EU unterstützt 3D-Laserdrucker-Projekt für breite Anwenderschicht
Ein europäisches Forscherteam will im Rahmen eines EU-finanzierten Projekts Instrumente entwickeln, mit denen Anwender ohne Hilfe von großen Konzernen und mit deutlich geringerem finanziellen Aufwand eigene Mikrosysteme mit Strukturen im Nanometerbereich herstellen können. Das Projekt FEMTOPRINT ("Femtosecond laser printer for glass microsystems with nanoscale features") erhält von der EU eine finanzielle Unterstützung in Höhe von fast 2,5 Mio. EUR, um einen 3D-Drucker zur Herstellung dieser Mikrosysteme, die aus Glas bestehen und für den Einsatz in Forschung, Wissenschaft und Industrie bestimmt sind, zu entwickeln. Das Projekt wird durch den Themenbereich "Nanowissenschaften, Nanotechnologien, Werkstoffe und neue Produktionstechnologien" im Siebten Rahmenprogramm (RP7) gefördert. Die Partner des FEMTOPRINT-Projekts, koordiniert von der Technischen Universität Eindhoven (TUE) aus den Niederlanden, geben an, dass ihr "Femtodrucker" die Antwort ist, auf die die Anwender gewartet haben, um unter Einsatz eines Femtosekundenlasers geringer Leistung (mit einer Pulsdauer von einer Billiardstel Sekunde) 3D-Muster in Glasmaterialien zu erzeugen. Trotz der extrem kleinen Abmessungen sind Mikrosysteme einzigartig in ihrer Eigenschaft, den Funktionsumfang verschiedener Geräte zu erweitern. Üblicherweise werden im Inneren von Mikrosystemen mechanische und elektrische Komponenten gefunden, die diese kleinen Maschinen bei der Messung von Signalen und der Steuerung von Komponenten unterstützen. Beschleunigungsmesser (elektromechanische Sensoren, die die Beschleunigungskräfte messen) beispielsweise finden Anwendung in Laptops, um Festplatten vor Schäden zu schützen. Fällt der Laptop etwa vom Tisch herunter, besteht kein Grund zur Panik, da der Beschleunigungsmesser den plötzlichen freien Fall erkennt, die Festplatte abschaltet und so den Schaden begrenzt. Ein Problem ist jedoch der hohe Kostenaufwand für die Herstellung von Mikrosystemen, ein anderes, dass diese Miniaturbauteile zudem viel Energie verbrauchen und in einem speziellen Reinraum hergestellt werden müssen. Der Leiter des Projekts FEMTOPRINT, Dr. Yves Bellouard des Department of Mechanical Engineering der TUE, behauptet, dass die langsame Entwicklung dieser Mikrosysteme diesen Hindernissen geschuldet ist. Er erklärt, dass nur große Konzerne über die erforderlichen Ressourcen verfügen, diese Mikrosysteme aus den Forschungseinrichtungen in die reale Welt zu überführen. Dr. Bellouard merkt zudem an, dass eine Investition sich nur dann lohnt, wenn der Markt tatsächlich eine hohe Anzahl dieser Mikrosysteme benötigt. Am stärksten benachteiligt sind kleine, innovative Unternehmen und Anwendungsbereiche, die zu spezialisiert sind, um gegen die großen Konzerne anzukommen. Dies ist der Punkt, an dem FEMTOPRINT ins Spiel kommt: Die Partner verwenden Femtosekundenlaser, um 3D-Muster in Glas zu erzeugen. Die Eigenschaften des Glases, so die Forscher, ändern sich in den Bereichen, die dem Laserstrahl ausgesetzt sind in Abhängigkeit von der Intensität des Strahls. Die Anwender können daher den Brechungsindex des Materials, was dem Forscherteam zufolge eine wichtige optische Eigenschaft ist, ändern. Das Ergebnis ist, dass das gewählte Muster in eine Art Straßennetz für die Weiterleitung von Licht umgewandelt wird. Optische Bewegungssensoren und optische Computerchips könnten von dieser innovativen Entwicklung ebenfalls profitieren. Die Partner des FEMTOPRINT-Projekts heben hervor, dass der Laserstrahl die chemischen Eigenschaften des Glases beeinflussen kann. Das gewünschte 3D-Muster kann, im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen die Erstellung des Musters Schicht für Schicht erfolgen muss, in einem einzelnen Prozessschritt erzeugt werden. Da das Muster im Inneren des Glases erzeugt wird, erfolgt kein Kontakt mit der Luft, daher ist kein Reinraum erforderlich. Die Projektpartner hoffen, dass sie die Anlagengröße des Lasers zur Mikro- und Nanobearbeitung von Glas bis 2015 auf die Größe eines Schuhkartons reduzieren können. FEMTOPRINT, an dem französische, deutsche, niederländische, schweizerische und britische Experten teilnehmen, beabsichtigt, den Femtoprint-Laser mithilfe eines Spin-Offs auf den Markt zu bringen. Verschiedene Industriesektoren profitieren von dieser Entwicklung, darüber hinaus birgt sie auch Potenzial für einen wirtschaftlichen Erfolg.
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Schweiz, Deutschland, Frankreich, Niederlande, Vereinigtes Königreich