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Start-Up des Monats: Glassomer und 3D-Druck von Glas

Auf 7. Mai 2019 von Ann-Kathrin L. veröffentlicht
glassomer

Glassomer ist ein deutsches Startup-Unternehmen aus Freiburg, welches sogennante „Glassomere“ entwickelt hat, die mit der Stereolithographie den 3D-Druck von Glas ermöglichen. Schon Anfang Januar berichteten wir über die Forschungserfolge des MIT, wo Glas mit dem FDM-Verfahren gedruckt werden konnte aber noch lange keine Produkte für unser tägliches Leben entwickeln kann. Deshalb hat sich das junge Freiburger Unternehmen entschlossen, eine eigene 3D-Glasdrucktechnologie zu entwickeln und diese Technologie auf den Markt zu bringen. Ein Meilenstein, der sie würdig gemacht hat, unser 3D-Startup des Monats Mai zu sein. Diese Woche sprachen wir mit Dr.-Ing. Frederik Kotz, der uns über die Entwicklungen von Glassomer und die Zukunft des 3D-Drucks mit Materialien wie Glassomere informiert.

Können Sie sich kurz vorstellen und uns mehr über die Entstehung von Glassomer erzählen?

Unser Startup „Glassomer“ hat ein neues revolutionäres Verfahren zur Formgebung von Glas entwickelt und patentiert. Gläser sind schwer in Form zu bringen, da sie meistens aufgeschmolzen werden – bei hohen Temperaturen ist man natürlich eingeschränkt was die Gussformen und Methoden zur Formgebung angeht. Daher haben wir spezielle Materialien entwickelt, die wir „Glassomere“ nennen und die man wie Kunststoffe formen kann: flüssige Glassomere kann man durch Hitze oder Licht härten, feste Glassomere kann man schnitzen, bohren, fräsen, prägen, um sie in Form zu bringen. Durch Erhitzen im Ofen setzen wir die Glassomere zu reinem Quarzglas um. Die Glassomer Technologie wurde in unserer Arbeitsgruppe, dem NeptunLab, entwickelt und unsere Veröffentlichungen zum Thema haben sofort für Interesse aus den verschiedensten Industrien geführt. Es kamen immer wieder Anfragen für sehr spezielle Bauteile aus Glas, die man bis jetzt nicht herstellen kann. Da wurde unser Ehrgeiz geweckt aus unserer Technologie ein Produkt zu machen.

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Das Glassomer Team

 Können Sie erklären, wie Ihr Nanokomposit funktioniert?

 Unser Nanokomposit (die „Glassomere“) bestehen aus einem sehr hohen Anteil ausfeinsten Glaspulvers in einem Bindemittel aus Kunststoff. Durch das Bindemittel, verhalten sich die Materialien wie Kunststoffe und können auch wie Kunststoffe bearbeitet werden. Erst nach der Bearbeitung kommen die Bauteile in den Ofen und werden in Glas umgewandelt. Dabei wird der Kunststoff entfernt und die Glaspulver zu einem transparenten Glasbauteil verbunden, ein Prozess, den man „sintern“ nennt. Da hierbei nicht so hoch geheizt wird, wie beim Schmelzen, verlaufen die Bauteile im Ofen nicht sondern behalten ihre Form. Die gesinterten Glasbauteile sind chemisch und physikalisch nicht von kommerziellem Quarzglas zu unterscheiden.

 Inwiefern lässt sich eine Verbindung zum 3D-Druck herstellen?

 Das Bindemittel ähnelt einem 3D Druck Harz, d.h. es ist flüssig und photohärtend und lässt sich somit auch in kommerziellen Stereolithographiedruckern verarbeiten. Am Druckprozess ändert sich nichts, aber nach dem erfolgten Druck kann man das Bauteil in den Ofen legen und zu transparentem Glas umwandeln.

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Glasstrukturen in Submikronauflösung. Bildnachweis: Glassomer

Für welche Anwendungen kann man Glassomer verwenden?

Anwendung findet die Technologie beispielsweise zur Herstellung hochintegrierter mikrofluidischer Chemiereaktoren oder zur Herstellung kompakter Optiken. Wir bekommen aber auch viele Anfragen aus dem Bereich der Medizintechnik, Automobil- und Schmuckindustrie.

Was sind die größten Herausforderungen beim 3D-Druck von Glas? Wie schafft ihr es diese zu überwinden?

Die Herausforderungen beim Druck sind bei unserem Ansatz die gleichen, die man bei der Stereolithographie immer hat: wie entferne ich überschüssiges Harz, wie härte ich nach, wie spüle ich feine Strukturen frei ohne die Oberfläche anzugreifen, was sind die besten Druckparameter für hohe Auflösungen. Hier unterscheidet sich der Prozess nicht vom klassischen Druck mit gängigen Harzen. Bei der anschließenden Umsetzung zu Glas im Ofen besteht die Kunst darin, den Kunststoff aus dem Inneren zu entfernen, ohne das Bauteil zu sprengen. Hierzu haben wir dem Bindemittel noch weitere Stoffe zugesetzt, die dafür sorgen, dass das Bindemittel in mehreren Schritten, kontrolliert entweichen kann.

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Der Druck von Glas ist so einfach wie das Modellieren mit Polymer-Harzen. Bildnachweis: Glassomer

Was sind die Vorteile des 3D-Drucks mit Glas?

Glas ist aus der modernen Gesellschaft nicht wegzudenken, Internet, Smartphones, Mikrooptik, all das ist ohne Glas nicht möglich. Gläser haben ganz andere Eigenschaften als Kunststoffe, z.B. hinsichtlich optischer Transparenz, Haptik oder Lebensdauer, sind sie Kunststoffen überlegen. Zudem kann man Sie sehr einfach recyclen. Auch bei Glas geht der Trend hin zu kleinen Strukturen. Klassisch werden Gläser durch Ätzen oder Schleifen geformt – dadurch sind die herstellbaren Formen stark beschränkt. 3D Druck, und vor allem auch Mikro-3D Druck, macht völlig neue Formen zugänglich und kann so neue Anwendungsfelder für Glas erschließen.

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Bildnachweis: Glassomer

Was sind die zukünftigen Projekte von Glassomer?

Wir suchen momentan nach geeigneten Partnern aus der Industrie, die unsere Vision von der Glasfertigung der Zukunft teilen. Auf lange Sicht werden wir eine mittelgroße Fertigung und Entwicklungsabteilung aufbauen, die die Technologie weiterentwickelt aber auch Produkte herstellt.

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