23.07.2024
FRISCH GEDRUCKT

UpNano: Zellen-Druck-Startup druckt nun Formteile aus Quarzglas

Das Wiener Startup UpNano launcht ein neues 3D-Druckverfahren in Zusammenarbeit mit einem deutschen Branchenspezialisten. Zuletzt machte es mit dem Druck lebender Zellen auf sich aufmerksam.
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UpNano (c) UpNano

2021 schrieb es schon Schlagzeilen – damals mit der Neuerung, lebende Zellen aus einem 3D-Drucker zu drucken – brutkasten berichtete. Gegründet wurde es im September 2018 als Spinoff der TU Wien. Nun launcht das Wiener Startup UpNano ein neues Herstellungsverfahren für 3D-gedruckte Objekte aus Quarzglas. Damit soll es möglich sein, hochpräzise Formteile im Millimeter- und Zentimeter-Bereich herzustellen.

Partnerschaft mit deutschem Spezialisten

UpNano und das deutsche Unternehmen Glassomer haben ein schnelles 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem Quarzglasbauteile auch glatt hergestellt werden können – und zwar im Millimeter- und Zentimeter, teilweise sogar im Nanometer-Bereich.

Das Verfahren basiert auf einem von der Glassomer GmbH aus dem deutschen Freiburg entwickelten Material. Mittels Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) wurde es unter Verwendung der hochauflösenden NanoOne-Drucker von UpNano modifiziert. Nach Angaben des Wiener Startups zählen die 2PP 3D-Drucker zu den „schnellsten kommerziell erhältlichen“ auf dem Markt. Gedruckt werden können über 15 Größenordnungen, heißt es.

Der Prozess sei anspruchsvoll – gerade deshalb, weil Quarzglas (SiO2) einen „außergewöhnlich hohen Schmelzpunkt hat“, so das Startup. Die bisher einzigen möglichen Methoden basierten auf nicht kommerziell erhältlichen Geräten. Bisher musste man Glasfasern mit Laserstrahlen schmelzen, was häufig zu rauen Oberflächen der Endprodukte führte.

Drei Schritte im Prozess

„Es handelt sich um einen Prozess in drei Schritten“, erklärt Markus Lunzer, Teamleiter von Materials & Application bei UpNano. „Der erste Schritt besteht darin, die gewünschte Struktur zu entwerfen und zu drucken und dabei alle Vorteile des 2PP 3D-Drucks zu nutzen. Der zweite Schritt ist das Entfernen des organischen Bindematerials, gefolgt von einem Hochtemperatur-Sinterprozess, dem dritten Schritt.“

Das Herzstück des 3D-Druckverfahrens ist das neu entwickelte Nanokomposit namens „UpQuartz“. Es enthält neben SiO2-Nanopartikeln eine speziell entwickelte Polymermatrix, die den 2PP 3D-Druck des Komposits überhaupt erst ermöglicht.

Anwendbar in Maschinenbau, Chemie und Medizin

„Dieses von uns entwickelte innovative Produktionsverfahren“, so Lunzer, „eignet sich ideal für größere 3D-gedruckte Glasteile, die eine hohe Auflösung und Präzision erfordern, in den Bereichen Maschinenbau, Chemie, Medizin oder Forschung.“ Quarzglas sei insofern beliebt, als dass es gute optische Eigenschaften verspreche und biokompatibel sowie hitzebeständig sei. Damit sei es relativ breit anwendbar. UpNano habe das Verfahren bereits ausführlich getestet und angewendet: Es konnten ganzheitlich eingebettete mikrofluidische Chips sowie Wolfram- und Platin-Mikrostrukturen hergestellt werden.

Die Entwicklung der Methode zur Herstellung von Quarzglasobjekten mittels 2PP 3D-Drucks war ein gemeinsames Projekt von UpNano und Glassomer. Das deutsche Unternehmen hat bereits zuvor die Herstellung von Quarzglasobjekten durch den Einsatz von Technologien wie Softlithographie, Spritzguss und konventionellem 3D-Druck ermöglicht.

Umsatz stieg um 57 Prozent, Kundinnen auf fünf Kontinenten

Dass das Verfahren Abnehmer:innen findet, zeigt das Wiener Startup anhand seiner jüngsten Bilanz: Der Umsatz des Startups stieg im Jahr 2023 gegenüber dem Vorjahr um 57 Prozent. Kund:innen finden sich zur Zeit auf fünf Kontinenten. Darüber hinaus stattet man alle NanoOne-Drucker von UpNano mit der „patentierten adaptiven Auflösungstechnologie“ aus. Damit wird der Laserstrahl für jedes beliebige Objekt um den Faktor 10 erweitert, heißt es. Dank eigens angepasster Software-Updates, sei man in der Druckerreihe besonders zuverlässig, nahtloses Stitching zu ermöglichen.

Nun plant man auch, das Dienstleistungsangebot von UpNano zu erweitern, verrät Bernhard Küenburg, Geschäftsführer von UpNano. Details gibt es bislang noch keine.

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Lilly Eichinger, Gründerin und CEO von Satellives: Der erste Flug ihres modularen Satelliten ist für Q1 2029 geplant. | (c) brutkasten / Haris Dervisevic

Wer heute im All etwas anderes vorhat als Erdbeobachtung oder Kommunikation, stößt schnell an eine Wand. „Wenn du irgendetwas im All machen willst, egal ob Experimente, Manufacturing, Datenspeicherung oder eine Plattform für Quantenkommunikation, dann hast du keine Infrastruktur“, sagt Lilly Eichinger, Gründerin und CEO von Satellives. „Es gibt kaum Plattformanbieter.“ Bisher führe der Weg für solche Missionen im Wesentlichen über die ISS. Deren Betrieb soll 2030 enden, kommerzielle Nachfolgestationen sind in Entwicklung, aber noch keine im Regelbetrieb.

In diese Lücke will das Tullner Startup. Der Ausgangspunkt war das Ergänzungsstudium Extended Studies on Innovation am Innovation Incubation Center (i²c) der TU Wien, wo Eichinger die Idee entwickelte. Kunst und Philosophie hatte sie vor ihrem Physik- und Architekturstudium in Wien studiert.

Der Leporello-Satellit

Das Produkt ist ein flacher Satellit, der aus einzelnen Einheiten besteht: den Tiles, jede fünf Zentimeter hoch und etwa so groß wie eine Pizzaschachtel. „Es sieht aus wie Kacheln, im Grunde wie Solarpaneele, die sich im Orbit entfalten“, sagt sie. „Aber es sind keine Solarpaneele. Es sind voll funktionsfähige Satelliten.“

Der Kniff steckt im Scharnier. Die Einheiten sind verbunden und übereinander gestapelt, ähnlich einem Leporello. Gestapelt passen sie in einen handelsüblichen CubeSat-Dispenser, was die Startkosten drückt. Im Orbit entfalten sie sich zu einer langen Kette: „Wir nennen sie Mosaics Satellites.“

Ein Mosaic von Satellives | (c) Satellives

Der technische Kernclaim betrifft Energie. Pro Einheit könne man bei gleichem Gewicht viermal so viel Energie speichern wie ein durchschnittlicher CubeSat, sagt Eichinger. Der Wert beruht auf eigenen Berechnungen und ist im Flug nicht demonstriert. „Das Einzige, was es im All unbegrenzt gibt, ist Energie.“ Nur lasse sie sich kaum nutzen: Bei CubeSats sei nicht das Einsammeln das Problem, sondern der fehlende Platz für Batterien. Wer energiehungrige Missionen fliegen wolle, habe deshalb nur schlechte Optionen. „Entweder du baust einen 50-Millionen-Dollar-Satelliten, was fast niemand kann, oder du kannst es nicht.“

Dazu kommt Modularität. „Die meisten Satelliten sind One-Trick-Ponys“, sagt Eichinger. An die Plattform lassen sich dagegen Produktionsboxen andocken. Zwei Tiles würden nach ihrer Rechnung reichen, um einen kleinen 3D-Drucker dauerhaft zu versorgen und gleichzeitig als Plattform für Quantenkommunikation oder Datenspeicherung zu dienen.

Flache Satelliten an sich sind nicht neu, das räumt Eichinger ein: Starlink stapelt sie längst, weil sich so Startkosten sparen lassen. Neu sei die Kombination aus flachem Formfaktor und echter Modularität. Das Patent dafür ist nach ihren Angaben bei der WIPO und in Österreich angemeldet, zunächst bewusst auf ihren Namen und nicht auf die Gesellschaft. Ende Juli wurde es an die Gesellschaft übertragen. Ab einem gewissen Punkt, sagt sie, mache staatsnahe oder fremdgehaltene IP ein Unternehmen für Investor:innen unattraktiv.

Gegen den Hype

Rechenzentren im Orbit sind für Satellives selbst ein Zielmarkt. Beim Hype darum bremst Eichinger trotzdem. „Alle sagen: Bringt die Datenspeicher ins All, dort ist es kalt. So funktioniert das nicht.“ Kühlung sei auch oben nötig. Wäre das der einzige Punkt, sagt sie, bräuchte es den Orbit gar nicht: „Warum bringt man die Daten dann nicht in die Arktis? Dort kann man sie kühlen.“ Der größte Engpass sei das Wärmemanagement: Im Vakuum lasse sich ein Rechenzentrum nur schwer kühlen. Dazu kämen Verarbeitung und Downlink per Laserkommunikation, beides brauche kontinuierlich hohe Energie. Ein riesiges und künftig sehr relevantes Geschäftsfeld sei es dennoch.

Satellives-Gründerin Lilly Eichinger im Gespräch mit brutkasten-Chefredakteur Martin Pacher. (c) brutkasten / Haris Dervisevic

Verglühen lassen will sie nichts. „Wir planen, zu 100 Prozent nachhaltig zu operieren.“ Der übliche Wiedereintritt am Missionsende erzeuge giftige Gase. „Okay, nicht ein einzelner CubeSat. Aber wenn es eine Million sind oder zehntausend im Jahr, dann summiert sich das.“ Beschädigte Tiles sollen stattdessen über einen Reentry-Service zurückkommen und recycelt werden.

Kapitalbedarf

Firmensitz ist Tulln, weil Satellives über das AplusB-Scale-up-Programm vom accent Inkubator begleitet wird, bis Ende Januar 2027. Das Headquarter soll langfristig in Wien liegen. Das Kernteam umfasst laut Website vier Personen: neben Eichinger als CEO ein Technical Co-Founder, ein Operations Co-Founder und eine weitere Person im Bereich Operations.

Der Kapitalbedarf: rund 1,6 Millionen Euro für 18 Monate. Die Hälfte davon soll aus Förderungen und von Business Angels kommen. „Wir arbeiten da gerade wirklich zehn Stunden am Tag dran“, sagt Eichinger. Erst mit dem Geld könne man Ingenieur:innen einstellen und vom Prototyping in den echten Bau wechseln. Dazu sucht das Startup 25.000 bis 50.000 Euro für die Patentanmeldung in weiteren Ländern.

Das Ziel: zwei Einheiten, erste On-Orbit-Demonstration in Q1 2029, die bereits Pilotkund:innen bedienen soll. Das Fernziel formuliert sie größer. „Österreich kann für Space das werden, was Estland für die Digitalisierung ist. Es ist ein kleines Land, niemand hätte erwartet, dass Estland zum digitalen Hub wird. Aber sie sind es geworden, und sie rocken es.“

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