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Neues Mikro-3D-Druckverfahren eröffnet völlig neue
Dimensionen bei der Herstellung mikroskopisch kleiner
Metallstrukturen
Bild: Alain Reiser
ZÜRICH / GLATTBRUGG | 20. Januar 2016
Mit einem neuartigen Mikro-3D-Druckverfahren können Wissenschaftler erstmals
winzige und komplexe Metallbauteile auf einfache Weise direkt herstellen. Die dazu
verwendete FluidFM® Technologie haben Forscher der ETH Zürich vor Jahren für die
biologische Forschung konzipiert und nun für einen ganz anderen Anwendungsbereich
erfolgreich weiterentwickelt. Das ETH Zürich Spin-off Cytosurge AG bereitet das neue
3D-Druckverfahren nun für den kommerziellen Einsatz vor, um dieses zeitnah an
interessierte Kunden in verschiedensten Märkten zugänglich zu machen.
Auf dem Markt sind bisher keine zufriedenstellenden Lösungen für den direkten 3D-Druck
von Mikro- und Nanostrukturen aus Metall verfügbar. Bei den meisten bestehenden
Methoden können Metallstrukturen nur in einem indirekten, mehrstufigen Arbeitsprozess
realisiert werden. Alternative Technologien basieren zudem oftmals auf der selektiven
Verschmelzung hochreaktiver Mikropartikel - ein Prozess, der höchste
Sicherheitsanforderungen voraussetzt und deshalb entsprechend kostspielig ist.
Wissenschaftler der ETH Zürich entwickelten nun auf Basis der FluidFM® Technologie ein
völlig neues Verfahren für den Mikro-3D-Druck. Damit ist es möglich, auf einfachste Weise
und in einem einzigen Arbeitsschritt winzige - auch überhängende Strukturen herzustellen. In Zukunft könnten damit zum Beispiel komplexe Uhrenbestandteile oder
Mikrowerkzeuge für die Schlüssellochchirurgie hergestellt werden. Dr. Pascal Behr,
Mitgründer und CEO von Cytosurge, meint dazu: «Die entwickelte 3D-Druckmethode
eignet sich für Verwendungen in den verschiedensten Märkten. Erste Anwendungen sehen
wir gegenwärtig vor allem in der Uhren- und Halbleiter-Industrie, sowie der
Medizinaltechnik.» Dank der aktuellen Trends zur kontinuierlichen Miniaturisierung und
der individualisierten Massenfertigung sowie immer kürzeren Entwicklungs- und
Produktionszyklen kommt die neue FluidFM® basierte 3D-Drucktechnologie genau zum
richtigen Zeitpunkt. «Das neue Verfahren bietet unseren Kunden interessante
Wachstumspotenziale und Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung.» wie Behr weiter
ausführt.
Zentraler Bestandteil von FluidFM® ist eine bewegliche, an eine Blattfeder gekoppelte
Nanopipette, die äusserst präzise steuerbar ist. Im Unterschied zu einer normalen Pipette
wird bei FluidFM® zudem die Kraft, die die Pipette auf eine Oberfläche ausübt, mit
höchster Auflösung gemessen und kontrolliert. Die Technologie ist im Life Science Bereich
bereits gut etabliert und bietet Cytosurge ein solides Fundament für weiteres Wachstum in
neuen Märkten, in denen mikroskopische Metallstrukturen von Bedeutung sind.
Aktuell laufen bei Cytosurge Entwicklungen, um die neuartige 3D-Drucktechnologie mit
den existierenden Produkten möglichst zeitnah interessierten Forschungsgruppen in der
Industrie und an Universitäten zugänglich zu machen. Weiter plant das Unternehmen die
Entwicklung einer eigenständigen Produktlinie für industrielle Anwendungen. Cytosurge
bekundet in diesem Zusammenhang ein hohes Interesse an Kooperationen mit etablierten
Industriepartnern sowie potenziellen Investoren zur Beschleunigung der Entwicklungen.
FluidFM basierte 3D-Drucktechnik – Elektrochemische Reaktion an der Pipettenspitze
Im neu entwickelten System befindet sich eine Kupfersulfat-Lösung in der Pipette mit nur
300 Nanometer Öffnung. Wird nun eine Spannung angelegt, kommt es an der
Pipettenspitze zu einer elektrochemischen Reaktion: Das aus der Pipette austretende
Kupfersulfat reagiert zu festem Kupfer, das auf einer Grundplatte aus Gold zu wachsen
beginnt und der Bewegung der Pipette folgt.
«Nicht nur Kupfer, sondern auch andere Metalle liessen sich damit drucken», sagt Dr.
Tomaso Zambelli, Privatdozent und Gruppenleiter am Labor für Biosensoren und
Bioelektronik der ETH Zürich. «Und selbst für den 3D-Druck von Polymeren und
Verbundmaterialien würde sich FluidFM® eignen.»
Ein bedeutender Vorteil der neuen Methode gegenüber anderen Mikro-3D-Druckverfahren
ist, dass die Kräfte gemessen werden können, die auf die Pipettenspitze einwirken. «Dieses
Signal können wir als Feedback nutzen. Im Gegensatz zu anderen Systemen erkennt
unseres, welche Bereiche des Objekts bereits gedruckt sind», sagt Luca Hirt, ETH
Doktorand und Erfinder des neuen Druckverfahrens. «Dies erlaubt es, den Druckprozess zu
automatisieren und zu skalieren.»
Über Cytosurge AG
Die Firma Cytosurge AG wurde 2009 als Spin-off der ETH Zürich gegründet. Das
Unternehmen entwickelt und vertreibt erfolgreich wissenschaftliche Messinstrumente und
Robotik-Systeme, basierend auf der patentierte FluidFM® Technologie. 2012 wurde das
Unternehmen für die Entwicklung und Markteinführung von FluidFM® mit dem
renommierten ZKB Pionierpreis Technopark ausgezeichnet. Die Produkte von Cytosurge
ermöglichen vielfältige Anwendungen in den Bereichen Materialwissenschaften, Physik und
Biologie. Insbesondere für die Arbeit mit einzelnen, lebenden Zellen bietet FluidFM®
erhebliche Vorteile gegenüber klassischen Verfahren. Ein passioniertes Team mit Experten
verschiedenster Disziplinen verfolgt konsequent das Ziel, ihren Kunden mittels innovativen
Produkten die bestmögliche Lösung zu bieten und damit die Spitzenforschung in den
verschiedensten Bereichen mitzugestalten.
Quellenangaben: Cytosurge AG | ETH Zurich | Advanced Materials
Kontakt & Information
Dr. Pascal Behr, CEO
Sägereistrasse 25
8152 Glattbrugg
Schweiz
Tel: + 41 44 533 14 50
Fax: + 41 44 533 14 59
[email protected]
www.cytosurge.com

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