ein 150 Mikrometer hohes Modell der Dresdner Frauenkirche, erzeugt mit dem neuen 3D-Nanodrucker der TU Dresden. Aufnahme:  Robert Kirchner / Heteromerge, TUD

Diese Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme zeigt ein 150 Mikrometer hohes Modell der Dresdner Frauenkirche, erzeugt mit dem neuen 3D-Nanodrucker der TU Dresden. Aufnahme:
Robert Kirchner / Heteromerge, TUD

Einsatz auch in Medizintechnik und Laserindustrie möglich

Mit den neuen 3D-Drucksystemen lassen sich aber nicht nur winzige und fehlerfreie Weitwinkel- oder Teleobjektive für Handys herstellen. Interessant sei die Technologie auch für die optischen Kommunikation, für verbesserte medizinische Endoskope, bei denen die Linsen gleich auf die Leichtleiter gedruckt werden, und für die Laserindustrie, ist Robert Kirchner überzeugt. Zunächst soll das geplante Unternehmen die Technik als Erweiterungsoption an große Systemhersteller verkaufen, später aber auch komplette eigene Geräte herstellen, kündigte der Heisenberg-Forschungsgruppenleiter an.

Ausgangspunkt war eine Lücke in den Profilen moderner 3D-Drucker: Die können heute problemlos millimetergroße Strukturen erzeugen, teils auch noch etwas feiner arbeiten. Doch die Nano-Welt ist bisher noch Lithografieanlagen der Chipindustrie, Elektronenstrahl-Schreibern und ähnlichen Spezialgeräten vorbehalten.

UV-Photonen härten die Kunststoffschichten

Die Dresdner Mikrosystem-Experten haben nun aber eine Lösung gefunden, um auch Strukturen bis hinab zu 100 Nanometer (Millionstel Millimeter) per 3D-Druck in vertretbarer Geschwindigkeit herzustellen. Dafür setzen sie ein spezielles Multiphotonen-Mikroskop als 3D-Druckkopf ein. Dieser Kopf hängt in flüssigem Kunststoff und kann dann schichtweise mit ultravioletten Strahlen (UV) das Material in der gewünschten Form aushärten. Um eine neue Kunststoffart – zum Beispiel für die nächste Linsenebene – einzusetzen, wird die alte Flüssigkeit automatisch abgesaugt und durch anderen Flüssigkunststoff aus einer neu eingesteckten anderen Kassette ersetzt – und der Druckprozess kann weitergehen. „Bisher war das nur durch aufwendige Umbauten möglich“, erklärt Robert Kirchner. „Unsere Lösung beschleunigt den Wechsel auf zehn Minuten, perspektivisch wollen wir auf eine Minute kommen.“

Autor: Heiko Weckbrodt

Quelle: Interview Kirchner / TUD