Nano-3D-Drucker - Upgrade

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514482407

Der 2014 an der Hochschule München implementierte nano-3D-Drucker wird derzeit in mehreren Forschungsprojekten im Bereich optischer Technologien, Biofabrikation und Mikrofluidik eingesetzt. Als erste Generation von nano-3D-Druckern (2-Photonen- Polymerisation) besitzt er zwar eine hohe räumliche Auflösung von etwa 0,1 μm aber auch eine sehr geringe Schreibgeschwindigkeit. In der Regel dauern die nano-Drucke viele Stunden. Bei komplizierten Objekten sind mehrere Tage nicht ungewöhnlich. Im Bereich Biofabrikation limitiert das nicht nur die Anzahl der Druckerzeugnisse und damit die Anzahl der möglichen Experimente, sondern schließt die Herstellung komplexer 3D-Strukturen aus biologischen Materiealien wie z.B. Proteinen der extrazellulären Matrix (ECM) von vorne herein aus, da die verwendeten Bio-Resins Druckzeiten von mehreren Tagen nicht erlauben. Im Bereich optische Technologien konnte beispielsweise gezeigt werden, dass eine Vortex mit 50 μm Durchmesser die optischen Anforderungen erfüllt. Um die Vortex als optisches Element einsetzen zu können, müsste diese einen Durchmesser von 500 μm haben. Deren Druckzeit läge bei weit mehr als einer Woche pro Bauteil. Bei dieser Druckdauer besteht die Gefahr, dass die Fotolacke degenerieren, was einerseits die Druckqualität negativ beeinflusst aber auch andererseits die verwendeten Objektive beschädigen. Ein Upgrade des nano-3D-Druckers mit einem Galvo-Scankopf beschleunigt die Prozesse um zwei bis drei Größenordnungen. Somit reduziert sich die Druckdauer auf wenige Minuten. Damit vergrößert sich nicht nur die Anzahl der möglichen Experimente, die durchgeführt werden können. Gleichzeitig können größere Objekte im Bereich von mehreren hundert Mikrometern bei gleicherbleibender Oberflächenqualität hergestellt werden, was beispielsweise neue optische Anwendungen eröffnet. Außerdem können mit dem beantragten Upgrade auch komplexe 3D-Gerüststrukturen aus Proteinen für die Biofabrikation hergestellt werden. Am MPI für Biochemie in Martinsried konnte dies in einer Machbarkeitsstudie gezeigt werden. Detaillierte Untersuchungen sind dort jedoch nicht möglich, da der Zugriff auf den dortigen nano-3D-Drucker für nicht MPI-Angehörige stark eingeschränkt ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Nano-3D-Drucker - Upgrade
• Gerätegruppe: 0910 Geräte für Ionenimplantation und Halbleiterdotierung
• Antragstellende Institution: Hochschule für angewandte Wissenschaften München
• Leiter: Professor Dr. Matthias Rebhan