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.