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#3DStartup: xolo und der volumetrische 3D-Druck

Am 16. März 2021 von Isabell I. veröffentlicht
xolo

Im vergangenen Dezember haben wir den kompakten 3D-Drucker xube vorgestellt, der in der Lage ist, Teile in nur wenigen Sekunden im volumetrischen Druckverfahren zu drucken. Xolo ist das junge Unternehmen hinter dieser Innovation. Das in Deutschland ansässige Unternehmen beabsichtigt, mit der traditionellen Photopolymerisation zu brechen, indem es sich von dem Ansatz des Schicht-für-Schicht-Drucks entfernt. Xolo arbeitet mit Xolographie, das heißt es werden unterschiedliche Initiatoren und zwei Arten von Wellenlängen verwendet, um das Harz zu härten. Das Ergebnis? Ein viel schnellerer Herstellungsprozess, eine glattere Oberfläche und mehr Möglichkeiten in Bezug auf die Materialien. Wir haben uns mit einem der Gründer von xolo, Dirk Radzinski, unterhalten, um mehr über diese Technologie und ihre Vorteile zu erfahren.

3DN: Können Sie sich selbst und Ihre Verbindung zum 3D-Druck vorstellen? Wie ist xolo entstanden?

Ich bin einer der Mitbegründer des Unternehmens, das etwa eineinhalb Jahre alt ist. Keiner der drei Gründer hat zuvor in der 3D-Druckbranche gearbeitet. Stefan Hecht ist Professor für Chemie an der Universität Aachen und Direktor des Leibniz-Instituts für Interaktive Materialien. Er ist Experte für Fotoschalter. Martin Regehly ist Professor für Physik in Brandenburg und ehemaliger Gründer und Geschäftsführer einer wissenschaftlichen Kamerafirma. Ich selbst bin als Serienunternehmer tätig, der Unternehmen im Bereich der Technologie und der Wissenschaft gründet und verkauft. Stefan, Martin und ich sind schon seit langer Zeit befreundet und wir wussten, dass wir etwas gemeinsam auf die Beine stellen möchten. Aber es hat viele Jahre gedauert, bis wir 2017 auf einen Artikel der Lippert Group gestoßen sind und so unsere Geschäftsidee erhalten haben: Diese haben eine neue volumetrische Darstellung beschrieben. Der Grundgedanke war es, kein Bild anzeigen zu lassen, sondern ein Photopolymer mit einem vergleichbaren Aufbau zu polymerisieren. Das fehlende Glied hierbei waren die Moleküle, die das Ganze möglich machen können. Wir haben sie von Grund auf neu gebaut und eine neue Klasse von Fotoschalter-Initiator-Molekülen entwickelt.

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Die Mitbegründer des Start-ups (Bildnachweis: xolo)

3DN: Wie funktioniert die Xolographie?

Xolographie ist ein zweifarbiges, volumetrisches 3D-Druckverfahren. Wie bei der Stereolithografie wird Licht zur Polymerisation eines Harzes verwendet. Wenn Sie jedoch Licht in einen Bottich mit transparentem Harz und Initiatoren (wie bei der Stereolithografie) projizieren würden, würde die Aushärtung entlang des gesamten Lichtwegs erfolgen. Deshalb fügen SLA/DLP-Drucker ihren Harzen Absorber hinzu. In der Xolographie haben wir einen neuen Typ von Initiator entwickelt, der nicht aushärtet, wenn er von Licht mit nur einer einzigen Wellenlänge getroffen wird. Es benötigt zwei verschiedene Wellenlängen, um den Polymerisationsprozess zu starten. Zur Aushärtung kommt es überall, wo sich das blaue und rote Licht kreuzen und die beiden Strahlen den Initiator etwa zur gleichen Zeit treffen.

3DN: Mit welchen Materialien ist Ihre Maschine kompatibel?

Im Allgemeinen arbeitet die Maschine mit der gleichen Art von Fotolack, die Sie in herkömmlichen SLA/DLP-Druckern verwenden. Allerdings arbeitet die Xolografie am anderen Ende des Spektrums, was die Viskosität betrifft. SLA/DLP-Drucker benötigen eine sehr niedrige Viskosität, damit das Harz schnell genug zwischen Bauplatte und Druckfenster fließen kann. Wir verwenden hochviskose Harze, um das Absinken der Objekte während des Drucks zu verhindern und, um jegliche Art von Stützstrukturen zu vermeiden. Das eröffnet eine neue Materialwelt. Wir stehen erst am Anfang: Plötzlich können Materialien, die ursprünglich nicht im 3D-Druck hergestellt werden konnten, mit der Xolografie gefertigt werden. Wir hoffen, diese markanten Unterschiede bald demonstrieren zu können.

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Die xube-Maschine verwendet hochviskose Harze (Bildnachweis: xolo)

3DN: Was sind die Hauptvorteile Ihres volumetrischen Druckers?

Im Vergleich zu anderen Harzdrucktechnologien, die Licht zur Aushärtung eines Photopolymers verwenden, zeichnet sich die Xolografie durch drei Hauptmerkmale aus: Erstens ist sie viel schneller. Es gibt keine Bewegung der Druckplatte und die Aushärtung muss nicht abgeschlossen sein, bevor man zur nächsten auszuhärtenden Schicht übergeht. Zweitens ist bei der Xolografie die Oberfläche glatter. Wir streben an, Bauteile in optischer Qualität ohne Polieren zu drucken. Dies ist mit keiner der heute existierenden Technologien möglich. Und drittens sind die Materialien unterschiedlich und haben daher ein großes Potential, die gewünschten Eigenschaften in der Fertigung zu zeigen. Die Xolographie verwendet sehr zähflüssige Harze. Dies ist bei der Stereolithografie nicht möglich, da das Harz schnell zwischen der Walze und dem Druckfenster fließen muss. Eine höhere Viskosität bedeutet, dass die Ketten der Moleküle länger sind und wir stärkere und haltbarere Objekte herstellen können.

Es gibt noch viele weitere Vorteile. Sie können z. B. Objekte innerhalb von Objekten bis hin zu ganzen Maschinen drucken, wenn Sie Voxel innerhalb eines Volumens frei ansprechen können. Bei einem normalen Harzdrucker benötigen Sie Stützen, um Ihr Objekt in Position zu halten. Beim volumetrischen Druck hingegen unterstützt das Harz das Objekt.

3DN: Was sind die zukünftigen Projekte von xolo?

Wir wollen das Jahr 2021 nutzen, um mit führenden Forschungsgruppen auf der ganzen Welt zusammenzuarbeiten. Wir wollen 20 xubes an die Forschung verkaufen und ihnen helfen, Ideen zu verwirklichen, die mit dem herkömmlichen Schicht-für-Schicht-Druck nicht möglich sind. Auch in der Prozesstechnik müssen wir noch viel lernen. Kunden wollen Lösungen – keine Technologie. Wir sind ein sehr junges Unternehmen und hatten bisher nicht viel Handlungsspielraum. Das bedeutet, dass wir keine Zeit hatten, uns mit Bereichen wie Reinigung, Nachbearbeitung, Materialvielfalt usw. zu beschäftigen. Wir wollen uns auch den Bioprinting-Markt genau ansehen, da sich die Xolographie sehr gut für den Druck von Hydrogelen mit hoher Auflösung eignet. Es ist ein guter Ausgangspunkt für Organs-on-a-Chip und andere Anwendungen im biologischen Bereich. Im Jahr 2022 möchten wir in den spezialisierten vertikalen Markt einsteigen.

Ein mit dem xube 3D-gedrucktes Teil  (Bildnachweis: xolo)

3DN: Was möchten Sie unseren Lesern noch mitteilen?

Wir haben unsere erste wissenschaftliche Arbeit im Dezember 2020 veröffentlicht. Zeitgleich haben wir unsere neue Website gestartet. Seitdem haben wir Tausende von Reservierungen für den xube – unser erstes Produkt – erhalten. Offen gestanden haben wir schlecht kommuniziert, denn bei dem xube handelt es sich um einen experimentellen Drucker, der nur zu Forschungszwecken eingesetzt wird. Wir entschuldigen uns bei allen Menschen, die auf einen Drucker gehofft haben, der nicht einen ganzen Tag für ein Teil braucht, sondern das Gewünschte in Minuten druckt. Nichtsdestotrotz sind diese Nachrichten von Einzelpersonen sehr ermutigend und geben uns Motivation, schneller zu arbeiten und Fortschritte zu leisten.

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