Wie sich die Additive Fertigung von Glas auf verschiedene Branchen auswirkt – Interview mit Nobula CEO Chunxin Liu

Das schwedische Unternehmen Nobula wurde mit der Vision gegründet, den 3D-Druck von Glas schnell, kostengünstig und energieeffizient zu machen. Als Spin-off des Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm ermöglicht die unternehmenseigene Direct Glass Laser Deposition Technologie (DGLD) die Herstellung von komplexen Produkten aus Glas. In einem Interview mit 3Druck.com erklärt CEO und Mitgründer Chunxin Liu, warum der 3D-Druck von Glas derzeit eine Welle von Innovationen auslöst, indem die einzigartigen Eigenschaften des Materials zur Entwicklung komplexer Komponenten und Geräte genutzt werden.

Die Nachfrage nach komplexen Produkten aus Glas steigt in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Optik und der Medizin kontinuierlich an. Nobula bietet eine Komplettlösung mit 3D-Druckern, Filament und Software zur Herstellung von Teilen mit einer hohen Auflösung zwischen 10 μm und 0,5 mm. Der Drucker arbeitet bei einer Temperatur von 2000 °C und verwendet speziell entwickeltes Glasfilament, um die Flexibilität und Kontinuität des Druckprozesses zu maximieren.

Zu den wichtigsten Anwendungen gehören Mikrolinsen, Mikrofluidik, Lab-on-a-Chip, Organ-on-a-Chip, Glasfaseroptik und Kunst neben anderen Bereichen. Darüber hinaus ermöglichen die innovativen Mehrkomponenten-Filamente eine breite Palette weiterer Anwendungen.

Interview mit CEO Chunxin Liu

In einem Interview mit 3Druck.com erklärt CEO und Mitgründer Chunxin Liu, warum der Fortschritt im Bereich der additiven Fertigungsverfahren für Glas verschiedene Branchen verändert und geht auf mögliche aktuelle und zukünftige Anwendungen ein.

Welche Bedeutung hat Ihrer Meinung nach Glas als Werkstoff in der Additiven Fertigung? 

Die Bedeutung von Glas in der Additiven Fertigung, insbesondere durch die Direct Glass Laser Deposition Technologie (DGLD®), hat in zahlreichen Branchen große Auswirkungen, da es einzigartige Eigenschaften besitzt und komplexe Probleme lösen kann, die früher als unmöglich galten. 

Die optische Klarheit und Transparenz von Glas ist für die Präzisionsoptik in Bereichen wie Telekommunikation und Gesundheitswesen von entscheidender Bedeutung, da es die Herstellung von Linsen, Prismen und fortschrittlichen Bildgebungsgeräten verbessert. Seine chemische Beständigkeit und Biokompatibilität sind in den Biowissenschaften und in der Medizin unerlässlich und unterstützen die Entwicklung von Mikrofluidiksystemen, Lab-on-a-Chip-Geräten und biokompatiblen Implantaten, die chemisch reaktiven Umgebungen standhalten. Darüber hinaus eignet sich die thermische Stabilität von Glas perfekt für Hochtemperaturanwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie und gewährleistet die Leistung von Komponenten unter extremen Bedingungen. Diese Eigenschaften erleichtern fortschrittliche Anwendungen in der Photonik, wie z. B. neuartige Glasfasern und photonische Geräte, und in der Medizin, wo sie maßgeschneiderte Implantate ermöglichen und die Lab-on-a-Chip-Technologien für die Forschung in der Arzneimittelforschung und Diagnostik beschleunigen. 

Die Additive Fertigung von Glas setzt eine regelrechte Welle an Innovationen in Gang und nutzt die einzigartigen Eigenschaften von Glas zur Entwicklung komplexer Komponenten und Geräte. Die Fortschritte in der Additiven Fertigung von Glas verändern viele Bereiche und zeigen, wie vielseitig Glas ist und welche transformierenden Kräfte in der Additiven Fertigung stecken.

Die Additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. Welche Innovationen oder technologischen Durchbrüche halten Sie für besonders wichtig für den Industriesektor?

Die Einführung neuartiger Materialien wie Glas, Keramik und Biomasse in die Additive Fertigung hat neue Märkte und Anwendungen erschlossen. Die Möglichkeit, mit Materialien wie Glas zu drucken, bedeutet einen Sprung hin zu vielfältigeren und komplexeren Fertigungsmöglichkeiten, wodurch die Herstellung von Komponenten und Geräten ermöglicht wird, die zuvor unmöglich waren. 

Die Integration von KI in das generative Design hat die Iteration von Anwendungen in der Additiven Fertigung erheblich beschleunigt. KI kann Entwürfe im Hinblick auf bestimmte Kriterien wie Gewichtsreduzierung, Materialeinsatz oder strukturelle Festigkeit viel schneller und effizienter optimieren als herkömmliche Methoden. Durch den Einsatz von KI können Designer und Ingenieure einen riesigen Designraum erforschen, um optimale Lösungen zu finden, die mit konventionellen Designansätzen möglicherweise nicht zu finden sind.

Die Entwicklung der Additiven Fertigung hin zur Massenproduktion hat die Branche grundlegend verändert. Früher wurde der 3D-Druck aufgrund höherer Kosten und langsamerer Produktionsraten vor allem für die Herstellung von Prototypen verwendet. Die Fortschritte in der Maschinentechnologie, den Druckverfahren und der Materialwissenschaft haben jedoch zu einer erheblichen Senkung der Stückkosten bei der Herstellung in großem Maßstab geführt. Diese Verlagerung hin zur Massenproduktion hat die Additive Fertigung für ein breiteres Spektrum von Produkten und Branchen zu einer praktikablen und kostengünstigen Alternative zu herkömmlichen Fertigungsverfahren gemacht. Die Fähigkeit, große Mengen effizient zu produzieren, trägt nicht nur zur Demokratisierung der Fertigung bei, sondern auch zur Nachhaltigkeit, indem Abfall reduziert und der Materialverbrauch optimiert wird.

Erst Corona und die nun hohe Inflation stellen die gesamte Branche vor große Herausforderungen. Wie wirken sich die verschiedenen Krisen Ihrer Meinung nach auf die Additive Fertigung aus?

Die COVID-19-Pandemie und die hohe Inflation haben sich erheblich auf die Industrie ausgewirkt, einschließlich der Additiven Fertigung (AF), und stellen jeweils einzigartige Herausforderungen und Chancen dar. Während der Pandemie wurden die Schwachstellen globaler Lieferketten aufgezeigt, wodurch die Vorteile der AF mit ihrem dezentralen Produktionsmodell deutlich wurden. Durch die Möglichkeit, Waren näher am Bedarf zu produzieren, kann AF flexibler auf Marktveränderungen reagieren als die herkömmliche Fertigung, was sich als entscheidend für die rasche Versorgung mit lebenswichtigen Artikeln wie medizinischer Ausrüstung und Schutzkleidung erwies. 

Die hohe Inflation hat die Betriebskosten in die Höhe getrieben, was sich auf die Erschwinglichkeit von additiv gefertigten Produkten auswirkt und die Branche dazu zwingt, höherwertige Anwendungen zu erforschen oder auf Massenproduktion umzustellen. Diese Situation fördert Innovationen in Technologie, Materialien und Prozessen innerhalb des AF-Sektors, um Wachstum und Relevanz in einem schwierigen wirtschaftlichen Umfeld zu erhalten.

Welche Auswirkungen wird die Additive Fertigung Ihrer Meinung nach in den kommenden Jahren auf verschiedene Branchen und möglicherweise auf die Gesellschaft als Ganzes haben?

Aus unserer Sicht werden wir in den kommenden Jahren vor allem mit den Fortschritten bei der Additiven Fertigung mit Glas einen tiefgreifenden Einfluss auf verschiedene Branchen erleben. Die einzigartigen Fähigkeiten dieses Prozesses, wie die Herstellung komplizierter Formen mit optischer Klarheit, Biokompatibilität und thermischer Stabilität, eröffnen neue Horizonte in Sektoren wie Optik, Pharmazeutika und Lab-on-a-Chip-Systemen. 

In der Optikindustrie kann die AF mit Glas die Herstellung von Linsen, Prismen und anderen optischen Komponenten revolutionieren. Dies könnte erhebliche Auswirkungen auf Bereiche haben, die von der Fotografie über die Unterhaltungselektronik bis hin zu fortschrittlichen wissenschaftlichen Instrumenten reichen, die Produktleistung verbessern und neue Funktionalitäten ermöglichen. 

In der pharmazeutischen Industrie kann die AF mit Glas die Herstellung von Geräten zur Medikamentenverabreichung, personalisierter Medizin und maßgeschneiderten Implantaten verändern. Die chemische Stabilität von Glas macht es ideal für Systeme zur kontrollierten Freisetzung von Medikamenten, was zu wirksameren und patientenfreundlicheren Behandlungsmöglichkeiten führen könnte.

Die Lab-on-a-Chip (LOC)-Geräte benötigen präzise Kanäle und Strukturen, um kleine Flüssigkeitsvolumina für medizinische Diagnostik, Umweltüberwachung und Forschungsanwendungen zu manipulieren. Die Fähigkeit der Additiven Fertigung mit Glas, diese komplexen, mikroskaligen Merkmale in einem einzigen Schritt zu erzeugen, ohne dass eine Montage erforderlich ist, kann die Entwicklung und den Einsatz von LOC-Geräten beschleunigen. Dieser Fortschritt könnte zu einer leichter zugänglichen und schnelleren Diagnostik, personalisierter Medizin und fortschrittlichen Forschungsmöglichkeiten in den Biowissenschaften führen. 

Soziale Auswirkungen:
Über spezifische Branchen hinaus hat die breitere Einführung Additiver Fertigung mit Glas das Potenzial, die Nachhaltigkeit zu fördern, indem Materialabfälle und der Energieverbrauch, die mit herkömmlichen Glasherstellungsmethoden verbunden sind, reduziert werden. Die Möglichkeit, Teile auf Abruf und vor Ort zu produzieren, kann auch dazu beitragen, die Abhängigkeiten in der Lieferkette zu verringern und die Widerstandsfähigkeit gegen globale Ausfälle zu erhöhen.

Hier erfahren Sie mehr über Nobula und die Direct Glass Laser Deposition Technologie.